Ciclo azufre

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Presenta el ciclo biogeoquímico del azufre, sus depósitos y flujos, asi como la importancia biológica de este elemento en un ecosistema.

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Ciclo azufre

  1. 1. CICLO BIOGEOQUÍMICO DEL AZUFRE
  2. 2. Fuentes de azufre (Depósitos) Io – Luna de Júpiter Litosfera Hidrósfera Aproximadamente 0.044% en el universo
  3. 3. Circulación del azufre en el ecosistema H2S SO2 Depósitos sedimentarios Sulfuros metálicos Plantas Animales Bacterias S Magmas oxidación Oxidación SO3 O3 H2O H2SO4 Fitoplancton Combustión Minería Industria Erosión Meteorización Vulcanismo SO= 4 SO2 DMS DMSP Plancton Bacteriano SO= 4 -HS Reducción asimilatoria
  4. 4. CARACTERÍSTICA S • En la tabla periódica, el azufre se encuentra en el tercer período o fila (tres capas con electrones), y en el sexto grupo o columna (seis electrones en la última capa). Necesita dos electrones más para tener la tercera capa completa y ser estable. • Símbolo químico “S”, de su denominación latina Sulphur (roca que arde). • Es un no metal, insípido e inodoro excepto cuando reacciona, por combustión o con el hidrógeno, presenta un olor desagradable característico. • Puede encontrarse en estado sólido, líquido o gaseoso, presentando diversas formas alotrópicas.
  5. 5. La estructura del azufre se compone de anillos unidos por enlaces muy fuertes entre los 8 átomos de S en una molécula S8 (Fig. a). La celda de azufre ortorrómbico (Fig. b) está compuesta por 16 anillos y contiene un total de 128 átomos. Forma nativa mineral Estructura cristalina – Octaedro ortorrómbico a b
  6. 6. En la hidrósfera SO= 4 • En el agua marina hay una cantidad significativa de ión sulfato disuelto. • La transferencia entre la tierra y el océano es bastante lenta. Por evaporación de lagos y mares poco profundos los sulfatos se depositan formando yesos.
  7. 7. En la litósfera • Constituye aproximadamente el 0,035% de la corteza terrestre. • Se encuentra nativo en la proximidad de volcanes y fuentes termales. • Los compuestos de azufre están ampliamente distribuidos en los suelos en forma de Piritas (FeS2), galena (PbS), blenda (ZnS), cinabrio (HgS), estibinita (Sb2S3), yeso (CaSO4.2H2O), baritina (BaSO4) y otros minerales. • También se obtiene del petróleo y del gas natural.
  8. 8. Vulcanismo La actividad volcánica produce emanaciones gaseosas. Los gases disueltos en el magma son liberados durante la erupción, siendo algunos, compuestos de azufre.
  9. 9. Meteorización • La mineralización del azufre ocurre en las capas superiores del suelo, el sulfato liberado del humus es fijado en pequeña escala por microorganismos. • Fragmentación (física) y descomposición (química) de las rocas de la superficie terrestre o cerca de ella.
  10. 10. Erosión La erosión descompone los minerales extrayendo los sulfatos de las rocas.
  11. 11. Industri a • El 85% de la producción mundial de azufre está destinada a obtener la sustancia química más importante para la industria, el ácido sulfúrico. • El azufre se obtiene comercialmente de cubetas situadas a centenares de metros de profundidad, en domos salinos mediante el método Frasch. Se introduce agua sobrecalentada (180ºC) que funde el azufre y con ayuda de aire comprimido, sube a la superficie.
  12. 12. Combustión Minería El azufre está presente en pequeñas cantidades en combustibles fósiles (carbón y petróleo), cuya combustión produce dióxido de azufre. También se extrae del gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno que una vez separado se quema para obtener azufre: 2 H2S + O2 → 2 S + 2 H2O En diversos lugares del mundo sigue explotándose azufre nativo. Se emplea en la fabricación de ácido sulfúrico, caucho, pólvora y de otros explosivos; como abono y plaguicida; también se usa en la producción de jabón, textiles, papel y tintes.
  13. 13. Transformaciones BioGeoQuímicas
  14. 14. En la atmósfera •El azufre puede llegar a la atmósfera como sulfuro de hidrógeno H2S o dióxido de azufre SO2, gases provenientes de erupciones volcánicas, quema de combustibles fósiles y por la descomposición de la materia orgánica. •Algunos de los óxidos de azufre son gases contaminantes, como el trióxido de azufre (SO3), ya que al reaccionar con el agua forma ácido sulfúrico y al precipitarse lo hace como lluvia ácida. •En la atmósfera próxima a los océanos hay azufre en forma de dimetil sulfuro (DMS) formado por descomponedores marinos. • A través de las lluvias, el azufre pasa de la atmósfera a la litósfera, en forma de sulfitos (SO2) y sulfatos (SO4 =) SO3+ H2O → H2SO4 Lluvia ácida
  15. 15. Las bacterias de los océanos participan en la regulación del clima mediante la liberación a la atmósfera de Sulfuro de dimetilo (DMS) que favorece la formación de nubes. 1. El ciclo comienza con el dimetilsulfoniopropionato (DMSP), uno de los compuestos simples más abundantes de los océanos. Las algas unicelulares del fitoplancton sintetizan y acumulan DMSP para regular la presión osmótica; durante la lisis por senescencia o cuando son ingeridas por el zooplancton, liberan DMSP al medio. 2. Las bacterias regulan la cantidad de DMS que liberan a la atmósfera según sus necesidades de azufre. 3. La radiación ultravioleta oxida el DMS. Como consecuencia incrementa la densidad de las nubes. 4. Al limitar la cantidad de radiación que llega a la superficie terrestre, las nubes provocan una disminución de la temperatura. Así, el DMS atenúa el efecto invernadero. Asimismo, se reduce la luz que recibe el fitoplancton, con lo que se limita la síntesis de DMSP. El ciclo del azufre se halla sometido a un mecanismo de retroalimentación. AEROSOLES DE SULFATO FITOPLANCTON DMSP DMS BACTERIAS Azufre, Bacterias y Clima
  16. 16. En la biosfera En Ecología, es el sistema material formado por el conjunto de los seres vivos propios del planeta Tierra, junto con el medio físico que les rodea. También se refiere al espacio dentro del cual se desarrolla la vida.
  17. 17. El azufre se incorpora a la biosfera a través de los productores que lo toman del suelo en forma de sulfatos (SO4 =), los cuales son solubles en agua y absorbidos por las raíces. Sólo plantas, bacterias y hongos incorporan directamente el sulfato: SO4 =  SO3  H2S
  18. 18. • El azufre no solo ingresa a la planta a través del sistema radicular sino también por las hojas en forma de gas (SO2) que se encuentra en la atmósfera. • El azufre en el interior de las células tiene características de poca movilidad. Cumple fisiológicamente algunas funciones importantes, como formar parte de los aminoácidos (cisteína, metionina), de las vitaminas (tiamina, biotina) y distintas enzimas con el sulfhidrilo (SH-) como grupo activo. SO2
  19. 19. Consumidores Animales y humanos, a través de la dieta, ingresan el azufre a su organismo, el cual es indispensable para: • Formar parte de aminoácidos como metionina y cisteína, por lo que está presente en prácticamente todas las proteínas. También forma parte de las moléculas de Vitamina B1, Biotina y diversas hormonas. • Es parte de la estructura de piel, uñas, cabello y cartílago; se encarga de neutralizar sustancias tóxicas y ayuda al hígado en la secreción de bilis, siendo importante para una buena digestión. Favorece la depuración de toxinas y es necesario para regular niveles de glucosa en sangre.
  20. 20. Descomponedores Los descomponedores (bacterias y hongos) liberan el azufre de los organismos muertos (materia orgánica) en forma de H2S y mercaptanos . Bacteria: Desulfovibrio desulfuricans Bacteria: Clorobium chlorochromatii
  21. 21. TRANSFORMACIONES OXIDATIVAS DEL AZUFRE El H2S se oxida a S por varios procesos: •En la atmósfera es oxidado a SO2 y SO3 •En medios acuáticos se oxida químicamente a So y S2O3 = •Por oxidación espontánea , biológicamente en aerobiosis •Por bacterias fotosintéticas (Bacterias verdes del azufre y Bacterias purpúreas del azufre) que toman H2S y S como fuentes de electrones •El H2S en presencia de O2 es usado como fuente de energía por microorganismos quimiolitotrofos como Beggiatoa, Thiovulum, Thiothrix. H2S + ½ O2 So + H2O •Oxidación fototrófica del H2S en ambientes anaerobios. Grupos de bacterias como las cromatiáceas y las clorobiáceas, pueden fotorreducir el CO2 a la vez que oxidan el H2S a S° CO2 + H2S So + (CH2O) Fotosíntesis anaerobia
  22. 22. TRANSFORMACIONES REDUCTORAS DEL AZUFRE •Reducción asimilatoria: El SO4 = es reducido a nivel de sulfuro (-SH) para poder ser asimilado por plantas, algas y organismos heterótrofos. •La bacteria Desulfovibrio reduce el sulfato a H2S para obtener energía y llevar a cabo la oxidación de otras sustancias. H2 + SO4 = H2S + 2 H2O + OH- •El SO4 = es convertido en S y H2S en ambientes anaerobios por bacterias reductoras del azufre (sulfatorreductoras), respiradoras anaerobias frecuente en los fondos de los océanos y aguas estancadas. Las más comunes son Desulfovibrio, Desulfonema y Desulfobacter.

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