Lo Zolfo: ricerca di chimica

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Categoria:	Chimica
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Zolfo
Elemento non metallico, di colore giallo, insapore e inodore, di simbolo S e numero atomico 16.
Appartiene al gruppo VIB o 16 della tavola periodica e ha peso atomico 32,064.
Conosciuto fin dalla preistoria e ampiamente utilizzato dagli alchimisti, lo zolfo fu individuato come elemento dal chimico francese Antoine-Laurent Lavoisier durante le sue ricerche sui processi di combustione.

Proprietà
Lo zolfo è insolubile in acqua, ma solubile in alcuni solventi organici e in particolare nel solfuro di carbonio.
Se portato alla temperatura di fusione, diventa un liquido color paglierino che si scurisce progressivamente man mano che gli si fornisce calore.
Quando lo zolfo fuso viene raffreddato lentamente, le sue proprietà fisiche variano in relazione alla temperatura, alla pressione e al tipo di solidificazione, dando luogo a diverse forme allotropiche.
L'elemento esiste allo stato liquido nelle modificazioni SS e Sµ, e in alcune varietà solide, delle quali le più comuni sono quelle che cristallizzano nel sistema rombico e monoclino.
La varietà più stabile è lo zolfo rombico, un solido cristallino giallo che a temperatura ambiente (circa 20 °C) ha densità relativa 2,06.
Lo zolfo rombico è leggermente solubile in alcol, etere e oli, e molto solubile in solfuro di carbonio.
A temperature comprese tra 94,5 °C e 120 °C è stabile la forma monoclina, che si presenta in cristalli allungati e trasparenti.
Quando lo zolfo rombico viene sciolto a 115,21 °C, forma un liquido giallo pallido identificato come SS, che diventa scuro e vischioso a 160 °C, trasformandosi nella modificazione Sµ.
Se lo zolfo viene portato al punto di ebollizione, circa 444,6 °C, e rapidamente versato in acqua fredda, solidifica senza avere il tempo richiesto dal processo di cristallizzazione, formando una sostanza vischiosa, elastica, nota come zolfo amorfo o elastico, e costituita per la maggior parte da zolfo Sµ sopraraffreddato.
Lo zolfo presenta stato di ossidazione due, quattro e sei; si combina con l'idrogeno e con alcuni metalli per formare i solfuri, fra i quali il più comune è il solfuro di idrogeno, H2S, un gas incolore, velenoso, con odore pungente e fastidioso.
Lo zolfo reagisce anche con il cloro in diverse proporzioni producendo il cloruro, S2Cl2, e il dicloruro, SCl2.
Se bruciato all'aria, si combina con l'ossigeno formando biossido di zolfo, SO2, un gas incolore dal caratteristico odore soffocante.
In aria umida si ossida lentamente ad acido solforico ed è un costituente fondamentale di altri acidi, come l'acido solforico, H2S2O3, e l'acido solforoso, H2SO3.
Quest'ultimo ha due atomi di idrogeno che possono essere sostituiti per formare i solfiti acidi e normali.
I solfuri acidi, o bisolfiti, di metalli alcalini come il bisolfito di sodio, NaHSO3, producono soluzioni acide mentre i solfiti normali, come il solfito di sodio, Na2SO3, e il solfito di potassio, K2SO3, danno soluzioni debolmente alcaline.
Il biossido di zolfo viene liberato nell'atmosfera durante la combustione di combustibili fossili, come il gas naturale, il petrolio e il carbone, e costituisce uno dei più pericolosi inquinanti.
La concentrazione di biossido di zolfo nell'aria può variare fra 0,01 a molte parti per milione, ed è responsabile dell'invecchiamento di palazzi e monumenti, del fenomeno delle piogge acide, e dell'insorgere di varie malattie umane.
Zolfo
Lo zolfo è un elemento chimico che in natura si trova allo stato solido, di colore giallo, inodore e insapore. Pur essendo presente in diversi alimenti, ad esempio nei prodotti caseari e nelle uova, forma composti tossici come l'acido solfidrico (H2S), riconoscibile dal tipico odore di uova marce.
Dalla combustione dello zolfo (nella foto) si ottiene il diossido di zolfo (SO2) che, ulteriormente ossidato e combinato con il vapore acqueo dell'atmosfera, diventa una delle principali sostanze responsabili delle piogge acide.

Diffusione
Lo zolfo è il sedicesimo, in ordine di abbondanza, fra gli elementi della crosta terrestre ed è presente in natura in forme e stati diversi.
Si trova combinato in solfuri metallici, come il solfuro di piombo o galena, PbS; la zincoblenda, ZnS; la pirite di rame, (Cu,Fe)S2; il cinabro, HgS; la stibnite, Sb2S3; e la pirite FeS2.
È anche presente sotto forma di solfato come la barite (o baritina), BaSO4, la celestina, SrSO4 e il gesso, CaSO4·2H2O.
Si trova nelle molecole di alcune sostanze organiche come la senape, le uova, i capelli, le proteine e l'aglio.
Allo stato libero è spesso mescolato al gesso e alla pietra pomice nelle zone vulcaniche dell'Islanda, del Messico e del Giappone.
Importanti giacimenti si trovano in Italia: in Romagna, nelle Marche, ma soprattutto in Sicilia, dov'è presente, accompagnato da diversi minerali, in strati alternati a calcare.
Vasti depositi sotterranei si trovano negli Stati Uniti, in Louisiana e Texas.
Lo zolfo libero può formarsi durante l'invecchiamento della pirite o anche dai depositi dalle acque sulfuree ossidate dall'atmosfera.

Estrazione
Esistono vari metodi di estrazione dello zolfo.
In Sicilia, le rocce contenenti zolfo vengono accatastate su un terreno scosceso e accese; lo zolfo liquido, ottenuto in seguito all'aumento di temperatura, scorre in una serie di stampi di legno, dove solidifica, producendo il cosiddetto zolfo laminare che può essere ulteriormente purificato tramite distillazione, inviando il vapore in una camera in muratura dove condensa sotto forma di polvere finissima nota come "fiori di zolfo".
Nelle zone dove i depositi di zolfo sono situati a notevole profondità, come in Louisiana e in Texas, il metodo di estrazione più diffuso fu messo a punto nel 1891 dal chimico statunitense Herman Frasch.
Nel processo Frasch tre tubi concentrici, il più largo dei quali ha diametro di circa 20 cm, vengono introdotti nel terreno fino a raggiungere il giacimento; nel tubo esterno viene immessa acqua alla pressione di 18 atm e alla temperatura di 170° C, che fa fondere lo zolfo con cui viene a contatto, mentre nella tubazione centrale viene iniettata aria alla pressione di 35 atm che provoca la risalita della massa fusa attraverso l'intercapedine centrale.
Lo zolfo viene quindi immesso in barili di legno dove solidifica, separandosi dall'acqua in eccesso.
Il prodotto ottenuto è puro al 99,5%.
Lo zolfo si ottiene anche dalla distillazione della pirite, ma in questo caso contiene spesso tracce di arsenico.

Usi
Lo zolfo è utilizzato principalmente nella produzione di acido solforico, solfiti, solfati e biossido di zolfo.
In medicina, esso ha acquisito importanza come componente dei sulfamidici e come ingrediente in saponi o creme curative di alcune malattie della pelle.
Viene impiegato anche nella produzione di fiammiferi, gomma vulcanizzata, coloranti e polvere pirica.
Mescolato con calce e polverizzato, viene usato come fungicida per le piante.
Un suo sale, il tiosolfato di sodio, Na2S2O3·5H2O, generalmente chiamato iposolfito, è usato come fissante in fotografia.
Combinato con vari minerali inerti, forma cementi speciali usati per ancorare oggetti metallici, quali catene o rotaie, a rocce e costruzioni.
L'acido solforico, uno dei prodotti chimici più usati, è utilizzato nella preparazione di alcune sostanze importanti dal punto di vista industriale e commerciale, come ad esempio l'acido fosforico.