Zolfo – Caratteristiche fisico-chimiche, utilizzazione e tossicità

Zolfo

Lo zolfo è un elemento chimico, non metallico, il cui colore giallo limone. ; nella classificazione periodica degli elementi ha il numero atomico 16m simbolo S, de, massa atomica 32.06. La parola zolfo deriva dal latino zolfo che designa l'elemento zolfo nel suo stato nativo.

Cenni storici

Lo zolfo, nel suo stato nativo, ma anche alcuni dei suoi composti, è noto fin dall'antichità. Infatti, lo zolfo è menzionato da Omero come un elemento che "tiene lontani i parassiti" mentre Dioscoride descrive lo zolfo come un corpo giallo che può essere facilmente macinato in polvere e che brucia formando una fiamma blu e fumo irritante usato nelle strategie militari per spaventare il nemico. I greci usavano lo zolfo nella sua forma di anidride solforosa per disinfettare le case. Lo zolfo era noto anche ai cinesi intorno al XII secolo poiché inventarono la polvere da sparo, mescolando il salnitro, cioè il nitrato di potassio, con il carbone. All'epoca, lo zolfo era anche usato per produrre fuoco greco, un'arma incendiaria estremamente distruttiva. Tuttavia, fu nel 1770 che lo scienziato Antoine-Laurent de Lavoisier convinse la comunità scientifica a riconoscere lo zolfo come un elemento chimico a sé stante e non un composto chimico.

Lo stato naturale

Il particolare odore di zolfo è facilmente riconoscibile perché è quello dell'uovo marcio. Lo zolfo è il decimo elemento più abbondante nell'Universo. È presente nei meteoriti ma anche su Io, un satellite di Giove con molti vulcani, in forme solide, fuse e gassose. Lo zolfo è presente sulla Terra in grandi quantità sia nativamente che come composto, dopo essersi combinato con altri elementi. Si trova in particolare sotto forma di:
• Pirite con formula FeS2
• Cinabro, di formula HgS
• Galena, di formula PbS
• Stibina, di formula Sb2S3
• Solfati come il gesso
Lo zolfo è presente nelle regioni vulcaniche ma anche in molti giacimenti di carbone, petrolio e gas. Deve quindi essere smaltito prima di utilizzare i combustibili. Infatti, la combustione può produrre anidride solforosa che si combinerà in goccioline di pioggia, cioè l'acqua presente nell'atmosfera, e quindi causare piogge acide che provocano gravi danni all’ambiente

Proprietà fisiche e chimiche

Lo zolfo è un non metallo di colore giallo. È in grado di combinarsi con l'idrogeno per formare idrogeno solforato, un gas tossico dall'odore facilmente riconoscibile, quello dell'uovo marcio. Quando viene bruciato, forma una fiamma blu e un gas soffocante che è in realtà anidride solforosa con la formula SO2. Inoltre, lo zolfo è un elemento insolubile in acqua a differenza dei solventi non polari, degli idrocarburi e del disolfuro di carbonio, con la formula CS2, in cui è solubile.

Isotopi

Gli isotopi comprendono lo stesso numero di protoni ma un numero differente di neutroni. Lo zolfo è un elemento chimico con 25 isotopi ma anche un isomero nucleare. Gli isomeri nucleari sono atomi che condividono lo stesso nucleo ma in stati energetici diversi. Cioè, hanno una rotazione speciale e un'energia di eccitazione. Nel loro stato di energia più basso, si dice che raggiungano lo stato fondamentale.
Questi isomeri nucleari hanno numeri di massa compresi tra 26 e 49.
Il numero di massa di un atomo è il numero di nucleoni che contiene. È quindi la somma del numero di protoni e del numero di protoni che compongono il nucleo dell'atomo.
Gli isotopi più stabili dello zolfo sono:
• Zolfo-32, che rappresenta il 95,02% degli isomeri
• Zolfo 33, che rappresenta lo 0,75% degli isomeri
• Zolfo 34, che rappresenta il 4,21% degli isomeri
• E zolfo 36, che rappresenta lo 0,02% degli isomeri dello zolfo

Zolfo sotto forma di un corpo semplice

Lo zolfo esiste allo stato naturale come un minerale di colore giallastro che si scioglie formando un liquido rosso sangue. È un combustibile che brucia producendo anidride solforosa (SO2). Può derivare da scarichi vulcanici o dalla decomposizione fondamentale dei solfati in alcuni strati sedimentari. È insolubile in acqua ma può dissolversi in altri solventi come il benzene (C 6 H6) o il tetraclorometano (CCl4). Viene utilizzato nel processo di "vulcanizzazione" che rende la gomma più dura e più resistente sia al calore che alle sollecitazioni meccaniche.

Ioni di zolfo in soluzione acquosa

• Gli ioni solfuro, con formula S 2-, sono ioni monoatomici che possono formarsi sciogliendo idrogeno solforato (H2S) in acqua.
• Gli ioni solfato, con la formula SO42-, sono ioni che possono derivare dalla dissociazione dell'acido solforico o di uno dei suoi numerosi sali come il solfato di sodio, il solfato di potassio e il solfato di rame. Sono naturalmente presenti in tutti gli esseri viventi. Si trovano anche negli alimenti, in concentrazioni variabili. Infatti, frutti di mare, crostacei, carne e uova hanno un contenuto di solfati particolarmente elevato. Sotto forma di solfato di potassio, è usato come componente nei fertilizzanti, e sotto solfato di rame, è il costituente del carbone bordolese usato come pesticida.
• Gli ioni solfito, con formula SO 3 2-, corrispondono alla base coniugata dell'acido solforoso (H2SO3). È un conservante identificato dai codici di additivo E221 (solfito di sodio) ed E266 (solfito di calcio).

Composti dello zolfo

• La pirite, con la formula FeS2, è un minerale in cui lo zolfo è combinato con il ferro, formando, così, un solfuro di ferro. Il suo colore dorato può confonderlo con l'oro e per questo motivo è stato soprannominato "l'oro dei folli". È una delle fonti di zolfo più sfruttate.
• L'acido solforico, di formula H2SO4, è un acido forte che, in soluzione acquosa, si dissocia completamente per formare ioni di solfato. È anche uno degli acidi più utilizzati dall'industria chimica.
• L'idrogeno solforato, con la formula H2S, è un gas il cui cattivo odore ricorda le uova marce. Viene aggiunto in piccolissime quantità ai gas di città come il metano o il butano, che sono naturalmente inodori, in modo che il suo odore molto pronunciato possa rilevare eventuali perdite. È un acido forte che, in soluzione acquosa, si dissocia completamente formando ioni solfuro.
• L'anidride solforosa, con formula SO2, è un gas con un odore molto pronunciato. Può essere rilasciato naturalmente dai vulcani o prodotto dalla combustione dello zolfo nativo. Nell'aria umida, si combina con l'acqua per formare acido solforoso, con la formula H2SO3. È anche uno dei principali responsabili del fenomeno delle piogge acide. Utilizzato come conservante (codice additivo E220), si trova, ad esempio, in bevande alcoliche, frutta secca e carne.
Lo zolfo viene rilasciato naturalmente dai vulcani

Utilizzazioni

Nel mondo industriale, lo zolfo viene utilizzato in molti processi come la produzione di acido solforico, ma anche nella produzione di polvere da sparo e nella vulcanizzazione della gomma.
La vulcanizzazione è un'operazione mediante la quale lo zolfo viene incorporato nella gomma per migliorarne la resistenza.
Ma lo zolfo è meglio conosciuto per le sue proprietà fungicide, quindi il suo uso nella produzione di pesticidi, fiammiferi ma anche fuochi d'artificio. I composti dello zolfo come i solfiti sono usati per sbiancare la carta ma anche la frutta secca mentre i tiosolfati di sodio o il tiosolfato di ammonio sono usati come agente fissante nella fotografia.

Biologia

Ci sono molti aminoacidi, e quindi enzimi, contenenti zolfo come:
• Cisteina
• Metionina
• Omocisteina
• Taurina
In questo caso, lo zolfo viene utilizzato per formare legami chiamati ponti di solfuro per consentire la stabilità nella proteina, che è particolarmente il caso dell'insulina. Lo zolfo è anche un componente importante di molte vitamine.

Tossicità ed eco tossicità per la salute
Lo zolfo, specialmente sotto forma di solfuri, può causare molti effetti negativi sulla salute come disturbi della circolazione sanguigna. Ma può anche causare danni al sistema immunitario, disfunzioni renali ed epatiche, ma soprattutto cambiamenti nel metabolismo ormonale.
Un oggetto si dice eco tossico quando è tossico per l'ambiente, cioè inquinante
Lo zolfo, quando presente nell'aria, può causare irritazione agli occhi e alla gola alla fauna selvatica. Ma può anche causare gravi danni alla flora a seguito delle piogge acide causate dall'inquinamento umano a seguito della combustione di prodotti non solforosi.