Dióxido de xofre

O dióxido de xofre é un óxido cuxa fórmula molecular é SO₂. É un gas incoloro cun cheiro moi característico. Trátase dunha substancia redutora que, co tempo, se está en contacto co aire e coa humidade, convértese en trióxido de xofre. A velocidade desta reacción en condicións normais é baixa.

En auga disólvese formando unha disolución aceda. Pode ser concibido como o anhidruro dun hipotético ácido sulfuroso (H₂SO₃). Isto—en analoxía ao que pasa co ácido carbónico— é inestable en disolucións acedas, mais esta forma sales, os sulfitos e hidroxenosulfitos.

Preparación

O dióxido de xofre fórmase no proceso de combustión do xofre e do sulfuro de hidróxeno:

S₈ + 8 O₂ → 8 SO₂

2 H₂S + 3 O₂ → 2 H₂O + 2 SO₂

Tamén pode obterse polo tostado de minerais sulfurados como a pirita (FeS), a wurtzita ou a blenda (ambos ZnS), a galena (PbS), Calcantita (CuSO₄) e o cinabrio (HgS):

4 FeS₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

2 ZnS + 3 O₂ → ₂ ZnO + 2 SO₂

PbS + O₂ → Pb + SO₂

HgS + O₂ → Hg + SO₂

CuSO₄ • 5 H₂O → CuSO₄ + 5 H₂O (neste paso libérase auga ó levar ata 250 °C).

Ao mesmo tempo, prodúcese dióxido de xofre (SO₂):

2 CuSO₄ → 2 CuO + 2 SO₂ + O₂

Por reacción do ácido sulfúrico con cobre elemental:

Cu (s) + 2 H₂SO₄ (aq) → CuSO₄ (aq) + SO₂ (g) + 2 H₂O (l)

Reaccións

A oxidación do dióxido de xofre a trióxido de xofre mentres hai osíxeno é unha reacción que ocorre de modo espontáneo moi lentamente debido á súa alta enerxía de activación. Para acelerar a reacción utilízanse catalizadores coma o pentóxido de vanadio (V₂O₅) ou o platino xa que permiten a oxidación do gas a medida que se produce o contacto co catalizador sólido. Antigamente utilizábase como catalizador unha mestura de óxidos de nitróxeno gaseosos. A oxidación mediada por catalizadores é utilizada na fabricación industrial de ácido sulfúrico.

SO₂ + ½ O₂ SO₃

A oxidación do dióxido de xofre a trióxido de xofre pode producirse tamén pola reacción con ozono. A reacción ocorre de xeito natural nas capas altas da atmosfera. O trióxido de xofre ao reaccionar coa auga presente nas minchas produce ácido sulfúrico, o cal diminúe o pH da auga e precipita en forma de chuvia ácida.

3 SO₂ + O₃ → 3 SO₃

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

A reacción do dióxido de xofre con hidróxido de sodio ten como resultado o sulfito de sodio.

SO₂ + 2 NaOH → Na₂SO₃ + H₂O

A redución do dióxido de xofre pode producirse con reductores coma o ácido sulfhídrico, producindo así xofre elemental e auga.

SO₂ (g) + 2 H₂S (g) → 3 S + 2 H₂O

Usos

O dióxido de xofre ten propiedades desinfectantes, é por isto polo que foi empregado durante séculos na desinfección, por exemplo, das cubas de viño, queimando xofre no seu interior. Tamén se utiliza na industria alimentaria como conservante e antioxidante (E220), xeralmente de zumes, froitos secos, marmeladas, viño, etc.

É tamén un intermedio na fabricación do ácido sulfúrico. Ó reacción con cloro produce cloruro de sulfurilo (SO₂Cl₂), un importante intermedio na industria química. Se é reaccionado con cloro e compostos orgánicos pódense obter nunha reacción de clorosulfonación directa os clorosulfonatos como precursores de deterxentes e outras sustancias. En estado líquido é un bo disolvente. É un reductor usado na potabilización da auga, que permite axudar a eliminar metais pesados como o cromo hexavalente, mercurio ou o chumbo.

Aspectos medioambientais

O dióxido de xofre é o principal causante da chuvia ácida, xa que na atmosfera é transformado en ácido sulfúrico.

É liberado en moitos procesos de combustión, xa que combustibles como o carbón, o petróleo, o diésel ou o gas natural conteñen certas cantidades de compostos con xofre. Por estas razóns téntase eliminar estes compostos antes da súa combustión, por exemplo, mediante a hidrodesulfuración nos derivados do petróleo ou con lavados do gas natural facéndoo máis "doce".

Se a pesar destes esforzos aínda se xeran cantidades importantes do gas, pódense aplicar lavados básicos, como por exemplo con leite de cal para retelo do aire de saída ou transformándoo conxuntamente con sulfhídrico en xofre elemental (proceso de Claus). Tamén os procesos metalúrxicos liberan certas cantidades deste gas debido a que se empregan frecuentemente os metais en forma de sulfuros. Na natureza o dióxido de xofre atópase sobre todo nas proximidades dos volcáns e as erupcións poden liberar cantidades importantes.

Outros elementos que poden ocasionar contaminación do aire nas cidades constitúeno o monóxido de carbono, o dióxido de nitróxeno, o ozono, o chumbo e o sulfuro de hidróxeno. O dióxido de xofre utilízase para fins moi diversos, por exemplo, como axente reductor en metalurxia, como frigoríxeno na industria do frío, como desinfectante e blanqueador, para a conservación de sustancias alimenticias, como decolorante e fumigante, etc. O dióxido de xofre é un dos compostos máis importantes da industria química. O 98% do SO₂ técnico utilízase para a produción de trióxido de xofre como precursor do ácido sulfúrico.

Aspectos toxicolóxicos

O dióxido de xofre é un gas irritante e tóxico. Afecta sobre todo ás mucosidades e aos pulmóns provocando ataques de tose. Aínda que este é absorbido principalmente polo sistema nasal, a exposición de altas concentracións por curtos períodos de tempo pode irritar o tracto respiratorio, causar bronquite e congestionar os condutos bronquiais de xente asmática. A concentración máxima permitida nos lugares de traballo é de 2 ppm.

• O valor IDLH (Perigoso Para a Vida).
• Valor letal 100 ppm (262mg/m³).
• Limiar de cheiro 0,5 ppm (1 mg/m³) (é detectado polo olfacto humano).

Véxase tamén

Ligazóns externas

• ATSDR en Español - ToxFAQs™: Anhídrido sulfuroso
• ATSDR en Español - Resumo de Saúde Pública: Anhídrido sulfuroso
• Instituto Nacional de Seguridade e Hixiene no Traballo de España: Ficha internacional de seguridade química do dióxido de xofre.