Compuestos de azufre

Los compuestos de azufre son compuestos químicos formados por el elemento azufre (S). Los estados de oxidación comunes del azufre oscilan entre −2 y +6. El azufre forma compuestos estables con todos los elementos excepto con los gases nobles.

Reacciones de transferencia de electrones

Policationes de azufre, S₈²⁺, S₄²⁺ y S₁₆²⁺ se producen cuando el azufre reacciona con agentes oxidantes en una solución fuertemente ácida. Las soluciones coloreadas producidas al disolver azufre en oleum fueron reportadas por primera vez en 1804 por C.F. Bucholz, pero la causa del color y la estructura de los policationes implicados no se determinó hasta finales de los años 1960. S₈²⁺ es azul intenso, S₄²⁺ es amarillo y S₁₆²⁺ es rojo.

La reducción del azufre da diversos polisulfuros con la fórmula S_x^2-, muchos de los cuales se han obtenido en forma cristalina. Es ilustrativa la producción de tetrasulfuro de sodio:

4 Na + S₈ → 2 Na₂S₄

Algunos de estos dianiones se disocian para dar aniones radicales, como S3− da el color azul de la roca lapislázuli.

Esta reacción resalta una propiedad distintiva del azufre: su capacidad de catenarse (unirse a sí mismo mediante la formación de cadenas). La protonación de estos aniones polisulfuro produce los polisulfanos, H₂S_x donde x = 2, 3 y 4. En última instancia, la reducción del azufre produce sales de sulfuro:

16 Na + S₈ → 8 Na₂S

La interconversión de estas especies se explota en la batería de sodio-azufre.

Sulfuro de hidrógeno

El tratamiento del azufre con hidrógeno produce sulfuro de hidrógeno. Cuando se disuelve en agua, el sulfuro de hidrógeno es ligeramente ácido:

H₂S⁻ + H⁺

El gas sulfuro de hidrógeno y el anión hidrosulfuro son extremadamente tóxicos para los mamíferos, debido a su inhibición de la capacidad de transporte de oxígeno de la hemoglobina y ciertos citocromos de una manera análoga al cianuro y la azida.

Óxidos

Los dos principales óxidos de azufre se obtienen quemando azufre:

S + O₂ → SO₂ (dióxido de vapor)

2 SO₂ + O₂ → 2 SO₃ (trióxido de sulfur)

Se observan muchos otros óxidos de azufre, incluidos los óxidos ricos en azufre, como monóxido de azufre, monóxido de disulfuro, dióxidos de disulfuro y óxidos superiores que contienen grupos peroxo.

Halogenuros

El azufre reacciona con el flúor para dar el tetrafluoruro de azufre altamente reactivo y el hexafluoruro de azufre altamente inerte. Mientras que el flúor da compuestos S(IV) y S(VI), el cloro da derivados S(II) y S(I). Así, de la cloración del azufre surgen dicloruro de azufre, dicloruro de disulfuro y clorosulfanos superiores. El cloruro de sulfurilo y el ácido clorosulfúrico son derivados del ácido sulfúrico; El cloruro de tionilo (SOCl₂) es un reactivo común en la síntesis orgánica.

Pseudohaluros

El azufre oxida el cianuro y el sulfito para dar tiocianato y tiosulfato, respectivamente.

Sulfuros metálicos

El azufre reacciona con muchos metales. Los metales electropositivos dan sales de polisulfuro. El cobre, el zinc y la plata se ven empañados por el azufre. Aunque se conocen muchos sulfuros metálicos, la mayoría se preparan mediante reacciones de los elementos a alta temperatura. Los minerales de sulfuro contienen aniones sulfuro (S^2-) o disulfuro (S₂^2-). Ejemplos típicos son:

• Acanthite Ag₂S
• Chalcocite Cu₂S
• Galena PbS
• Sphalerite ZnS
• Chalcopyrite CuFeS₂
• Millerite NiS
• Cinnabar HgS
• Stibnite Sb₂S₃
• Pirita FeS₂
• Molybdenite MoS₂

Compuestos orgánicos

• Compuestos organosulfur ilustrativos
• 
  Alicina, un compuesto químico en ajo
• 
  ()R)-cisteine, un aminoácido que contiene un grupo tiol
• 
  Metionina, un aminoácido que contiene una titerina
• 
  Diphenyl disulfide, a representative disulfide
• 
  Ácido perfluorooctanosulfónico, surfactante
• 
  Dibenzotiphene, un componente del aceite crudo
• 
  Penicilina, un antibiótico donde "R" es el grupo variable

Algunas de las principales clases de compuestos orgánicos que contienen azufre incluyen las siguientes:

• Los terrones o los mercaptanes (como se llama porque capturan mercurio como cheladores) son los análogos azufre de alcoholes; el tratamiento de los tioles con base da iones tiolados.
• Los ladrones son los análogos azufre de éteres.
• Los iones de sulfonio tienen tres grupos unidos a un centro de azufre cónico. Dimethylsulfoniopropionate (DMSP) es uno de estos compuestos, importante en el ciclo de azufre orgánico marino.
• Los sulfóxidos y sulfones son tiótoros con uno y dos átomos de oxígeno adheridos al átomo de azufre, respectivamente. La sulfoxida más simple, sulfóxido de dimetil, es un solvente común; un sulfone común es sulfolano.
• Los ácidos sulfónicos se utilizan en muchos detergentes.

Los compuestos con enlaces múltiples carbono-azufre son poco comunes; la excepción es el disulfuro de carbono, un líquido volátil e incoloro estructuralmente similar al dióxido de carbono. Se utiliza como reactivo para fabricar el polímero rayón y muchos compuestos organosulfurados. A diferencia del monóxido de carbono, el monosulfuro de carbono es estable sólo como un gas extremadamente diluido que se encuentra entre los sistemas solares.

Los compuestos organosulfurados son responsables de algunos de los olores desagradables de la materia orgánica en descomposición. Son ampliamente conocidos como el olor del gas natural doméstico, el olor a ajo y el spray para zorrillos. No todos los compuestos orgánicos de azufre huelen desagradablemente en todas las concentraciones: el monoterpenoide que contiene azufre (mercaptano de pomelo) en pequeñas concentraciones tiene el aroma característico del pomelo, pero tiene un olor genérico a tiol en concentraciones mayores. La mostaza de azufre, un potente vesicante, se utilizó en la Primera Guerra Mundial como agente incapacitante.

Los enlaces azufre-azufre son un componente estructural que se utiliza para endurecer el caucho, similar a los puentes disulfuro que endurecen las proteínas (ver biología a continuación). En el tipo más común de "curado" Para el endurecimiento y fortalecimiento del caucho natural, se calienta azufre elemental con el caucho hasta el punto de que las reacciones químicas forman puentes disulfuro entre unidades de isopreno del polímero. Este proceso, patentado en 1843, convirtió al caucho en un importante producto industrial, especialmente en neumáticos para automóviles. Debido al calor y al azufre, el proceso recibió el nombre de vulcanización, en honor al dios romano de la fragua y el vulcanismo.