
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 Sl 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 Sl,
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 tiosolforico, 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.
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.