Ácido sulfúrico - UsosTambién llamado „piedra inflamable‟, el azufre se conoce desde tiempos prehistóricos y yaaparecía en...
El azufre existe también en estado amorfo si se destila cristalizado y se condensa losvapores en una matraz grande, consti...
interiormente con ladrillos refractarios, en la que existen siete u ocho soleras circularesde tierras refractarias barrida...
Además de empelarse para la obtención del ácido sulfúrico, se utiliza mucho también en loslaboratorios como deshidratante....
contiene diversas impurezas, por lo que en ciertos casos, se le purifica y concentra,haciéndole atravesar una atmósfera de...
hiposulfito sódico (S2O4Na2) se obtiene reduciendo bisulfito sódico y dióxido de azufrecon polvo de zinc: 2SO3HNa + SO2 + ...
monoclínico se encuentran en equilibrio, 94,5 °C, se conoce como temperatura de transición.Cuando el azufre rómbico ordina...
que hace subir la mezcla a la superficie por la tubería restante. Entonces se coloca elazufre en contenedores de madera, d...
FABRICACIÓN. Actualmente se utilizan dos procesos para obtener ácido sulfúrico. En lasetapas iniciales ambos requieren el ...
directa). Es claro que el azufre es uno de los nutrientes indispensable para el desarrollo delos vegetales, ya que forma p...
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áCido sulfúrico usos

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áCido sulfúrico usos

  1. 1. Ácido sulfúrico - UsosTambién llamado „piedra inflamable‟, el azufre se conoce desde tiempos prehistóricos y yaaparecía en la Biblia y en otros escritos antiguos. Aparece en estado libre n los EstadosUnidos, Italia, España, Japón, Finlandia y México. Se atribuye su formación a la reacción:2SH2 + SO2 3S + 2H2O en la que el SH2 y el SO2 , proceden de la descomposición de lossulfatos. Existe a si mismo combinado en forma de sulfuros o de sulfuro de hidrógeno comola pirita ( S2 Fe ), la calcopirita (S2 FeCu ), la galena (SPb) y la blenda (SZn). Tambiénpuede presentarse en forma de sulfatos. Debido a su inflamabilidad, los alquimistas loconsideraron como un elemento esencial de la combustión. El azufre en su estado natural esun sólido de color amarillo pálido, inodoro e insípido, que en un tiempo se daba a los niñoscreyendo que era bueno para su salud. Los compuestos del azufre, que se encuentran en loshuevos y en los productos lácteos, son un componente esencial de la dieta. Sin embargo, elsulfuro de hidrógeno (H2S), un compuesto químicamente semejante al agua (H2O) y quehuele a huevos podridos, es bastante venenoso. El azufre arde con una llama azul pálida(como se observa en la fotografía), produciendo dióxido de azufre (SO2), que al seguiroxidándose y combinarse con la humedad atmosférica, se convierte en uno de loscomponentes principales de la lluvia ácida. OBTENCIÓN: EL azufre se obtiene de diversosmodos : por tostación de piritas, extracción ,etc.En la tostación de piritas, que ha de verificarse en recipientes cerrados, resulta: 3S2 S4Fe3 + S2 En Sicilia, donde el mineral es rico y el combustible escaso, para efectuar laextracción se separa por fusión el azufre de la ganga terrosa que tiene. Se hacen unosmontículos con el y posteriormente se inflaman (Calcaroni). Parte del azufre se quema y elcalor suministrado por esta combustión origina la fusión del resto de la masa, que fluye enestado líquido. Al quemarse, el azufre da anhídrido sulfuroso, que destruye los cultivos delas zonas inmediatas, por lo que este método de explotación se puede utilizar solo eninvierno. En Luisiana ( Estados Unidos) se utiliza vapor de agua sobre calentado, que seenvía a presión pro tubos que atraviesan la capa del mineral.EL azufre, después de haberse fundido por efecto del calor, es impulsado por medio deaire comprimido hasta la superficie por tubos de diámetros inferior y a los anteriores y serecoge en unos recipientes, donde se solidifican lentamente. Actualmente se obtienegrandes cantidades de azufre, mediante la recuperación de productos secundarios devarias industrias.Así, la desulfuración de los gases naturales liberados en las explotaciones del petróleosepara el SH2 , quemado a continuación en una atmósfera que contiene poco oxígeno: 2SH2+ O2 2S + 2H2OEl azufre bruto obtenido por todos estos método se purifica por destilación. Propiedadesfísicas: El azufre, metaloide sólido de color amarillo pálido que se presenta, tanto enestado amorfo como cristalizado, conduce mal el calor y la electricidad, desprende un olor,característico, es insoluble en agua y soluble en los solventes orgánicos, especialmente ensulfuro de carbono, y tiene una densidad aproximada de 2. Funde hacia 119° C, dando unlíquido azul claro que, si sigue calentándose, se obscurece y llega a ser viscoso hasta elpunto de que se puede invertir el recipiente sin que por ello se derrame. Si se eleva todavíamás la temperatura, se funde de nuevo, pero sigue conservando aún el color oscuro.Finalmente hierve a 445° C. Los vapores de azufre son de color rojizo y la densidaddisminuye a medida que va aumentando la temperatura: A 500° C la molécula es S6 ,mientras que partir de 800° C es S2 . Se puede provocar la cristalización del azufre porevaporación de solución en el sulfuro de carbono para obtener cristales octaédricos (azufre α), Estables hasta 95° C y por enfriamiento, cuando esta fundido. En este ultimocaso se forman unas agujas finas prismáticas ( Azufre β), variedad alotrópica establesolamente por encima de 95° C. 1
  2. 2. El azufre existe también en estado amorfo si se destila cristalizado y se condensa losvapores en una matraz grande, constituyéndose entonces las llamadas flores de azufre, oacidular una solución acuosa de sulfuro amónico. Si se vierte azufre fundido en agua fría, seforma el llamado azufre plástico, sólido elástico de color oscuro, que se transforma enazufre octaédrico. Propiedades químicas. El azufre se asemeja al oxigeno, por la acción queejerce sobre el hidrógeno y los metales, pero su compuesto hidrogenado ( SH2 ), es muchomenos estable que el agua y además puede combinarse con el oxígeno. El vapor de azufre a450° C se mezcla con el hidrógeno dando por una reacción limitada, sulfuro de hidrógeno(SH2), y todos los metales, excepto el oro y el platino, arden en esa atmósfera, calentandounas limaduras de hierro con la flor de azufre, se obtiene el sulfuro artificial SFe. El vaporde azufre se combina con el carbono al rojo y esta reacción sirve para preparar el sulfurode carbono ( SC2) . Los halógenos, en general, atacan el azufre y , si este se une con cloro,se obtiene S2Cl2, líquido de color amarillo.El azufre arde en el aire o en el oxígeno con desprendimiento de calor, dando sobre todoanhídrido sulfuroso ( SO2). Esta reacción permite explicar sus propiedades reductoras yaque reduce en caliente el ácido sulfúrico, el ácido nítrico y sus sales, la pólvora negra es unamezcla de nitrato potásico ( NO3 K), Azufre y carbón en polvo. Este metaloide reacciona alrojo con el vapor de gua para construir Anhídrido sulfuroso y sulfuro de hidrógeno, y , porcontacto con los álcalis el ebullición, se obtienen un sulfuro y un tiosulfato. Es tóxico,especialmente para los organismo inferiores. Aplicaciones: El azufre se utiliza para tratarel Oídio, enfermedad de la vid, protege el caucho al entrar en una proporción de 5% en lavulcanización, y se agrega en un 30% a este para formar la ebonita. Se emplea a si mismo enla fabricación de cerillas, de la pólvora negra y de diversos productos farmacéuticos, sirvetambién para preparar el anhídrido sulfuroso, el sulfuro de carbono, los tiosulfatos, etc. Elazufre, como puede observarse en el cuadro, forma combinaciones oxigenadas con diversosgrados de valencia, los únicos ácidos puros son el sulfúrico, el monopersulfúrico y elperoxidisulfúrico.Los demás se derivan de sus sales. Compuestos oxigenados del Azufre VALENCIAOXIDOS ÁCIDOS II SO ( monóxido de azufre) SO2H2 ( Ac. Sulfoxílico) S2O3H2 (Ac.Sulfoxílico) III S2O4H2 ( Ac. Hiposulfuroso, o ácido hidrosulfuroso) IV SO2 (Anhídridosulfuroso) SO3H2 (Ác. Sulfuroso) S2O5H2 ( Ac. Hiposulfuroso) V S2O6H2 ( Ac.Hiposúlfurico) VI SO3 (Anhídrido sulfúrico) SO4H2 (Ácido sulfúrico) S2O7H2 (Ac.Pirosulfúrico) S207 (Anhídrido Persulfúrico) SO5H2 ( Ac. Monopersulfúrico, o Ac. DeCaro) S2O8H2 (Ac. Peroxidisulfúrico, o ac. Persulfúrico) ACIDOS POLITIÓNICOSS3O6H2 ( Ac. Tritiónico) S4O6H2 ( Ac. Tetratiónico S5O6H2 (Ac. Pentationico) S6O6H2(Ac. Hexatiónico ) Anhídrido Sulfuroso ( SO2). El SO2 es el principal constituyente de lafumarolas de los volcanes.Existen en los gases producidos por la combustión del carbón, que tiene siempre un poco deazufre, y generalmente también en la atmósfera de las grandes ciudades . Obtención: En laindustria. Al quemar azufre S + O2 SO2 se obtiene anhídrido sulfuroso, exento dearsénico. Pero, con este procedimiento, el precio de costo resulta elevado, por lacombustión, tiene lugar en hornos especiales, constituidos por una cámara de caldeo delaire, una cuba de azufre y una cámara de combustión. El aire caliente se dirige a lasuperficie del azufre en fusión y, de este modo, la utilización del oxígeno es completa. Porlos tubos de evacuación sale una mezcla de anhídrido sulfuroso y nitrógeno. También sepuede obtener por tostación de un sulfuro metálico, generalmente la pirita de hierro (S2Fe) o la de blenda ( SZn): 2S2 Fe + 11/2 O2 Fe2O3 + 4SO2 Dicha reacción essuficientemente exotérmica para que, una vez que se provoque la combustión en un punto,esta se extienda a toda la masa. Se envía aire sobre la pirita que se encuentra en los pisosde un horno metálico, formando por una parte fija, especie de cilindro vertical revestido 2
  3. 3. interiormente con ladrillos refractarios, en la que existen siete u ocho soleras circularesde tierras refractarias barridas por una serie de rastrillos montados en un árbol verticalhueco, animado de movimiento rotatorio, que se haya en el centro del sistema. La pirita,colocada primero por una tolba en la solera superior, se dirige al centro y , más tarde, caeal piso inferior, donde, yendo del centro a la periferia, va a alimentar a la solera siguiente.La combustión es regular, el encendido comienza en la solera superior, y la admisión del aireque sube en el horno, se ajusta mediante un registro. El árbol central y los brazos, serefrigeran por una corriente de aire o de agua. Cuando se tratan de cantidades muyimportantes ( 50 toneladas y más), se instalan hornos rotatorios análogos o empleados en laindustria del cemento.El anhídrido sulfuroso se licua por compresión y se envasa en sifones de vidrio. Propiedadesfísicas: El anhídrido sulfuroso, gas incoloro y de olor picante, se puede licuar por simplecompresión a 3 atmósferas, dando un líquido en cloro que no conduce la corriente eléctrica,y si se verifica un enfriamiento ulterior, se forman cristales de color blanco. Se disuelveci9ertas sustancias, como las sales inorgánicas, produciendo en este caso una soluciónconductora de la electricidad. Propiedades químicas:El anhídrido sulfuroso es un cuerpo estable y se disocia solamente a temperaturaselevadas: 3S2 2SO3 + S Los cuerpos muy ávidos de oxigeno lo reduce de modo que, con elhidrogeno en caliente, se verifica la reacción : SO2 + 2H2 2H2O + S El hidrógeno nacientelo transforma en sulfuro de hidrógeno. Al azufre, que puede tener la valencia VI, seconduce como un radical divalente y fija dos átomos de cloro de sulfurilo (SO2Cl2), líquidoincoloro, fumante y de olor picante. En presencia de catalizadores como la esponja deplatino, se combina con el oxígeno y da anhídrido sulfúrico. La industria utiliza estareacción en el procedimiento de contacto para la preparación del ácido sulfúrico al oxidarsela solución con el aire. SO2 + 1/2O2 + H2O SO4H2 Éstas últimas propiedades explican elimportante carácter reductor del anhídrido y sobre todo de su solución. El anhídridosulfuroso posee, por tanto, un poder decolorante considerable y se utiliza para quitar lasmanchas de fruta o de vino en la ropa blanca. Aplicaciones. EL anhídrido sulfuroso sirveesencialmente para la fabricación de ácido sulfúrico y se utiliza en menor cantidad para lade sulfitos y tiosulfatos. Se emplea así mismo en el blanqueo de la lana, la extinción deincendios, la producción de frío, la preparación de hielo y en las industrias azucarera, delcurtido y de la vinificación. Sulfitos: Él ácido sulfuroso es dibásico, y por tanto da lugar ados tipos de sales: sulfitos neutros, en los que los dos hidrógenos se hallan sustituidos porun metal y sulfitos ácidos o bisulfitos, en los que solo se sustituye el hidrógeno. Obtención,reconocimiento y propiedades: Los sulfitos solubles se pueden obtener haciendo pasar unacorriente de anhídrido sulfuroso por las soluciones correspondientes de carbonatos: SO2 +CO3Na2 SO3Na2 + CO2 Los sulfitos insolubles se obtienen por precipitación: SO3Na2 +Cl2Zn SO3Zn + 2ClNa Los sulfitos se reconocen porque dan con el cloruro de bario unprecipitado blanco de sulfito de bario, que se disuelve en el ácido nítrico diluido: SO3Na2 +Cl2Ba SO3Ba + 2ClNa Los sulfitos neutros alcalinos se disuelven bien en el agua y susolución presenta carácter básico a causa de la hidrólisis que se efectúa. Los demássulfitos son menos solubles y presentan reacción neutra. Anhídrido sulfúrico ( SO3).Obtención y propiedades: Desde el punto de vista industrial, el anhídrido sulfúrico seprepara exclusivamente para su ulterior transformación en óleum o ácido sulfúrico puro, seutiliza en el laboratorio.Se puede también descomponer en pirrosulfato por el calor: S2O7Na2 SO3 + SO4Na2 Elanhídrido sulfúrico se presenta corrientemente en estado sólido o líquido; en el primerocristaliza en agujas muy finas y en el segundo hierve fácilmente. Se disocia, por el calor, enanhídrido sulfuroso y oxígeno. Presenta así mismo gran avidez por el agua, con la que secombina dando ácido sulfúrico, reacción en la que se desprende gran cantidad de calor. 3
  4. 4. Además de empelarse para la obtención del ácido sulfúrico, se utiliza mucho también en loslaboratorios como deshidratante.Ácido sulfúrico ( SO4H2 )Es un producto industrial de importancia fundamental, tiene aplicaciones muy numerosas yel consumo que se hace del mismo es considerable.Se conoce, desde el siglo XIII, con el nombre de aceite de vitriolo, aunque la fabricaciónindustrial sólo se inicio a mediados del siglo XVIII. Obtención: Generalmente se preparanlos ácidos fumantes por el procedimiento de contacto y el ácido ordinario se obtiene por elprocedimiento de contacto y el ácido ordinario se obtiene por el procedimiento de lascámaras de plomo. En ambos casos, la fabricación comprende en primer lugar la preparacióndel anhídrido sulfuroso seguida de su oxidación e hidratación. Método de contacto: Estemétodo tiene un rendimiento máximo en fabricar anhídrido sulfúrico ( SO3) a partir deSO2 por la reacción: 2SO2 + O2 2SO3 Al ser exotérmica, ésta reacción debe de realizarsea temperatura poco elevada; la velocidad de reacción es, por tanto, muy pequeña y se tieneque emplear un catalizador. Los gases que salen del horno de piritas se purifican ydeshidratan por lavado con ácido sulfúrico. Debe señalarse que el anhídrido arsenioso y elagua envenenan el catalizador y paralizan toda su actividad. Generalmente, la catálisisocurre en dos tiempo: el óxido férrico (Fe2O3) comienza la reacción hacia 550° C y elamianto platicando la prosigue hacia 450° C. El primer catalizador detiene las últimasimpurezas y el segundo eleva el rendimiento de la reacción hasta más del 95% Los vaporesde anhídrido sulfúrico producidos se recogen en forma de ácido sulfúrico concentrado ydan ácidos fumantes u óleums, mezclas ricas de anhídrido sulfúrico y agua. Método de lascámaras de plomo: En este método se efectúa la reacción: SO2 + ½ O2 + H2O SO4H2Catolizándola por los óxidos del nitrógeno. Existen diversas teorías sobre esta accióncatalítica, la más simple de ellas lleva consigo, de forma alternativa, las reaccionessiguientes: SO2 + NO2 + H2O SO4H2 + NO NO + ½ O2 NO2 En otras interviene uncompuesto intermedio, el sulfato ácido de nitrosilo ( SO4HNO), que parece formarse alreaccionar el anhídrido sulfuroso con el ácido nítrico: SO2 + NO3H SO4HNO Y que segúnesta teoría, se descompone por contacto con el vapor de agua: SO4HNO + H2O SO4H2 +NO3H Dando finalmente ácido sulfúrico.Independientemente del horno de piritas, en el que se forma la mezcla gaseosa SO2 + ½O2, las instalaciones para este procedimiento constan de la torre de Glover, las cámaras deplomo y la torre de Gay- Lussac.En la torre de Glover, el anhídrido sulfuroso (SO2) se pone en contacto con el ácido nítricoy con el ácido sulfúrico concentrado que contiene diversos productos nitroso procendentesde la torre de Gay – Lussac. De esto resulta una primera formación y una concentración deácido, que se recoge en el fondo a 60° Baumé, un enfriamiento de los gases procendentesdel horno de tostación de las piritas y la vuelta al ciclo de las reacciones de los productosnitrosos. Estos gases pasan después a las cámaras de plomo , de tres a seis grandescamapanas de plomo soldadas e invertidas sobre unas cubas del mismo metal , en las que seinyecta por la parte superior vapor de agua.El ácido sulfúrico formado se deposita en el fondo y los gases evacuados, que contienensolamente nitrógeno, oxígeno y productos nitrosos, van a parar a la torre de Gay- Lussac,donde lavados por ácido sulfúrico concentrado de la torre de Glover, se desprenden de losproductos nitrosos. El líquido que se recoge en el fondo se envía a esta torre de Glover,donde se le añade una pequeña cantidad de ácido nítrico que compensa las pérdidas deóxidos de nitrógeno. El ácido sulfúrico del fondo de las cámaras de plomo tiene 52° Baumé,concentración suficiente para la mayor parte de las aplicaciones industriales, y en la torrede Glover llega a los 60° Baumé. Los productos nitrosos van de la torre de Glover a lascámaras y de éstas a la torre de Gay- Lussac y a la torre de Glover. El ácido así obtenido 4
  5. 5. contiene diversas impurezas, por lo que en ciertos casos, se le purifica y concentra,haciéndole atravesar una atmósfera de gases calientes en torres análogas a la Glover.Propiedades físicas: El ácido sulfúrico, líquido incoloro, inodoro, denso y de fuerte sabor avinagre, es muy corrosivo y tiene aspecto oleaginoso, por lo que se le dio el nombre deaceite de vitriolo durante mucho tiempo.El tiempo utilizado en el comercio lleva siempre algo de agua, con la que se mezcla en todasproporciones de forma violenta, con gran desprendimiento de calor y contracción devolumen, lo cual prueba que al disolverse en ella forma una verdadera combinación.Propiedades químicas.Él ácido sulfúrico comienza a disociarse a la temperatura de ebullición: SO4H2 SO3 + H20Pero, a temperatura más elevada, el anhídrido sulfúrico se disocia a su vez, dando anhídridosulfuroso y oxígeno y actúa como oxidante. Es reducido en caliente por el hidrógeno, elazufre, el fósforo, el carbono, numerosos metales y diversos compuestos hidrogenadospoco estables. Es un ácido fuerte que posee dos funciones ácido y da con los álcalis dosseries de sales, los sulfatos ácidos (SO4HNa) y los sulfatos neutros (SO4Na2). Desplazade sus sales la mayor parte de los demás ácidos, más volátiles que él. Ataca todos losmetales, excepto el oro y el platino. Diluido en frío, reacciona con los más oxidables,desprendiendo hidrógeno. SO4H2 + Zn SO4Zn + H2 ↑ Con el cobre, plomo, plata y mercurioreacciona en caliente y se reduce convirtiéndose en anhídrido sulfuroso: 2SO4H2 + CuSO4Cu + SO2 + 2H2O Es un deshidratante enérgico, que carboniza los hidratos decarbono, como el azúcar y corro la piel. Él ácido fumante da, con el benceno y sus derivadosreacciones de sulfonación. C6H6 + SO4H2 C6H5SO3H + H2O Se utilizan en la síntesis delfenol y en la fabricación de explosivos, colorantes y plásticos. Aplicaciones: Sirve para lapreparación de la mayor parte de los ácidos minerales y orgánicos, de los sulfatos dehierro, de cobre y de amonio, empleados en la agricultura, de los superfosfatos y dealumbres. El ácido diluido con agua se utiliza en la depuración de aceites y benzoles, en larefinación del petróleo, en el decapado de los metales y también en pilas y acumuladores.Sulfatos. El ácido sulfúrico es dibásico y produce dos tipos de sales: los sulfatos neutros,en los que un metal sustituye los dos H del ácido y los sulfatos ácidos o bisulfatos, en losque solo un hidrógeno es reemplazado. Los sulfatos se encuentran con gran profusión en lanaturaleza ( yeso y baritina). Los sulfatos alcalinos y de otros muchos metales se disuelvenbien en el agua, pero los de los metales alcalinotérreos son todos insolubles, excepto el delmagnesio. Las soluciones acuosas de los sulfatos alcalinos son neutras, mientras que sonácidas las de los sulfatos de metales pesaos y de los bisulfatos. Tiosulfatos. Cuando sehierve una disolución de sulfito sódico con azufre libre, éste se disuelve formandotiosulfato sódico: SO3Na2 + S S2O3Na2 Ésta sal se prepara industrialmente haciendopasar dióxido de azufre a través de una disolución muy caliente de carbonato sódico quecontiene azufre libre: CO3Na2 + SO2 + S S2O3Na2 + CO2 ↑ EL tiosulfato sódico cristalizaen forma de pentahidrato ( S2O3Na2 * 5H2O ). Se usa en fotografía para fijar negativosy positivos y en e laboratorio de análisis químicos para la determinación cuantitativa desustancias oxidantes. Se denomina también impropiamente hiposulfito. Los ácidos fuertesreaccionan con los tiosulfatos, poniendo en libertad ácido tiosulfúrico, que se descomponeinmediatamente: S2O3Na2 + 2CIH 2ClNa + S2O3H2 SO2 + H2O + S ↓ Cuando se calientatiosulfato sódico cristalizado, éste pierde el agua de hidratación y, si se continuacalentando, se convierte en sulfato sódico, en un proceso de autoxidación – reducción:4S2O3Na2 3SO4Na2 + S5Na2 Otros ácidos del azufre. Él ácido pirosulfúrico (S2O7H2)es una sustancia sólida contenida en el ácido sulfúrico fumante u óleum. Se forma aldisolver SO3 en ácido sulfúrico concentrado: SO4H2 + SO3 S2O7H2 Las sales de ésteácido, conocidas como pirosulfatos, se obtienen calentando bisulfatos. Él ácidohiposulfuroso ó ácido ditionoso (S2O4H2) no se encuentra libre, pero la sal sódica o 5
  6. 6. hiposulfito sódico (S2O4Na2) se obtiene reduciendo bisulfito sódico y dióxido de azufrecon polvo de zinc: 2SO3HNa + SO2 + Zn SO3Zn + S2O4Na2 + H2O Los ácidos politiónicos(SxO6H2), en que x es 2, 3, 4, 5 ó 6, tienen muy poca importancia práctica. Él ácidopersulfúrico o, mejor, peroxidisulfúrico (S2O8H2), se obtiene por electrólisis del ácidosulfúrico. Los persulfatos o sales de aquél pueden prepararse electrolizando disolucionesde bisulfatos. Él ácido persulfúrico y los persulfatos son oxidantes enérgicos. Sulfuro dehidrógeno ó ácido sulfhídrico ( SH2). Conocido desde la antigüedad con el nombre de aireazufrado maloliente, éste gas existe en las fumarolas de los volcanes y en numerososmanantiales sulfurosos. Se desprende por descomposición de los albuminoides, cuando lamateria orgánica entra en putrefacción. Obtención: El ácido sulfhídrico se obtienedescomponiendo un sulfuro por un ácido. EL sulfuro de hierro artificial reacciona con elácido clorhídrico o sulfúrico diluidos: SFe + SO4H2 SO4Fe + SH2 El sulfuro de hidrógenoque da contiene algo de hidrógeno resultante de la reacción del ácido sobre hierro nosulfurado. Se consigue también puro tratando en caliente el sulfuro de antimonio (S3Sb2)por el ácido clorhídrico concentrado. Propiedades físicas. EL sulfuro de hidrógeno, gasincoloro, tóxico y de olor muy desagradable parecido al de huevos podridos , ataca a laplata, ennegreciéndola, al formar con ella sulfuro de plata (SAg2) de color negro.Propiedades químicas. Éste sulfuro o ácido se descompone fácilmente en sus elementosbajo el efecto del calor, por lo que actúa como hidrogenante y como sulfurante. Arde conllama azul, dando vapor de agua y anhídrido sulfurosos, y en caliente y al contacto con uncuerpo poroso, se puede oxidar convirtiéndose en ácido sulfúrico. Otras propiedades quetiene son las de ser reductor con el ácido nítrico el ácido sulfúrico concentrado,descomponerse por los halógenos, dar, con las bases, sulfuros neutros y sulfuros ácidos yatacar gran número de metales en frío. Reacciona con muchas sales disueltas para formarsegún las reglas de Berthollet, sulfuros insolubles. El color que adopta el precipitadoobtenido permite reconocer la naturaleza de las sal en los distintos análisis químicos. Ciclodel azufre El ciclo comprende varios tipos de reacciones redox desarrolladas pormicroorganismos: 1.- Ciertos tipos de bacterias son capaces de extraer el azufre decompuestos orgánicos (proceso de desulfuración) que rinde SO4= en condiciones aerobias yH2S en condiciones anaerobias. 2.- Bacterias anaerobias respiradoras de SO4= queproducen la acumulación de H2S hasta alcanzar concentraciones tóxicas. 3.- Bacteriasfotosintéticas anaerobias pueden usar el H2S como donador de electrones en sus procesosmetabólicos dando lugar a depósitos de azufre elemental (Sº). 4.- Bacteriasquimiolitotrofas que utilizan el H2S como fuente de energía para la producción de ATP. Enmuchos casos se producen asociaciones entre bacterias formadoras y consumidores deH2S en un sistema balanceado. En todos los caos, el Sº es la forma no asimilable y sólopuede entrar en el ciclo por la acción de algunas bacterias que son capaces de oxidarlo aSO4=. Todas las formas de azufre son insolubles en agua, y las formas cristalinas sonsolubles en disulfuro de carbono. Cuando el azufre ordinario se funde, forma un líquido decolor pajizo que se oscurece si se calienta más, alcanzando finalmente su punto deebullición. Si el azufre fundido se enfría lentamente, sus propiedades físicas varían enrelación a la temperatura, presión y el método de enfriamiento. El azufre puedepresentarse en varias formas alotrópicas, que incluyen los líquidos Së y Sµ, y diversasvariedades sólidas, cuyas formas más familiares son el azufre rómbico y el azufremonoclínico (véase Alotropía; Cristal). La más estable es el azufre rómbico, un sólidocristalino de color amarillo con una densidad de 2,06 g/cm3 a 20 °C. Es ligeramente solubleen alcohol y éter, moderadamente soluble en aceites y muy soluble en disulfuro de carbono.A temperaturas entre 94,5 °C y 120 °C esta forma rómbica se transforma en azufremonoclínico, que presenta una estructura alargada, transparente, en forma de agujas conuna densidad de 1,96 g/cm3 a 20 °C. La temperatura a la que el azufre rómbico y el 6
  7. 7. monoclínico se encuentran en equilibrio, 94,5 °C, se conoce como temperatura de transición.Cuando el azufre rómbico ordinario se funde a 115,21 °C, forma el líquido amarillo pálido Së,que se vuelve oscuro y viscoso a 160 °C, formando Sµ. Si se calienta el azufre hasta casialcanzar su punto de ebullición de 444,6 °C y después se vierte rápidamente en agua fría,no le da tiempo a cristalizar en el estado rómbico o monoclínico, sino que forma unasustancia transparente, pegajosa y elástica conocida como azufre amorfo o plástico,compuesta en su mayor parte por Sµ sobreenfriado. El azufre tiene valencias dos, cuatro yseis, como presenta en los compuestos sulfuro de hierro (FeS), dióxido de azufre (SO2) ysulfato de bario (BaSO4), respectivamente. Se combina con hidrógeno y con elementosmetálicos por calentamiento, formando sulfuros. El sulfuro más común es el sulfuro dehidrógeno, H2S, un gas venenoso e incoloro, con olor a huevo podrido. El azufre también secombina con el cloro en diversas proporciones para formar monocloruro de azufre, S2Cl2, ydicloruro de azufre, SCl2. Al arder en presencia de aire, se combina con oxígeno y formadióxido de azufre, SO2, un gas pesado e incoloro, con un característico olor sofocante. Conaire húmedo se oxida lentamente a ácido sulfúrico, y es un componente básico de otrosácidos, como el ácido tiosulfúrico, H2S2O3, y el ácido sulfuroso, H2SO3. Este último tienedos hidrógenos reemplazables y forma dos clases de sales: sulfitos y sulfitos ácidos. En unadisolución, los sulfitos ácidos o bisulfitos de los metales alcalinos, como el bisulfito desodio, NaHSO3, actúan como ácidos. Las disoluciones de sulfitos comunes, como sulfito desodio, Na2SO3, y sulfito de potasio, K2SO3, son ligeramente alcalinas. El dióxido de azufrese libera a la atmósfera en la combustión de combustibles fósiles, como el petróleo y elcarbón, siendo uno de los contaminantes más problemáticos del aire. La concentración dedióxido de azufre en el aire puede alcanzar desde 0,01 a varias partes por millón, y puedeafectar al deterioro de edificios y monumentos. También es la causa de la lluvia ácida, asícomo de molestias y problemas para la salud del ser humano. Véase Contaminaciónatmosférica. ESTADO NATURAL. El azufre ocupa el lugar 16 en abundancia entre loselementos de la corteza terrestre, y se encuentra ampliamente distribuido tanto en estadolibre como combinado con otros elementos. Así se halla en numerosos sulfuros metálicos,como el sulfuro de plomo o galena, PbS; la esfalerita, ZnS; la calcopirita, (CuFeS2); elcinabrio, HgS; la estibina, Sb2S3, y la pirita de hierro, FeS2. También se encuentracombinado con otros elementos formando sulfatos como la baritina, BaSO4; la celestina,SrSO4, y el yeso, CaSO4•2H2O. Asimismo está presente en moléculas de una gran variedadde sustancias como la mostaza, el huevo y las proteínas. En estado libre se encuentramezclado con rocas de yeso y pumita en zonas volcánicas, principalmente en Islandia,Sicilia, México y Japón, apareciendo a menudo como sublimados en las inmediaciones deorificios volcánicos. El azufre en estado libre puede formarse por la acción del aire sobrelas piritas, o también depositarse por aguas sulfurosas calientes, en las cuales el sulfuro dehidrógeno se ha oxidado por contacto con la atmósfera. EXTRACCIÓN Existen variosmétodos para la extracción del azufre. En Sicilia se colocan las rocas sulfurosas en grandespilas y se prenden. El azufre líquido que se va formando pasa a unos moldes de madera enlos que solidifica, produciéndose el llamado azufre en cañón. Este último se puede purificarposteriormente por destilación, haciendo pasar el vapor por una gran cámara de ladrillos, encuyas paredes se condensa en forma de polvo fino llamado flor de azufre. En EstadosUnidos, en donde los depósitos de azufre pueden encontrarse a unos 275 m o más bajo lasuperficie terrestre, el método más utilizado es el de Frasch, inventado en 1891 por elquímico estadounidense Herman Frasch. En este método se introducen en el depósito deazufre cuatro tuberías concéntricas, la mayor de la cuales mide 20 cm de diámetro. Através de las dos tuberías exteriores se inyecta agua calentada bajo presión a 170 °C,fundiendo el azufre. Cuando se ha conseguido fundir una cantidad suficiente de azufre, elaire caliente baja por las tuberías internas formando una espuma con el azufre fundido, lo 7
  8. 8. que hace subir la mezcla a la superficie por la tubería restante. Entonces se coloca elazufre en contenedores de madera, donde solidifica, alcanzándose una pureza de un 99,5%.El azufre también se puede extraer de las piritas por destilación en retortas de hierro oarcilla refractaria, aunque con este proceso el azufre obtenido suele contener porciones dearsénico. APLICACIONES La aplicación más importante del azufre es la fabricación decompuestos como ácido sulfúrico, sulfitos, sulfatos y dióxido de azufre, todos ellos yacitados. En medicina, el azufre ha cobrado gran relevancia por la extensión del uso de lassulfamidas y su utilización en numerosas pomadas tópicas. Se emplea también para fabricarfósforos, caucho vulcanizado, tintes y pólvora. En forma de polvo finamente dividido yfrecuentemente mezclado con cal, el azufre se usa como fungicida para las plantas. La saltiosulfato de sodio, Na2S2O3•5H2O, llamada impropiamente hiposulfito, se emplea enfotografía para el fijado de negativos y positivos. Combinado con diversas láminas deminerales inertes, el azufre constituye un pegamento especial utilizado para sujetarobjetos metálicos a la roca, como en el caso de los rieles o vías de tren y cadenas. El ácidosulfúrico es uno de los productos químicos industriales más importantes, pues además deemplearse en la fabricación de sustancias que contienen azufre sirve también para obteneruna gran cantidad de materiales que no contienen azufre en sí mismos, como el ácidofosfórico. Ácido sulfúrico: Su fórmula es H2SO4, es un líquido corrosivo, de granviscosidad, incoloro y con una densidad relativa de 1,85. Tiene un punto de fusión de 10,36°C, un punto de ebullición de 340 °C y es soluble en agua en cualquier proporción. Al mezclarácido sulfúrico con agua se libera una considerable cantidad de calor. A menos que lamezcla se agite bien, el agua añadida se puede calentar más allá de su punto de ebullición yla formación repentina de calor puede hacer saltar el ácido fuera del recipiente (véaseÁcidos y bases). El ácido concentrado destruye la piel y la carne, y puede causar ceguera sise introduce en los ojos. El mejor tratamiento en caso de accidente es eliminar el ácido congrandes cantidades de agua. A pesar del peligro potencial si se maneja sin cuidado, el ácidosulfúrico ha sido muy importante comercialmente durante muchos años. Los antiguosalquimistas lo preparaban en grandes cantidades calentando sulfatos existentes en lanaturaleza a altas temperaturas y disolviendo en agua el trióxido de azufre obtenido deesta forma. En el siglo XV aproximadamente, se desarrolló un método para obtener elácido, destilando sulfato ferroso hidratado (o vitriolo de hierro) con arena. En 1740empezó a producirse el ácido a escala comercial quemando azufre y nitrato de potasio en uncaldero suspendido en un gran globo de cristal, cubierto parcialmente de agua.PROPIEDADES El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, es decir, en disolución acuosa sedisocia fácilmente en iones hidrógeno (H+) e iones sulfato (SO42-). Cada molécula producedos iones H+, o sea que el ácido sulfúrico es dibásico. Sus disoluciones diluidas muestrantodas las características de los ácidos: tienen sabor amargo, conducen la electricidad,neutralizan los álcalis y corroen los metales activos desprendiéndose gas hidrógeno. Apartir del ácido sulfúrico se pueden preparar sales que contienen el grupo sulfato SO4, ysales ácidas que contienen el grupo hidrogenosulfato, HSO4. El ácido sulfúricoconcentrado, llamado antiguamente aceite de vitriolo, es un importante agente desecante.Actúa tan vigorosamente en este aspecto que extrae el agua, y por lo tanto carboniza, lamadera, el algodón, el azúcar y el papel. Debido a estas propiedades desecantes, se usapara fabricar éter, nitroglicerina y tintes. Cuando se calienta, el ácido sulfúricoconcentrado se comporta como un agente oxidante capaz, por ejemplo, de disolver metalestan poco reactivos como el cobre, el mercurio y el plomo, produciendo el sulfato del metal,dióxido de azufre y agua. Durante el siglo XIX, el químico alemán Justus von Liebigdescubrió que el ácido sulfúrico, añadido al suelo, aumenta la cantidad de fósforodisponible para las plantas. Este descubrimiento dio lugar a un aumento de la produccióncomercial de este ácido, mejorándose por tanto los métodos de fabricación. 8
  9. 9. FABRICACIÓN. Actualmente se utilizan dos procesos para obtener ácido sulfúrico. En lasetapas iniciales ambos requieren el uso de dióxido de azufre, que se obtiene quemandopiritas de hierro, FeS2, o azufre, en aire (tostación). En el primer proceso, denominadométodo de las cámaras de plomo, la reacción se lleva a cabo en grandes torres de ladrillosrecubiertas de plomo. En estas torres, reaccionan dióxido de azufre gaseoso, aire, vapor deagua y óxidos de nitrógeno, produciendo ácido sulfúrico en forma de gotas finas que caen alsuelo de la cámara. Casi todos los óxidos de nitrógeno se recuperan del gas que sale y sevuelven a introducir en la cámara para ser utilizados de nuevo. El ácido sulfúrico producidode esta forma, y el ácido etiquetado, sólo contienen de un 62 a un 70% de H2SO4; el restoes agua. Actualmente, casi un 20% del ácido sulfúrico se produce por el método de lascámaras de plomo, pero este porcentaje está disminuyendo. El segundo método deobtención, el método de contacto, que empezó a usarse comercialmente alrededor de 1900,se basa en la oxidación del dióxido de azufre a trióxido de azufre, SO3, bajo la influenciade un catalizador. El platino finamente dividido, que es el catalizador más eficaz, tiene dosdesventajas: es muy caro y además, ciertas impurezas existentes en el dióxido de azufreordinario lo “envenenan” y reducen su actividad. Muchos productores de ácido sulfúricoutilizan dos catalizadores: primero, uno más resistente aunque menos efectivo, como elóxido de hierro o el óxido de vanadio, que inician la reacción, y a continuación, una cantidadmenor de platino para terminar el proceso. A 400 °C, la conversión de dióxido a trióxido deazufre es casi completa. El trióxido se disuelve en ácido sulfúrico concentrado, y al mismotiempo un flujo de agua mantiene la concentración al nivel seleccionado, normalmente un95%. Reduciendo el flujo de agua, se puede obtener un producto con más SO3 del quecontiene la fórmula H2SO4. Este producto, llamado ácido sulfúrico fumante, óleum o ácidoNordhausen, es necesario para algunas reacciones de química orgánica. PRODUCCIÓN Losusos del ácido sulfúrico son tan variados que el volumen de su producción proporciona uníndice aproximado de la actividad general industrial. Por ejemplo, a principios de la décadade 1970, la producción anual de ácido sulfúrico en Estados Unidos, el mayor productor,sobrepasaba los 29 millones de toneladas, que corresponden a una producción diaria de 1/3kg por persona al año. El ácido sulfúrico se utiliza principalmente para hacer fertilizantes,tanto superfosfato como sulfato de amonio. También se usa para fabricar productosorgánicos, pinturas y pigmentos, y rayón, así como para refinar petróleo y procesarmetales. Uno de los pocos productos de consumo que contienen ácido sulfúrico como tal, esla batería de plomo, que se utiliza en los automóviles. El conocimiento de la dinámica denitrógeno, fósforo y potasio son, hoy, bastante bien conocidas, existiendo gran cantidad deinformación al respecto: dosis necesarias para obtener altos rendimientos, métodos dediagnóstico de fertilidad, métodos de laboratorio adecuados que permiten conocer ladisponibilidad de estos minerales en los suelos. Como consecuencia de lo anterior surgenahora otros elementos como limitantes a la producción, entre ellos el azufre se destacaprincipalmente, este proceso se detecta en muchas partes del mundo y responde a lassiguientes causas: •1) El incremento en el uso de fertilizantes más puros, cuyos contenidosde azufre son sólo trazas, por ejemplo, el uso de urea fosfato de amonio, fosfatodiamónico, polifosfatos de amonio, el superfosfato triple, etc. En lugar del superfosfatosimple (que posee importantes cantidades de azufre) y el uso de urea o nitrato de amonioen lugar del sulfato de amonio. •2) Incremento en los rendimientos, con la introducción dehíbridos de alto rinde, con respuesta a nitrógeno, resultando en una rápida disminución deazufre del suelo. •3) Reducción de las emisiones de dióxido de azufre (SO2) debido a lacontaminación ambiental y las regulaciones y control. Este gas se incorpora al suelo por laslluvias. (En países desarrollados). •4) Disminución en el uso de abonos orgánicos, tanto enpaíses desarrollados como en vías de desarrollo. •5) Inmovilización del azufre en la materiaorgánica acumulada en los suelos por el uso de labranzas conservacionistas. (Siembra 9
  10. 10. directa). Es claro que el azufre es uno de los nutrientes indispensable para el desarrollo delos vegetales, ya que forma parte de la estructura de aminoácidos esenciales como lametionina y la cisteína, además, interviene en los procesos de síntesis de la clorofila. Espoco lo que sabemos de este elemento como nutriente, recién hace unos pocos años endistintos lugares del país se comenzó a prestarle atención. De trabajos de investigaciónencarados comenzaron a surgir evidencias de respuesta de los cultivos a los agregados deazufre. Una vez satisfechas las necesidades de nitrógeno y fósforo el azufre se perfilacomo el próximo nutriente a tener en cuenta. La dinámica del azufre es bastante similar ala del nitrógeno, ya que ambos están mayoritariamente en el suelo en formas orgánicas, osea que la presencia de las formas asimilables por los vegetales dependen de procesosmicrobiológicos, ambos nutrientes son mayoritariamente asimilados como aniones, nitratosy sulfatos (NO3- y SO4=), esta característica los hace poco retenidos por el suelo y enconsecuencia son lavados del perfil con facilidad por las lluvias. La tarea a la que nosenfrentamos los que estamos en el tema es obtener información de las cantidadespresentes de azufre asimilable en los suelos de la región donde desarrollamos nuestratarea, ajustar las metodologías de laboratorio que miden esta fracción de azufre edáfico,calibrar los resultados, o sea poder decirle al productor si la cantidad de azufre en sussuelos es compatible con la obtención de los rendimientos deseados. Otros aspectos adeterminar, es si es necesario fertilizar, qué fuentes de azufre son las más adecuadas, ylas dosis necesarias para maximizar los resultados. Estos parámetros deberán serdeterminados para cada región ecológica y para cada tipo de cultivo. Es interesantemencionar que existen en la actualidad firmas que comercializan fertilizantes azufradoscon un alto grado de azufre (98%) y en forma granulada lo que facilita la aplicación al suelo,en lugar de las formas tradicionales pulverulentas que hacían dificultosa la aplicación delproducto. Por ahora, que en la región NOA no tenemos casi resultados, echamos mano aalgunas metodologías de interpretación de valores utilizadas en otras latitudes. Porejemplo, la utilizada en Minnesota (EEUU). Allí la determinación de azufre se realiza con elmétodo turbidimétrico y los valores calibrados son los siguientes (Ver Cuadro 1). Como sepuede apreciar es necesario que los organismos de investigación presten atención en formarápida a este nutriente ya que poseemos información suficiente como para intuir laimportancia del mismo en la economía de la producción agropecuaria. Cantidad de S-SO4=en el suelo Interpretación Recomendación 0 – 6 ppm Bajo Respuesta segura a lafertilización 7 – 12 ppm Medio Respuesta probable a la fertilización > 12 ppm Alto Sinrespuesta a la fertilización El proceso usado es el conocido como “CLAUS”, que consiste enla conversión catalítica de distintos compuestos de azufre en azufre elemental de altapureza. La tecnología empleada es de última generación de Ortloff Engineers Ltd. / ThePro-Quip Corporation (U.S.A.). La planta tiene una capacidad de producir 60 t/día deazufre, con una eficiencia de recuperación igual o mayor al 96% y una pureza del productode 99,7%. La producción de azufre es en estado líquido y el proyecto incluye almacenajecalefaccionado del mismo y cargadero de camiones para su venta. 10

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