Enxofre

O ENXOFRE

O enxofre ocorre na natureza no estado elementar bem como formando uma variedade de sulfetos metálicos. O elemento apresenta várias formas alotrópicas; algumas das quais são bastante complexas e pouco conhecidas. Em suas formas mais comuns, que são a rômbica e a monoclínica, o enxofre se apresenta como moléculas S_8, com formato de anel com dobras assemelhando-se a uma coroa (figura 01). Em outra modificação cristalina, o enxofre é encontrado na forma de anéis S_6. Na forma liquida, moléculas de cadeias longas. Despejando-se o enxofre liquido nessa temperatura em água, resulta um solido com aparência plástica, que contem cadeias helicoidais de átomos. O enxofre plástico é metaestável e reverte lentamente para a forma rômbica. No estado de vapor o enxofre consiste de moléculas S_8, S_4, e S_2, em quantidades relativas que dependem da temperatura.

Fig. 01 – Estrutura em anel do S8

O enxofre rômbico é a forma termodinamicamente estável a 25°C, porém a 95,2°C converte-se na forma monoclínica:

S_rômbico □(⇔┴(95,2°C) ) 〖 S〗_monoclínico ∆H =0,400 KJ 〖mol〗^(-1)

Esse equilíbrio e suficientemente lento para se obter os pontos de fusão.

Íos Sulfetos e Polissulfetos: o enxofre pode ser combinado diretamente com elementos metálicos para formas sulfetos. No caso dos metais alcalinos, os sulfetos são classificados como compostos iônicos que contem M^+ e S_2^- no reticulo cristalino. Os sulfetos de metais alcalino-terrosos também são melhor enquadrados como compostos iônicos e apresentam, da mesma forma que os óxidos correspondentes, um reticulo do tipo NaCl. Esses sulfetos do grupo IA e IIA são solúveis em água, observando-se uma reação de hidrólise:

S_((aq))^(2-)+ H_2 O↔SH_((aq))^-+ OH_((aq))^- K≫1

A acidificação de soluções dos sulfetos solúveis provoca a evolução de sulfeto de hidrogênio, ou H_2S. Esse gás é mau cheiroso e venenoso.

Uma solução de H_2 S proporciona uma maneira eficaz de precipitar muitos metais de transição que formam sulfetos bem pouco solúveis.

Os sulfetos dos metais transição não se comportam como compostos iônicos. Os metais com carga 2^+ e 3^+ são relativamente pequenos e induzem forças de polarização que distorcem a esfericidade dos íons sulfetos, bem maiores. As energias reticulares dos sulfetos de metais de transição são geralmente maiores do que seria previstas pelo modelo iônico. Conseqüentemente, nesses sulfetos existe uma contribuição significativa da ligação covalente entre o enxofre e os átomos metálicos. A baixa solubilidade dos sulfetos de metais de transição tem relação com a energia reticular ou estabilidade cristalina desses compostos.

Além dos sulfetos simples do tipo S^(2-), existem produtos de oxidação denominados polissulfetos que contem íons S_n^(2-), onde n varia de 2 a 6. A existência desses anions tem relação com uma característica na química do enxofre, que é a formação de cadeias atômicas. A tendência de catenação é marcante na química do enxofre. As soluções do polissulfetos, quando acidificadas, dão origem sulfanas de formula geral H_2 S_n.

Óxidos: os dois óxidos mais importantes do enxofre são o 〖SO〗^2 e 〖SO〗^3. O dióxido de enxofre é um gás (p.e.=-10°C) que se forma na queima do enxofre:

S_s + O_(2(g)) →SO_(2 (g))

∆H= -296,8 KJ 〖mol〗^(-1)

É notório, de acordo com os dados termodinâmicos, a grande estabilidade da molécula de 〖SO〗^2. Todavia, a conversão do SO2 ao SO3 é favorável, termodinamicamente:

SO_(2 (g)) + □(1/2) O_2 →SO_(3 (g))

∆H = -98,9 KJ 〖mol〗^(-1)

A oxidação do dióxido de enxofre é uma reação lenta, porém, pode ser catalisada por pentóxido de vanádio ou superfícies de platina. Quase toda a produção do acido sulfúrico é feita pela oxidação do 〖SO〗^2 pelo ar, na presença desses catalisadores por contato.

Oxiácidos: o enxofre forma um grande numero de oxiácidos, dos quais o mais importante é o acido sulfúrico. Sua produção é feita pela hidratação do 〖SO〗^3:

SO_(3 (g)) + H_2 SO_(4 (l)) → H_2 S_2 O_(7 (l))

H_2 S_2 O_(7 (l)) + H_2 O →2H_2 SO_(4 (l))

A reação direta do 〖SO〗^3com água produz uma nevoa de difícil condensação; por isso, no processo comercial é feita a dissolução do gás em acido sulfúrico, formando H_2 S_2 O_7 (ácido pirossulfúrico) e depois uma diluição com água, para formar o acido sulfúrico. Na forma pura, o acido sulfúrico constitui um liquido viscoso, que congela a 10°C, e é condutor de eletricidade.

O acido tem grande afinidade por água,