Compuestos de azufre

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

Los policatiónes de azufre, S ₈ ²⁺ , S ₄ ²⁺ y S ₁₉ ^2+, se producen cuando el azufre reacciona con agentes oxidantes en una solución fuertemente ácida. ^{[ 1 ]} Las soluciones coloreadas producidas al disolver azufre en óleum fueron descritas por primera vez en 1804 por C. F. Bucholz, pero la causa del color y la estructura de los policatiónes involucrados no se determinaron hasta finales de la década de 1960. El S ₈ ²⁺ es azul oscuro, el S ₄ ²⁺ es amarillo y el S ₁₉ ²⁺ es rojo. ^{[ 2 ]}

La reducción del azufre produce diversos polisulfuros con la fórmula S _x ^2- , muchos de los cuales se han obtenido en forma cristalina. Un ejemplo ilustrativo es la producción de tetrasulfuro de sodio :

4 Na + S ₈ → 2 Na ₂ S ₄

Algunos de estos dianiones se disocian para dar aniones radicales , como el S ₃ ⁻ que da el color azul a la roca lapislázuli .

Esta reacción pone de relieve 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 , H ₂ S _x donde x = 2, 3 y 4. ^{[ 4 ]} En última instancia, la reducción del azufre produce sales de sulfuro:

16 Na + S ₈ → 8 Na ₂ S

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

El tratamiento del azufre con hidrógeno produce sulfuro de hidrógeno . Cuando se disuelve en agua, el sulfuro de hidrógeno es ligeramente ácido: ^{[ 5 ]}

H₂S ⇌ HS⁻ ⁺ H⁺_​​^​

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

Los dos principales óxidos de azufre se obtienen mediante la combustión del azufre:

S + O ₂ → SO ₂ ( dióxido de azufre )

2 SO ₂ + O ₂ → 2 SO ₃ ( trióxido de azufre )

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

El azufre reacciona con el flúor para dar el tetrafluoruro de azufre, altamente reactivo, y el hexafluoruro de azufre, altamente inerte . ^{[ 6 ]} Mientras que el flúor da compuestos de S(IV) y S(VI), el cloro da derivados de S(II) y S(I). Así, el dicloruro de azufre , el dicloruro de disulfuro y los clorosulfanos superiores surgen de la cloración del azufre. El cloruro de sulfurilo y el ácido clorosulfúrico son derivados del ácido sulfúrico; el cloruro de tionilo (SOCl₂ ₎ es un reactivo común en síntesis orgánica . ^{[ 7 ]} Los haluros de azufre son precursores de una variedad de complejos metálicos. ^{[ 8 ]}

El azufre reacciona con muchos metales. Los metales electropositivos producen sales de polisulfuro. El cobre , el zinc y la plata se empañan con el azufre. Aunque se conocen muchos sulfuros metálicos , la mayoría se preparan mediante reacciones de los elementos a altas temperaturas. ^{[ 9 ]} Los minerales de sulfuro contienen los aniones sulfuro (S ^2- ) o disulfuro (S ₂ ^2- ). Ejemplos típicos son:

• Acantita Ag ₂ S
• Calcocita Cu ₂ S
• Galena PbS
• Esfalerita ZnS
• Calcopirita CuFeS ₂
• Millerita NiS
• HgS cinabrio
• Estibina Sb ₂ S ₃
• Pirita FeS ₂
• Molibdenita MoS₂_​

• Compuestos organosulfurados ilustrativos
• 
  Alicina , un compuesto químico presente en el ajo.
• 
  ( R ) -cisteína , un aminoácido que contiene un grupo tiol.
• 
  ( S ) -Metionina , un aminoácido que contiene un tioéter.
• 
  Disulfuro de difenilo , un disulfuro representativo
• 
  ácido perfluorooctanosulfónico , un tensioactivo
• 
  El dibenzotiofeno , un componente del petróleo crudo.
• 
  Penicilina , un antibiótico donde "R" es el grupo variable

Algunas de las principales clases de compuestos orgánicos que contienen azufre incluyen las siguientes: ^{[ 10 ]}

• Los tioles o mercaptanos (llamados así porque capturan el mercurio como quelantes ) son los análogos de azufre de los alcoholes ; el tratamiento de los tioles con una base produce iones tiolato .
• Los tioéteres son los análogos de azufre de los éteres .
• Los iones sulfonio tienen tres grupos unidos a un centro de azufre catiónico. El dimetilsulfoniopropionato (DMSP) es uno de esos compuestos, importante en el ciclo del azufre orgánico marino .
• Los sulfóxidos y las sulfonas son tioéteres con uno y dos átomos de oxígeno unidos al átomo de azufre, respectivamente. El sulfóxido más simple, el dimetilsulfóxido , es un disolvente común; una sulfona común es el sulfolano .
• Los ácidos sulfónicos se utilizan en muchos detergentes.

Los compuestos con enlaces múltiples carbono-azufre son poco comunes, con la excepción del disulfuro de carbono , un líquido volátil e incoloro estructuralmente similar al dióxido de carbono. Se utiliza como reactivo para la fabricación del polímero rayón y de muchos compuestos organosulfurados. A diferencia del monóxido de carbono , el monosulfuro de carbono solo es estable como gas extremadamente diluido, presente entre sistemas solares. ^{[ 11 ]}

Los compuestos organosulfurados son responsables de algunos de los olores desagradables de la materia orgánica en descomposición. Son ampliamente conocidos como el odorizante del gas natural doméstico, el olor a ajo y el rocío de la mofeta. No todos los compuestos orgánicos de azufre huelen mal en todas las concentraciones: el monoterpenoide que contiene azufre ( mercaptano de pomelo ) en bajas concentraciones tiene el aroma característico del pomelo, pero en concentraciones mayores tiene un olor tiólico genérico. El gas mostaza , un potente vesicante , se utilizó en la Primera Guerra Mundial como agente incapacitante. ^{[ 12 ]}

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

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