Sulfuro
Sulfuro (en inglés británico también sulfuro) es un anión inorgánico de azufre con la fórmula química S2− o un compuesto que contiene uno o más iones S2−. Las soluciones de sales de sulfuro son corrosivas. Sulfuro también se refiere a compuestos químicos de grandes familias de compuestos inorgánicos y orgánicos, p. sulfuro de plomo y sulfuro de dimetilo. El sulfuro de hidrógeno (H2S) y el bisulfuro (SH−) son los ácidos conjugados del sulfuro.
Propiedades químicas
El ion sulfuro, S2−, no existe en soluciones alcalinas acuosas de Na2S. En cambio, el sulfuro se convierte en hidrosulfuro:
- S2 - 2 + H2O → SH− + OH−
Tras el tratamiento con un ácido, las sales de sulfuro se convierten en sulfuro de hidrógeno:
- S2 - 2 + H+ → SH−
- SH− + H+ → H2S
La oxidación del sulfuro es un proceso complicado. Dependiendo de las condiciones, la oxidación puede producir azufre elemental, polisulfuros, politionatos, sulfitos o sulfatos. Los sulfuros metálicos reaccionan con los halógenos, formando azufre y sales metálicas.
- 8 MgS + 8 I2 → S8 + 8 MgI2
Derivados de metales
Las soluciones acuosas de cationes de metales de transición reaccionan con fuentes de sulfuro (H2S, NaHS, Na2S) para precipitar sulfuros sólidos. Dichos sulfuros inorgánicos suelen tener una solubilidad muy baja en agua y muchos están relacionados con minerales con la misma composición (ver más abajo). Un ejemplo famoso es la especie de color amarillo brillante CdS o "amarillo de cadmio". El deslustre negro que se forma en la plata esterlina es Ag2S. Estas especies a veces se denominan sales. De hecho, el enlace en los sulfuros de metales de transición es altamente covalente, lo que da lugar a sus propiedades semiconductoras, lo que a su vez está relacionado con los colores profundos. Varios tienen aplicaciones prácticas como pigmentos, en células solares y como catalizadores. El hongo Aspergillus niger juega un papel en la solubilización de sulfuros de metales pesados.
Geología
Muchos minerales metálicos importantes son sulfuros. Ejemplos significativos incluyen: argentita (sulfuro de plata), cinabrio (sulfuro de mercurio), galena (sulfuro de plomo), molibdenita (sulfuro de molibdeno), pentlandita (sulfuro de níquel), rejalgar (sulfuro de arsénico) y estibina (antimonio), esfalerita (sulfuro de zinc) y pirita (disulfuro de hierro) y calcopirita (sulfuro de hierro y cobre). Estos minerales de sulfuro registraron información (como isótopos) de su entorno circundante durante su formación. Los científicos usan estos minerales para estudiar ambientes en las profundidades del mar o en el pasado de la Tierra.
Corrosión inducida por sulfuro
Los sulfuros libres disueltos (H2S, HS− y S2−) son especies muy agresivas para la corrosión de muchos metales como como acero, acero inoxidable y cobre. Los sulfuros presentes en solución acuosa son responsables del agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) del acero, y también se conocen como agrietamiento por tensión de sulfuro. La corrosión es una preocupación importante en muchas instalaciones industriales que procesan sulfuros: molinos de mineral de sulfuro, pozos petroleros profundos, tuberías que transportan petróleo agrio y fábricas de papel Kraft.
La corrosión inducida por microbios (MIC) o corrosión por sulfuro biogénico también es causada por bacterias reductoras de sulfato que producen sulfuro que se emite en el aire y se oxida en ácido sulfúrico por bacterias oxidantes de azufre. El ácido sulfúrico biogénico reacciona con los materiales de alcantarillado y generalmente causa pérdida de masa, agrietamiento de las tuberías de alcantarillado y, en última instancia, colapso estructural. Este tipo de deterioro es un proceso importante que afecta a los sistemas de alcantarillado en todo el mundo y genera costos de rehabilitación muy elevados.
La oxidación del sulfuro también puede formar tiosulfato (S
2O2−
3) una especie intermedia responsable de graves problemas de corrosión por picaduras del acero y del acero inoxidable mientras que el medio también se acidifica por la producción de ácido sulfúrico cuando la oxidación está más avanzada.
Química orgánica
En química orgánica, "sulfuro" por lo general se refiere al enlace C-S-C, aunque el término tioéter es menos ambiguo. Por ejemplo, el sulfuro de dimetilo de tioéter es CH3–S–CH3. El sulfuro de polifenileno (ver más abajo) tiene la fórmula empírica C6H4S. Ocasionalmente, el término sulfuro se refiere a moléculas que contienen el grupo funcional –SH. Por ejemplo, sulfuro de metilo puede significar CH3–SH. El descriptor preferido para dichos compuestos que contienen SH es tiol o mercaptano, es decir, metanotiol o metil mercaptano.
Disulfuros
La confusión surge de los diferentes significados del término "disulfuro". El disulfuro de molibdeno (MoS2) consiste en centros de sulfuro separados, en asociación con molibdeno en el estado de oxidación formal +4 (es decir, Mo4+ y dos S 2−). El disulfuro de hierro (pirita, FeS2), por otro lado, consta de S2−
2, o dianión −S–S−, en asociación con hierro divalente en el estado de oxidación formal +2 (ión ferroso: Fe2+). El dimetildisulfuro tiene el enlace químico CH3–S–S–CH3, mientras que el disulfuro de carbono no tiene enlace S–S, siendo S=C=S (molécula lineal análoga a CO2). Muy a menudo en la química del azufre y en la bioquímica, el término disulfuro se atribuye comúnmente al análogo de azufre del enlace peróxido -O-O-. El enlace disulfuro (–S–S–) juega un papel importante en la conformación de las proteínas y en la actividad catalítica de las enzimas.
Ejemplos
| Formula | Punto de fusión (°C) | Punto de bobinado (°C) | Número de CAS | |
|---|---|---|---|---|
| H2S | El sulfuro de hidrógeno es un gas muy tóxico y corrosivo caracterizado por un olor típico de "huevos rotos". | −85.7 | −60.20 | 7783-06-4 |
| CdS | El sulfuro de cadmio se puede utilizar en fotocélulas. | 1750 | 1306-23-6 | |
| El polisulfido de calcio ("sulfuro de limón") es un fungicida tradicional en la jardinería. | ||||
| CS2 | El disulfuro de carbono es un precursor de compuestos organosulfur. | −11−1.6 | 46 | 75-15-0 |
| PbS | El sulfuro de plomo se utiliza en sensores infrarrojos. | 1114 | 1314-87-0 | |
| MoS2 | El disulfuro de molibdeno, la molibdenita mineral, se utiliza como catalizador para eliminar el azufre de los combustibles fósiles; también como lubricante para aplicaciones de alta temperatura y alta presión. | 1317-33-5 | ||
| Cl-CH2CH2–S–CH2CH2–Cl | La mostaza de azufre (gas mostrada) es un compuesto organosulfur (tío) que se utilizó como arma química en la Primera Guerra Mundial. | 13 a 14 | 217 | 505-60-2 |
| Ag2S | Sulfuro de plata es un componente de bronceado de plata. | 21548-73-2 | ||
| Na2S | Sulfuro de sodio, como hidratante, se utiliza en la fabricación de papel de kraft y como precursor de compuestos organosulfur. | 920 | 1180 | 1313-82-2 |
| ZnS | Sulfuro de zinc se utiliza para lentes y otros dispositivos ópticos en la parte infrarroja del espectro. ZnS-doped con plata se utiliza en detectores de alfa, mientras que el sulfuro de zinc con rastros de cobre tiene aplicaciones en tiras fotoluminiscentes para iluminación de emergencia y diales de reloj luminoso. | 1185 | 1314-98-3 | |
| C6H4S | El sulfuro de polifenileno es un polímero comúnmente llamado "Sulfar". Sus unidades de repetición están unidas por los vínculos de sulfuro (tioether). | 26125-40-6 25212-74-2 | ||
| Ses2 | El disulfuro de selenio es un antifúngico usado en los preparativos anti-dandruff, como el azul de Selsun. La presencia del selenio altamente tóxico en productos sanitarios y cosméticos representa una preocupación general de salud y medio ambiente. | .100 | 7488-56-4 | |
| FeS2 | Conocido como "oro de la bebida", pirita, es un mineral común. | 600 | 1317-66-4 |
Preparación
Los compuestos de sulfuro se pueden preparar de varias maneras diferentes:
- Combinación directa de elementos:
- Ejemplo: Fe()s) + S()s) → FeS()s)
- Reducción de un sulfato:
- Ejemplo: MgSO4(s) + 4C()s) → MgS()s) + 4CO()g)
- Precipitación de un sulfuro insoluble:
- Ejemplo: M2+ + H2S()g) →()s) + 2H+()aq)
Seguridad
Muchos sulfuros metálicos son tan insolubles en agua que probablemente no sean muy tóxicos. Algunos sulfuros metálicos, cuando se exponen a un ácido mineral fuerte, incluidos los ácidos gástricos, liberarán sulfuro de hidrógeno tóxico.
Los sulfuros orgánicos son altamente inflamables. Cuando un sulfuro se quema, produce gas de dióxido de azufre (SO2).
El sulfuro de hidrógeno, algunas de sus sales y casi todos los sulfuros orgánicos tienen un hedor fuerte y pútrido; la biomasa en descomposición los libera.
Nomenclatura
Los nombres sistemáticos sulfanediide y sulfide(2−), nombres IUPAC válidos, se determinan según las nomenclaturas sustitutiva y aditiva, respectivamente. Sin embargo, el nombre sulfuro también se usa en la nomenclatura composicional de la IUPAC que no toma la naturaleza del enlace involucrado. Los ejemplos de tales nombres incluyen disulfuro de selenio y sulfuro de titanio, que no contienen iones de sulfuro.