Enxofre (S)

O enxofre é um ametal do grupo dos calcogênios (grupo 16 da Tabela Periódica) de coloração amarela pálida. São diversas as formas alotrópicas desse elemento, sendo a ortorrômbica (ou ɑ) e a monoclínica (ou β) as duas formas cristalinas mais importantes. Estima-se que esse elemento é o nono mais abundante do Universo, sendo encontrado em diversos minerais e em depósitos vulcânicos ou sedimentares.

O enxofre é grande protagonista no processo de vulcanização da borracha, que melhora a qualidade da borracha drasticamente, conferindo-lhe maior resistência mecânica. O enxofre também está presente no ácido sulfúrico, um ácido tão importante para a indústria que é possível avaliar o grau de desenvolvimento industrial de um país pelo consumo que faz dele. Contudo, esse elemento também está associado a problemas ambientais e à poluição.

Leia mais: Dióxido de enxofre — uma de suas principais aplicações industriais ocorre na produção do ácido sulfúrico

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre enxofre
• 2 - Propriedades do enxofre
• 3 - Características do enxofre
  • Videoaula sobre alotropia
• 4 - Onde o enxofre é encontrado?
• 5 - Aplicações do enxofre
• 6 - Ciclo do enxofre
• 7 - Precauções com o enxofre
• 8 - História do enxofre
• 9 - Exercícios sobre enxofre

Resumo sobre enxofre

• O enxofre é um calcogênio de coloração amarela pálida.

• Apresenta diversas formas alotrópicas, sendo a ortorrômbica e monoclínica as mais importantes.

• Está presente em diversos minerais e em depósitos vulcânicos.

• É utilizado na vulcanização da borracha.

• O ácido sulfúrico, o qual contém enxofre, é um dos ácidos mais importantes para a indústria química.

• Os gases de enxofre são muito poluentes, tóxicos e intensificadores da acidez da chuva.

Propriedades do enxofre

• Símbolo: S

• Número atômico: 16

• Massa atômica: 32,064 u.m.a

• Ponto de fusão: 112,8 °C (rômbica), 119 °C (monoclínica)

• Ponto de ebulição: 444,6 °C

• Distribuição eletrônica: [Ne] 3s² 3p⁴

• Eletronegatividade: 2,6

• Isótopos naturais: ³²S (~95%), ³⁴S (4,22%), ³³S (0,76%), ³⁶S (0,014%)

• Série química: calcogênios (grupo 16)

Características do enxofre

O enxofre é um sólido amarelo pálido, inodoro, sem sabor, insolúvel em água, quebradiço e mau condutor de eletricidade. Contudo, o que mais chama atenção no enxofre é a sua alotropia, a qual é complicada.

Semelhante ao carbono, o enxofre pode formar cadeias, sendo possível a formação de compostos cíclicos de enxofre com tamanhos variados (S₆, S₇, S₈, S₉, S₁₀, S₁₁, S₁₂, S₁₈ e S₂₀) e de cadeias abertas de enxofre (S_∞). Apenas em altas temperaturas (acima de 873 K) é que o enxofre forma o S₂, análogo ao O₂. Estima-se que existam cerca de 30 alótropos de enxofre, contudo, muitos parecem ser misturas.

Entre os alótropos, a forma mais estável é a conhecida como ortorrômbica (um ciclo de oito átomos de enxofre). Na temperatura de 367 K, essa forma se transforma reversivelmente na forma monoclínica, também um ciclo de oito átomos de enxofre. Contudo, quando o enxofre fundido é resfriado bruscamente, acaba por se transformar em uma forma mole, grudenta, elástica e sem padrão cristalino, sendo então chamada de enxofre amorfo.

Quanto à reatividade, o enxofre sofre combustão apresentando uma chama azul e formação de SO₂. Também reage com os halogênios F₂, Cl₂ e Br₂, formando, respectivamente, o SF₆, S₂Cl₂ e S₂Br₂. Os hidrocarbonetos saturados são desidrogenados quando aquecidos com enxofre, e, depois, reações com alcenos podem ocorrer. Essa reação é explorada no processo de vulcanização da borracha.

As reações do enxofre com monóxido de carbono (CO) ou cianetos (CN^-) levam à formação do OCS e do íon tiocianato respectivamente. Quando o enxofre é tratado com sulfitos, ele gera tiossulfatos, conforme mostra a reação a seguir.

Na₂SO₃ + ¹/₈ S₈ → Na₂S₂O₃

• Videoaula sobre alotropia

Onde o enxofre é encontrado?

Enxofre nativo pode ser encontrado em depósitos vulcânicos, sedimentares e regiões de fontes termais. Como no Brasil não há vulcões, nunca foi encontrado aqui em larga escala e, talvez, nem mesmo procurado em regiões de vulcões extintos.

O enxofre também está presente em diversos minerais, sendo o constituinte mais abundante deles depois de oxigênio e silício, principalmente na forma de sulfeto — como é o caso da pirita (FeS₂), galena (PbS), esfalerita (ZnS), cinábrio (HgS), calcocita (Cu₂S), estibina (Sb₂S₃) e molibdenita (MoS₂) — ou sulfato — como é o caso da gipsita (CaSO₄) e barita (BaSO₄).

Também é possível encontrá-lo no carvão, petróleo e gás natural, mas sob a forma de compostos orgânicos. No golfo do México, existem grandes depósitos de enxofre, de onde é possível obtê-lo em larga escala e pureza elevada (99,9%).

Aplicações do enxofre

O ácido sulfúrico (H₂SO₄) é o principal composto de enxofre utilizado pela indústria, cuja produção anual supera milhões de toneladas. Sua aplicação é tão importante que a quantidade de ácido sulfúrico consumida por um país provê um índice de industrialização do local. Entre os principais usos do ácido sulfúrico, estão a produção de fertilizantes de fosfato e outros produtos químicos agrícolas; o refino de petróleo; a mineração; o processamento de metais, tintas e produtos de papel; e a fabricação de polímeros sintéticos e baterias ácidas.

Uma outra utilização de grande importância industrial para o enxofre é o processo de vulcanização da borracha, desenvolvido por Charles Goodyear, nos Estados Unidos, e Thomas Hancock, na Inglaterra. Ambos desenvolveram patentes, em 1840, para o método. A vulcanização da borracha traz uma melhora pronunciada nas propriedades químicas e físicas do material, evitando o seu amolecimento em temperaturas elevadas ou o seu congelamento em contato com o frio, além de torná-lo mais resistente quimicamente.

Nesse processo, o enxofre é utilizado para ligar as macromoléculas da borracha, criando uma rede de ligações cruzadas, como se ele “costurasse” essas macromoléculas, em um processo reacional intermolecular. O método da vulcanização foi de grande importância para toda a indústria, principalmente a automobilística, que se apropriou da técnica para a fabricação de pneus.

O enxofre possui utilização na indústria farmacêutica na formulação de bactericidas, antibióticos, entre outros. A sildenafila, princípio ativo do remédio para disfunção erétil Viagra®, possui enxofre em sua composição.

Leia mais: Nitrado de amônio — muito utilizado na fabricação de fertilizantes e também de explosivos

Ciclo do enxofre

O enxofre possui também um ciclo biogeoquímico, o qual compreende um conjunto de transformações entre as espécies de enxofre presentes na litosfera, hidrosfera, biosfera e atmosfera. Nesse ciclo, os compostos de enxofre na forma de sulfetos (S^2–) são formados na atividade bacteriana anaeróbica, na oxidação de carbono orgânico a dióxido de carbono, e na redução de sulfato (SO₄^2–) a sulfeto. Bactérias aeróbicas também podem produzir sulfetos pela decomposição da matéria biológica que contenha enxofre.

Esses sulfetos, também chamados de compostos reduzidos de enxofre (por possuírem o menor NOx possível para esse elemento, -2), são bastante voláteis e acabam escapando rapidamente para a atmosfera. Na atmosfera, eles reagem com radicais lá presentes e acabam sendo oxidados, principalmente, a dióxido de enxofre, SO₂.

O SO₂ também atinge as camadas da atmosfera por ser, de fato, um dos poluentes mais comuns. É originado antropogenicamente por meio da queima de combustíveis fósseis e biomassa e de atividades industriais; naturalmente, é originado por meio de atividades e erupções vulcânicas. O dióxido de enxofre pode ainda ser oxidado a trióxido de enxofre, SO₃ (quando o enxofre atinge o maior NOx, +6). O SO₃ reage rapidamente com a água, formando o H₂SO₄, o qual pode retornar à superfície via deposição úmida ou seca.

Precauções com o enxofre

O enxofre em si não é muito tóxico. Contudo, compostos de enxofre podem ser bem perigosos e até mesmo letais.

O H₂S, sulfeto de hidrogênio, é um gás extremamente tóxico, cuja exposição pode levar à morte. Estima-se que, em concentrações superiores a 700 ppm desse gás no ar, um ser humano pode morrer em até dois minutos, isso porque o H₂S em excesso no organismo não consegue ser oxidado, fazendo os pulmões pararem e gerando uma asfixia.

Os sulfatos formados na atmosfera compõem também uma classe perigosa de compostos de enxofre: os aerossóis de sulfato. Os aerossóis de sulfato são finas partículas (menores que 10 mm) de sais de sulfato que se mantêm dispersos no ar e que, ao serem inalados, penetram nos pulmões e causam doenças respiratórias.

O dióxido de enxofre também é tóxico aos seres humanos, pois é muito irritante devido à formação do ácido sulfuroso, H₂SO₃, quando encontra as paredes úmidas das membranas mucosas. Exposições prolongadas a esse poluente podem fazer com que haja o desenvolvimento de pneumonia química e edema pulmonar.

Compostos de enxofre, como H₂SO₃ e H₂SO₄, são também intensificadores da acidez da chuva, em um problema ambiental conhecido como chuva ácida. Nesse caso, o menor pH da chuva auxilia no processo de corrosão e desgaste de estátuas, estruturas, monumentos, além de poder causar a morte de peixes e outras espécies marinhas, bem como a destruição de vegetações.

História do enxofre

A história do enxofre se perde na Antiguidade, pois esse elemento já era utilizado como pigmento para pinturas em cavernas. Os antigos egípcios queimavam enxofre como um ritual, há 4000 anos. Posteriormente, em 1600 a.C., os egípcios usavam o dióxido de enxofre para clarear o algodão. O enxofre também foi citado no Gênesis e no ayurveda. Na China, em 500 d.C., o enxofre foi utilizado como explosivo, enquanto, na Idade Média, foi utilizado para a fabricação do “fogo grego”.

Contudo, apesar de ser conhecido há tempos pelas sociedades, apenas em 1777 é que foi classificado como um elemento, por meio do químico francês Antoine Lavoisier.

Exercícios sobre enxofre

Questão 1 (UCS RS)

Postos de combustíveis do País estão recebendo uma gasolina automotiva menos poluente, com menor teor de substâncias à base de enxofre. A gasolina mais “limpa” deve melhorar a qualidade do ar nas grandes cidades, onde os carros são a principal fonte de poluição. Em 2009, a gasolina continha 500 miligramas dessas substâncias por quilo de combustível. Atualmente, o teor de substâncias à base de enxofre é considerado ultrabaixo: são 50 miligramas dessas substâncias por quilo de combustível.

O elemento químico enxofre

a) é um halogênio do terceiro período da Tabela Periódica.

b) produz óxidos de caráter básico ao entrar em combustão.

c) tem propriedades químicas semelhantes ao elemento químico cloro, pois ambos estão no mesmo grupo da Tabela Periódica.

d) é um metal do bloco s que apresenta número atômico igual a 32,1.

e) apresenta, no estado fundamental, átomos com elétrons desemparelhados no subnível p.

Resposta: letra E

Com uma distribuição terminando em 3s² 3p⁴, o enxofre apresentará elétrons desemparelhados no subnível p.

A letra A está errada, pois o enxofre é um calcogênio; a letra B está errada, porque o enxofre produz óxidos de caráter ácido; a letra C está errada, porque enxofre e cloro não estão no mesmo grupo; e a letra D está errada, porque o enxofre está no bloco p e não apresenta número atômico fracionado.

Questão 2 (UFU MG)

O enxofre, contaminante presente na gasolina e no óleo combustível, pode afetar a qualidade do ar nos grandes centros urbanos.

A presença desse poluente em combustíveis

a) é responsável pela inversão térmica a baixas temperaturas.

b) destrói a camada de ozônio atmosférico, aumentando a incidência solar.

c) causa efeito estufa, gerando aquecimento na superfície terrestre.

d) provoca chuva ácida a partir da formação de óxidos na atmosfera.

Resposta: letra D

O enxofre é responsável pela chuva ácida, pois, ao ser oxidado na atmosfera, forma o dióxido de carbono e trióxido de carbono. Esses, ao reagirem com a água, formam os ácidos sulfuroso e sulfúrico, que diminuem o pH da água da chuva, tornando-a ainda mais ácida.

Por Stéfano Araújo Novais
Professor de Química