Azufre.

Propiedades quimicas.

El azufre es combustible, arde con el oxigeno o en el aire con una llama azul, dando anhidro sulfuroso:

S  +  O2 ----> SO2


Es un reductor, debido a su afinidad con el oxigeno, por ejemplo:

 acido sulfurico  + azufre       ------>       dióxido de azufre  + agua                       

  2 SO4H2 + S (a una temperatura de 300⁰C)  ----> 3SO2 + 2H2O

                                                    

Reducción del NO3H por el azufre

2NO3H +S ---->  SO4H2 + 2NO

Preparación de azufre.

Se obtiene por el calentamiento de las piritas de hierro, sin permitir la entrada de aire, produciéndose la siguiente ecuación,

3FeS2 ----> Fe3S4+2S

Compuestos del azufre.

Ácido sulfhídrico.

El hidrogeno es burbujeado en azufre fundido, el acido sulfhídrico  H2S se forma, pero la reacción es reversible y el equilibrio se puede obtener pero en pequeñas cantidades de los elementos combinados. Ya que la acción del azufre sobre muchos metales es reversible solo a alta temperatura, los sulfuros metálicos se pueden hacer en cantidad por el calentamiento de los elementos juntos. Cuando tales sulfuros son tratados con ácidos, la reacción libera acido sulfhídrico.

El acido sulfhídrico se prepara por la acción de un acido diluido sobre el sulfuro de hierro,

Fe + S ----> FeS

FeS + 2 HCl ----> FeCl2 + H2S  



Chemistry; an elementary text-book, by William Conger


Usos industriales del azufre

Los usos industriales del azufre son innumerables, tales como la producción de polvora, la producción de antiparasitarios, la vulcanización del caucho, la producción de sulfuro de carbono (CS2 solvente industrial), la preparación de fósforos, también se utiliza como  blanqueador para ropa y lana, pero el azufre se utiliza principalmente para la producción de ácido sulfúrico (H2SO4).

El ácido sulfúrico se utiliza en diversas aplicaciones industriales, como la producción de fertilizantes e insecticidas, el tratamiento del uranio, la producción de detergentes, también  el consumo de ácido sulfúrico a menudo indica el nivel de industrialización de una nación. Es útil saber que hoy en día, la mayor cantidad de azufre necesaria para la industria, se obtiene gracias a la desulfuración de petróleo, pero esta tecnica se utiliza para refinar el  petróleo

Estado natural.  El azufre se encuentra en estado nativo en las regiones volcánicas, al estado de combinación, en forma de sulfuros metálicos: piritas de hierro (S2Fe); de cobre (S Cu2); de galena (SPb); blenda (SZn) ; cinabrio (SHg) ; de sulfato de calcio (SO4Ca), algunos de estos sulfuros se muestran en la siguiente representacion ; sustancias albuminoideas (huevos).

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El azufre se encuentra en las capas sedimentarias, como subproducto de erupciones volcánicas, en aguas sulfúricas y en materiales combustibles fósiles. Por ejemplo en Romagna el azufre es un depósito originado por la evaporación del agua de mar en el Terciario (Mioceno) cuando el mar Mediterráneo fue temporalmente aislado como un lago. Las vetas de azufre de Romagna están dispersas, delgadas y se encuentran principalmente entre depósitos de arcilla bituminosa, un mineral muy frágil que necesitaba ser excavado cuidadosamente y eliminado en el proceso de extracción de azufre.

Como otros minerales, inicialmente el azufre se encontraba fácilmente en los afloramientos superficiales, como se ve en la siguente foto, tambien se ecuentra puro en pequeña cantidad cerca de los volcanes y más a menudo en combinación con otros elementos, sulfuros y sulfatos, que se refinan mediante el calentamiento. Hoy en día, el azufre también se obtiene de los desechos industriales y subproductos y se extrae del gas natural .

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La extracción de azufre de las regiones de Sicilia y Romagna en Italia se remonta al menos a la época romana. Después del siglo XIV, a medida que la tecnología de la pólvora comenzó a desarrollarse en toda Europa, la demanda de azufre comenzó a aumentar. Varios molinos de pólvora comenzaron a aparecer cerca de las minas de azufre. En el siglo XIX, el 75% de la producción mundial de azufre provenía únicamente de Sicilia y un 5% más de la región de Romaña. Esto significaba que Italia representaba tanto el primer como el segundo mayor productor de azufre del mundo en el siglo XIX.

La forma tradicional de extraer azufre durante la época romana a la edad media era fundirla en fosos abiertos. El azufre de los depósitos sicilianos contenía generalmente del 12% al 50% de azufre, siendo las otras impurezas principalmente el yeso y la piedra caliza. Sin embargo, para fundir el azufre, el combustible es necesario y la madera era un lujo en esas regiones volcánicas. Por lo tanto, el azufre se utilizó también como combustible y se utilizó para fundirse.  La técnica de recuperación más temprana consistió en colocar el azufre crudo en montículos cónicos y abrir y cubrir con tierra. La parte inferior del azufre se incendió, derritiendo el resto de lo que quedaba en la pila, que podría extraerse. Sin embargo, este proceso desperdició una buena porción del azufre, ya lo largo de los siglos, los mineros agotaron los depósitos de azufre en la superficie y tuvieron que comenzar excavando túneles en las laderas para extraer los depósitos de azufre .

Los siguientes métodos son la extracción y producción de azufre, que incluyen métodos antiguos.

a) Método siciliano de los Calcaroni (1) . Se hacen en las tierras sulfurosas unos montones dispuestos de modo que tengan en su interior huecos por donde pueda circular el aire; estos montones descansan sobre un plano inclinado para que el azufre fundido se reúna en la parte más baja, de donde es llevado por un conducto en depósitos o moldes. Se enciende el mineral, el calor se trasmite a toda la masa la cual se funde, cae al  fondo y va a solidificarse en las cubetas exteriores. El azufre se obtiene con relativa pureza. 

Este depósito, que recibe el nombre de Calcaroni, se cubre con tierra y se enciende con leña que se introduce por los respiradores o chimeneas. La combustión de una parte del azufre produce el calor necesario para fundir el resto que sale por la base inclinada del horno para solidificarse en moldes. Este procedimiento aunque era de bajo rendimiento se utilizaba en Sicilia para ahorrar combustible, muy escasos allí.

  1                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                             

b) Procedimiento por destilación o de los Doppioni.

Se introducen arenas sulfuríferas en unos recipientes de gres (barro), colocados en un horno de reverbero. Se enciende la madera que sirve de combustible. Los vapores de azufre se desprenden por la acción del calor se condensan en los recipientes exteriores al horno y el azufre liquido pasa a unas cubetas con agua fría donde se solidifica.

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c) Método Frasch.

Cuando ha pasado tiempo suficiente para que se haya fundido una cierta cantidad de azufre, se introduce aire caliente por el tubo  interior. El aire forma una especie de espuma con el azufre fundido y esta espuma es obligada a subir hacia la superficie por medio del tubo restante. El azufre es extraído por medio de una bomba de aluminio. El producto que así se obtiene es de una pureza de 99%. En Alaska se han hallado depósitos superficiales de origen volcánico.

En Luisiana y Texas el yacimiento  de azufre se halla a unos 24 metros de la superficie. El método de extraerlo ideado por Hermann Frasch permite atravesar estratos de rocas durísimas hasta donde se encuentran los estratos de azufre bastante puro. Se excava como para los pozos de petróleo, un agujero de unos 25 cm. de ancho,  revestido por un tubo de hierro que llega hasta la roca donde se halla el azufre. Dentro de este tubo se disponen otros tres concéntricos: 15, 7.5 y 2.5 cm., los cuales se introducen en el estrato de azufre. A través de los dos tubos exteriores se obliga al agua bajo presión y sobrecalentada a 170 ⁰C a introducirse en el depósito donde funde el azufre, que se acumula en una balsa o charco en el fondo del estrato.

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Refinamiento de azufre. Aparato de Laming.

Para obtener el azufre puro se lo destila; los vapores van a condensarse en unos cuartos grandes de mmamposteria. Los primeros vapores que se condensan al contacto de las paredes frias forman un polvo fino, si la destilación es muy activa o superior a 113C las paredes se calienta mucho y el azufre liquido corre a los lados de ella y se reúne en un plano inclinado, de ahí cae en unos moldes de madera rodeados de agua fría, en los cuales se solidifica en barras.

El proceso de refinado de azufre se aprecia en el siguiente dibujo que es muy esquemático, el azufre en bruto baja por un tubo a un recipiente que lo calienta y cuyos vapores pasan a una cámara de condensación, el liquido con el azufre refinado sale por el piso y se enfría, solidificándose.

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Proceso de Lamy para el refinado de azufre.

Se calienta el azufre que esta en el recipiente D, el cual funde y pasa a través del tubo F hacia la  retorta B, que es un recipiente de hierro, este es calentado por el fuego de A, parte de este calentamiento se realiza en D por medio del conducto C. El vapor se condensa en las paredes de la cámara de condensación G, que se mantiene a una temperatura de 114C, el liquido pasa al piso y de ahí a los moldes donde solidifica.

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Referencias.

Galileo.


Eduardo Ghershman, 26.1.2017