Química del azufre

El azufre es el décimo elemento más abundante en el universo y el quinto en la tierra. Se puede encontrar en forma elemental o en minerales en forma de sulfuros o sulfatos. Actualmente se obtiene como subproducto de la industria petrolera y su uso principal es la síntesis de acido sulfúrico, uno de los compuestos químicos con mayor volumen de comercio alrededor del mundo.

Fundamentación teórica

El azufre forma una gran cantidad de formas poliatómicas con diferentes fórmulas químicas. La más común es la forma de octasulfuro ciclo-S8, que constituye cerca del 99% del azufre encontrado en yacimientos volcánicos.

Se han identificado mas de 30 alótropos del azufre, siendo el elemento con más formas alotrópicas identificado. Junto con la forma de octasulfuro, se pueden encontrar formas cíclicas de 7 átomos y de 6 átomos en equilibrio en azufre elemental. También se han sintetizado anillos más grandes, desde S12 hasta S18.

También se han encontrado formas poliméricas del azufre elemental, que son generadas a través de un enfriamiento brusco de azufre fundido, conformados por hélices de 8 átomos por cada vuelta y que tienen propiedades plásticas similares al caucho crudo. Esta forma es metaestable con la forma cristalina pero gradualmente prevalece las estructuras cristalinas.

Los compuestos del azufre son variados gracias a sus estados de oxidación que van desde -2 hasta +6, el azufre forma compuestos estables con todos los elementos conocidos con la excepción de los gases nobles. El azufre puede general compuestos de tipo sulfuro, óxidos, oxácidos, haluros y oxihaluros, ptinidos y sulfuros metálicos. También está presente en una gran cantidad de grupos funcionales orgánicos como los tioles, tioeteres, sulfonas y ácidos sulfónicos entro otros.

El azufre también juega un papel importante en los ciclos biológicos al ser parte de aminoácidos como las cisteína y la metionina y de antibióticos de la familia de las penicilinas.

Materiales

  • Embudo
  • Erlenmeyer de 125 mL
  • Vidrio de reloj
  • Papel de filtro
  • 4 vasos de precipitado de 100 mL
  • 1 vaso de precipitado de 500 mL
  • Mechero bunsen
  • Soporte universal
  • Aro con nuez
  • Crisol de porcelana
  • Tubos de ensayo
  • Malla de calentamiento
  • Probeta de 100 mL
  • Espátula
  • Pipeta aforada de 5 mL
  • Pinzas para tubo de ensayo

Reactivos

  • Azufre elemental
  • Disulfuro de carbono
  • Solución de permanganato de potasio 0.05 N
  • Sulfuro de amonio
  • Solución de dicromato de potasio 0.05 M
  • Acido clorhídrico concentrado
  • Acido sulfúrico concentrado
  • Solución de peróxido de hidrogeno
  • Sacarosa diluida
  • Agua destilada

Procedimiento

  • Solubilidad del azufre

En un tubo de ensayo, colocar una pequeña cantidad de azufre elemental, agregar agua destilada y agitar. Observar.

Calentar suavemente el tubo de ensayo a la llama del mechero y observar la solubilidad del azufre. Anotar las observaciones.

  • Cristalización del azufre

En otro tubo de ensayo limpio y seco, colocar una pequeña cantidad de azufre elemental y 5 mL de disulfuro de carbono en una cabina de extracción de gases y alejado de cualquier fuente de fuego o calor.

Agitar y verter el contenido en un vidrio de reloj. Dejar evaporar en la cabina el disulfuro de carbono. Cuando este seco, examinar con una lupa o al microscopio. Anotar las observaciones.

Saturar 50 ml de disulfuro de carbono con azufre y filtrar la solución, verter en un Erlenmeyer y tapar con un vidrio de reloj, dejar evaporar el disulfuro en una cabina de extracción de gases por varios días protegido de la luz. Observar la formación de cristales.

Cristales de azufre
  • Plastificación del azufre

En un tubo de ensayo limpio y seco, agregar azufre elemental hasta sus dos terceras partes. Con la ayuda de la pinza para tubo de ensayo, calentar intensamente hasta obtener un liquido oscuro. Colocar agua fría en un vaso de precipitados y verter el contenido del tubo de ensayo. Con la ayuda de un agitador de vidrio examinar el azufre en estado plástico.

  • Precipitación de azufre

En un vaso de precipitados de 100 mL, colocar 50 mL de sulfuro de amonio y añadir lentamente acido clorhídrico hasta completar la precipitación de azufre. Observar las características del precipitado.

  • Afinidad del acido sulfúrico con el agua

Tomar dos vasos de precipitado de 100 mL, en uno de ellos colocar 25 mL de acido sulfúrico concentrado y en el otro una disolución de sacarosa preparada con 30 g de solido en 35 mL de agua. Verter ambos líquidos de manera simultánea en un vaso de precipitados de 500 mL. Anotar las observaciones.

Después del experimento

En cada una de las experiencias realizadas, discutir sobre la naturaleza química o física de los cambios observados. ¿Qué tipo de cristalización exhibe el azufre elemental? ¿En que clase de solventes es mas soluble el azufre según lo observado?

Escribir las reacciones químicas de cada una de las reacciones desarrolladas en el laboratorio.

¿Qué sucede si, en vez de utilizar una solución saturada de sacarosa, se empleara sacarosa pura en la reacción con ácido sulfúrico? ¿Qué sustancias o compuestos se obtienen en ambos casos?

Recomendaciones de seguridad

El manejo de disulfuro de carbono debe realizarse en cabinas de extracción en todo momento y alejado de fuentes de ignición.

En todo momento se deben utilizar los elementos de seguridad básicos en el laboratorio de química (bata de laboratorio, guantes, gafas de seguridad y demás que sean exigidos por las normas internas, locales o nacionales. Los residuos generados por la práctica deben ser dispuestos de manera adecuada según las normas de laboratorio y las normas locales y nacionales respectivas.

Mayor información

Chemistry of sulfur (Z=16)

Clasificación

Nivel: Universitario

Tipo: Practica de enseñanza

Riesgo: medio