COMPUESTOS OXIGENADOS DEL

AZUFRE

Azufre

SO2

SO3

H2SO4

Sulfatos

Impacto ambiental

Azufre

El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S

Elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y proteínas

Los óxidos más importantes son el dióxido de azufre (SO2), que en agua forma una solución de ácido sulfuroso, y el trióxido de azufre ( SO3), que en solución forma el ácido sulfúrico; siendo los sulfitos y sulfatos las sales respectivas.

Dióxido de azufre (SO2)

Esta es su estructura de LewisEsta es su estructura de Lewis

Soluble en disolventes orgánicos

Sustancia reductora SO2SO2 SO3SO3

Dióxido de azufre (SO2)Propiedades

Estado de agregación Gas

Apariencia Incoloro

Masa molecular 64,1 uma

Punto de fusión 198 K (-75 C)

Punto de ebullición 263 K (-10 C)

Densidad 1,4x103 Kg/m3

Solubilidad 9,4g en 100g de agua

ΔfH0gas -296,84 Kj/mol

Sºgas,1bar 248,21 j/(molxK)

Dióxido de azufre (SO2)

Aplicaciones

• Intermediario en la fabricación de ácido sulfúrico.

• Cloruro de sulfuril (SO2Cl2).

• Disolvente en estado líquido.

• Antióxidante y conservante.

• Agente reductor en la metalurgia.

• Frigorígeno, desinfectante, blanqueador…

Dióxido de azufre (SO2)

Aspectos toxicológicos

Dióxido de azufre (SO2)

Aspectos toxicológicos

Dióxido de azufre (SO2)

Comportamiento en el medio ambiente

• Agua: Clasificado como “Amenaza para el agua en Alemania”.

• Aire: Aerosoles que permanecen días en la atmósfera

• Suelo: Principal responsable de la acidificación de los suelos.

Trióxido de azufre (SO3)

El trióxido de azufre (SO3) es en condiciones normales un sólido incoloro de textura fibrosa, pero en condiciones estándar (a 25ºC y 1 atm) es un gas, un contaminante importante, siendo el principal agente de la lluvia ácida.

Otros nombres: Anhídrido sulfúricoy anhidruro del ácido sufúrico

Masa molar: 80.06 g/mol

Densidad: 1.92 g/cm3

Solubilidad (Agua): Hidrólisis

Punto de fusión: 16.9 °C, 62.4 °F

Punto de ebullición: 45 °C, 113°F

Punto crítico: 218.3 °C at 8.47

- Se obtiene por proceso de contacto.

- Es oxidado sobre un catalizador de pentóxido de vanadio (V2O5)

- Dando lugar al trióxido de azufre (SO3).

Síntesis y Usos (I)

2 SO2(g) + O2(g) ↔ 2 SO3(g)

SO3(l) + H2O(l) → H2SO4(l)

Síntesis y Usos (II) La reacción directa de SO3 con agua ocasiona:

– Pérdida de producto – Un gran problema de contaminación

Para evitarlo, el SO3(g) se burbujea a través de H2SO4 al 98%

El resultado es una forma del ácido sulfúrico que se suele

denominar oleum o sulfúrico fumeante

SO3(g) + H2SO4 (l) → H2S2O7(l)

H2S2O7(l) + H2O(l) → 2 H2SO4(l)

H2SO4(l) (H2O) → H2SO4(aq)

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

• Compuesto muy corrosivo, incoloro y viscoso

• Punto de fusión: 283 K

• Punto de ebullición: 610 K

• Densidad: 1,8 kg/m3

• Molécula piramidal

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Propiedades• Ácido fuerte: en disolución 1M:

- 1er H+ disociado 100%

- 2º H+ disociado 1,3%

• Cuando está muy concentrado, actúa como deshidratante:

C11H22O11(s) + H2SO4(l) C(s) + H2O + H2SO4(aq)

• Cuando se calienta, actúa como oxidante:

Cu + H2SO4 CUSO4 + SO2 + H2O

Importancia• Es el producto químico que más se produce en el mundo:

- Producción mundial anual : 150.000.000 Toneladas

• Ácido fuerte, de bajo precio

• Medida del potencial químico-industrial de un país

• Se usa sobre todo en la industria química como reactivo en procesos variados

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Usos• Fertilizantes: 68%

• Refinación petróleo: 8%

• Procesamiento de metales: 5%

• Compuestos inorgánicos: 5%

• Compuestos orgánicos: 5%

• Tratamiento de aguas: 2%

• Pulpa y papel: 3%

• Otros: 4%

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Productos comerciales• Concentración:

- Ácido de baterías: 33,5%

- Ácido para fertilizantes: 62,2%

- Ácido de Glover: 67,7%

- Reactivo: 98%

• Pureza:

- Técnico (fertilizantes, metalurgia)

- Puro (baterías, productos orgánicos)

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Métodos de fabricación• Cámaras de plomo:

- Método más antiguo

- Ácido para fertilizantes

- Ácido diluido: 68-72%

• Contacto:

- Más utilizado en la actualidad

- Ácido más concentrado y puro: 98-99%

- Oxidación de SO2 a SO3 en reacción catalítica heterogénea, con V2O5 como catalizador

Ácido sulfúrico (HÁcido sulfúrico (H22SOSO44))

Atmósfera de Venus

SULFATOS

• Los sulfatos son las sales del ácido sulfúrico (H2SO4).

Contienen como unidad común un átomo de S en el

centro de un tetraedro formado por 4 átomos de C.

• H2SO4 + H2O [H3O]+ + [HSO4]-

[H2SO4]- + H2O [H3O]+ + [SO4]2-

• El H2SO4 acuoso diluido neutraliza las bases y reacciona con metales

electropositivos, desprendiendo H2 y con carbonatos metálicos,

produciéndose en ambos casos sales sulfato.Otros sulfatos se obtienen haciendo

reaccionar el H2SO4 concentrado con óxidos metálicos.

El ión sulfato no es oxidante ni reductor, lo que facilita que forme sales con metales

en altos y bajos estados de oxidación.

• Los sulfatos tienen dos características generales:

- Son solubles en agua (salvo dos excepciones: PbSO4 y BaSO4)

- Son térmicamente estables.

Sulfatos en la naturaleza y sus aplicaciones comerciales

• Sulfato de calcio • En la naturaleza se encuentra en forma de yeso (sulfato de calcio dihidratado CaSO4 • 2H2O) . Por calentamiento a 150ºC éste se transforma en el hemidrato CaSO4 • ½ H2O, denominado yeso cocido o yeso mate: Δ CaSO4 • 2H2O(s) CaSO4 • ½ H2O(s) + 3/2 H2O

En el suelo de climas áridos o semiáridos el yeso (CaSO4 • 2H2O) forma costras denominadas rosas del desierto: conjunto de formas lenticulares entrecruza- das que asemejan en ocasiones a una rosa pétrea.

• Aplicaciones: - joyería - trabajos dentales - la aplicación más importante del yeso cocido es en la industria de la construcción

• Sulfato de aluminio • El sulfato de aluminio es el compuesto más importante del aluminio desde

el punto de vista comercial. Se prepara por reacción de Al2O3(s) con

H2SO4(aq) concentrado y caliente.

• La gran mayoría del sulfato de aluminio que se produce es utilizado para la

purificación de agua potable. Para este fin se ajusta el pH del agua de modo

que al añadir el sulfato de aluminio precipita el Al(OH)3(s). Al sedimentar el Al(OH)3 (s)

se arrastran las impurezas suspendidas en el agua.

• Otra aplicación importante es para encolar el papel. El encolado consiste en incorporar

al papel materiales como ceras, colas o resinas sintéticas para hacerlo más resistente

al agua. El precipitado de Al(OH)3 ayuda a depositarlos sobre el papel.

• Sulfato de cobre • Cristaliza en un color azul intenso.

• Se puede obtener haciendo reaccionar

H2SO4(aq) + CuCO3(s) CuSO4(aq) + CO2(g) + H2O(l)

• Aplicaciones:

- Se utiliza ampliamente como fungicida y algicida (previene la formación de

- Baños electrolíticos

• Sulfato de sodio Aplicaciones:

- Su forma hidratada Na2SO4• 10 H2O (sal de Glaurbert) se utiliza en la

fabricación de vidrio.

- La forma anhidra se utiliza como desecante.

- Celdas solares: si se calienta a aprox. 32ºC se disuelve en las aguas de

cristalización. El proceso absorbe una gran cantidad de calor debido a su

elevado calor latente de fusión. Esto permite utilizarlo como una forma de

almacenar el calor generado por el sol.

- Es uno de los constituyentes del detergente en polvo.

• Sulfato de magnesio Aplicaciones:

- Laxante

- Agente desecante

• Sulfato de plomo (II) Aplicaciones:

- Con mucho, la mayor demanda de Pb es para baterías plomo-ácido. La

reacción de célula es una combinación de las semirreacciones:

PbSO4(s) + 2e- Pb(s) + [SO4]2-(aq) Eº= -0,36

PbO2(s) + 4H+(aq) + [SO4]2-(aq) + 2e- PbSO4(s) + 2H2O(l) Eº=+1,96V

• Sulfato de bario (barita) Aplicaciones:

- El BaSO4 es una sal moderadamente soluble, utilizándose la formación de

un precipitado blanco de BaSO4 como ensayo cualitativo de la presencia de

iones sulfato en disolución acuosa:

BaCl2(aq) + [SO4]2-(aq) BaSO4(s) + 2Cl-(aq)

- Usado para exámenes radiográficos

del tracto intestinal (rayos X con bario)

Sulfatos y contaminación

• AIRE Aerosoles sulfatados

• Las emisiones industriales, automóviles y camiones liberan diminutas partículas hacia la atmósfera formando aerosoles. Éstos están compuestos de diversas sustancias, entre ellas los sulfatos.

• El resultado es la formación de estratos sulfatados, nubes de partúclas que reflejan

la radiación solar de vuelta al espacio, lo que amortigua el efecto invernadero sobre algunas partes de la Tierra, originando un enfriamiento temporal.

• En la troposfera los aerosoles sulfatados no suelen durar sino unos cuantos días ya

que, disueltos en agua, suelen precipitar rápidamente en forma de lluvias ácidas.

• SUELO

• El principal problema de la contaminación del suelo por sulfatos es la salinización de terrenos.

• Los sulfatos son una de las sales que con mayor facilidad se forman como consecuencia de la meteorización de la corteza terrestre, acumulándose en las depresiones fisiográficas dando suelos salinos.

• Cuanto mayor sea la solubilidad de la sal, más importante va a ser su efecto para los cultivos: las sales que presentan elevadas solubilidades darán soluciones muy concentradas; las sales con baja solubilidad no representarán ningún problema ya que precipitarán antes de alcanzar niveles perjudiciales.

• Las sales más frecuentemente encontradas en los suelos salinos son MgSO4 y Na2SO4, sien- do la primera mucho más tóxica para las plantas.

• AGUA

• El contenido de sulfatos de las aguas naturales es muy variable y puede ir desde

muy pocos mg/l hasta cientos de mg/l.

• Los sulfatos pueden tener su origen en que las aguas atraviesen terrenos ricos en

éstos (yeso,etc) o en la contaminación con aguas residuales industriales.

• El contenido de sulfatos no suele presentar problemas de potabilidad en las

aguas de consumo, pero en ocasiones, contenidos superiores a 300 mg/l pueden

ocasionar trastornos gastrointestinales en niños. La reglamentación técnicosanitaria

española establece como valor orientador 400 mg/l como concentración máxima ad-

misible.

• La determinación del contenido de sulfatos puede hacerse por diferentes métodos.

El método gravimétrico, mediante precipitación con cloruro de bario, es un método

muy preciso y muy utilizado, aplicable a concentraciones superiores a 10 mg/l.

Impacto ambientalImpacto ambiental

• Las emisiones de SO2(g), SO3(g) y vapor de H2SO4 representan los principales riesgos ambientales

• En todos los casos, pueden contribuir a la lluvia ácida

• Se toma como referencia de contaminación la cantidad de SO2/SO3 liberado a la atmósfera, por unidad de producción de ácido sulfúrico

• En escala global, las plantas de producción de ácido sulfúrico no representan la contribución principal a la lluvia ácida

– Las plantas de generación de energía eléctrica que utilizan combustibles fósiles son la fuente principal