Soufre

Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.


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Produit chimique irritant - Élément chimique - Non-métal - Chalcogène

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Soufre
PhosphoreSoufreChlore
O
  Structure cristalline orthorhombique

16
S
 
               
               
                                   
                                   
                                                               
                                                               
                                                               
                                   
S
Se
Table complèteTable étendue
Informations générales
Nom, Symbole, Numéro Soufre, S, 16
Série chimique non-métal
Groupe, Période, Bloc 16 (VIA) , 3, p
Masse volumique 2, 07 g·cm-3 (rhombique) ,
2, 00 g·cm-3 (monoclinique, 20 °C) [1]
Dureté 2
Couleur jaune
N° CAS 7704-34-9 [2]
N° EINECS 231-722-6
Propriétés atomiques
Masse atomique 32, 065 ± 0, 005 u[1]
Rayon atomique (calc) 100 pm (88 pm)
Rayon de covalence 1, 05 ± 0, 03 Å [3]
Rayon de Van der Waals 180
Configuration électronique [Ne] 3s2 3p4
Électrons par niveau d'énergie 2, 8, 6
État (s) d'oxydation ±2, 4, 6
Oxyde acide fort
Structure cristalline orthorhombique
Propriétés physiques
État ordinaire solide
Point de fusion 115, 21 °C [1]
Point d'ébullition 444, 61 °C [1]
Énergie de fusion 1, 7175 kJ·mol-1
Énergie de vaporisation 45 kJ·mol-1 (1 atm, 444, 61 °C) [1]
Température critique 1 041 °C [1]
Volume molaire 17, 02×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur 2, 65×10-20 Pa [réf.  nécessaire]
Divers
Électronégativité (Pauling) 2, 58
Chaleur massique 710 J·kg-1·K-1
Conductivité électrique 0, 5 fS·m-1
Conductivité thermique 0, 269 W·m-1·K-1
Solubilité sol. dans l'ammoniac[4];
sol. dans CS2
Énergies d'ionisation
1re : 10, 36001 eV [5] 2e : 23, 33788 eV [5]
3e : 34, 79 eV [5] 4e : 47, 222 eV [5]
5e : 72, 5945 eV [5] 6e : 88, 0530 eV [5]
7e : 280, 948 eV [5] 8e : 328, 75 eV [5]
9e : 379, 55 eV [5] 10e : 447, 5 eV [5]
11e : 504, 8 eV [5] 12e : 564, 44 eV [5]
13e : 652, 2 eV [5] 14e : 707, 01 eV [5]
15e : 3 223, 78 eV [5] 16e : 3 494, 1892 eV [5]
Isotopes les plus stables
iso AN Période MD Ed PD
MeV
32S 95, 02 % stable avec 16 neutrons
33S 0, 75 % stable avec 17 neutrons
34S 4, 21 % stable avec 18 neutrons
35S {syn. } 87, 32 j β- 0, 167 35Cl
36S 0, 02 % stable avec 20 neutrons
Précautions
Directive 67/548/EEC[6]
Irritant
Xi
Phrases R : 38,
Phrases S :  (2), 46,
Transport[6]
40
   1350   

44
   2448   
SIMDUT[7]
B4 : Solide inflammable
B4,
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.

C'est un non-métal multivalent abondant, inodore, insipide, et insoluble dans l'eau. Le soufre est en particulier connu sous la forme de cristaux jaunes et se trouve dans énormément de minéraux (sulfure et sulfate) et même sous forme native, en particulier dans les régions volcaniques. La majeure partie du soufre exploité est cependant d'origine sédimentaire.

C'est un élément essentiel pour l'ensemble des êtres vivants, qui intervient dans la structure de plusieurs acides aminés et donc dans de nombreuses protéines. Le soufre est essentiellement employé comme engrais (sulfates) et phytosanitaire fongicide (contre l'oïdium de la vigne) mais est aussi beaucoup utilisé dans la poudre à canon, les laxatifs, les allumettes et les insecticides.

Caractéristiques notables

Cristaux de soufre naturels
Cristal de soufre
Soufre purifié

C'est un non-métal d'aspect jaune pâle qui peut se combiner avec l'hydrogène pour donner le sulfure d'hydrogène, est un gaz toxique qui présente une odeur caractéristique d'œufs putréfiés. Il brûle avec une flamme bleue qui émet une odeur spécifiquement suffoquante (le dioxyde de soufre SO2). Le soufre est insoluble dans l'eau mais est soluble dans le (bi-) sulfure de carbone (CS2). Les états d'oxydation les plus communs du soufre sont 2-, 2+, 4+ et 6+.

Le soufre possède des formes allotropiques autant à l'état solide que liquide ou gazeux ; on peut montrer que le soufre cristallin est constitué d'anneaux à 8 membres : S8.

Les polymères de nitrure de soufre ont des propriétés métalliques quoiqu'ils ne contiennent aucun atome métallique ; ce composé a aussi des propriétés électriques et optiques peu communes.

Du soufre amorphe ou «plastique» peut être produit par refroidissement rapide du soufre cristallin. Les études par rayons X prouvent que la forme amorphe est constituée d'une structure hélicoïdale avec huit atomes de soufre par spire.

Du soufre peut être obtenu sous deux formes cristallines : des octaèdres orthorhombiques ou en prismes monocliniques ; la forme orthorhombique étant la plus stable aux températures ordinaires.

Applications

Le soufre est employé dans de nombreux processus industriels tels que la production d'acide sulfurique (H2SO4) pour les batteries, la production de poudre à canon et la vulcanisation du caoutchouc. Le soufre est aussi employé comme fongicide et dans la fabrication d'engrais phosphatés. Le soufre est utilisé aussi dans la fabrication des allumettes et des feux d'artifice.

Les sulfites sont employés pour blanchir le papier et les fruits secs.

Le thiosulfate de sodium ou d'ammonium est employé comme agent de fixage en photographie. Les sels d'Epsom, le sulfate de magnésium, peuvent être employés comme laxatif, comme additif de bain, comme exfoliant ou comme source de magnésium pour la croissance des plantes.

Rôle biologique

Les acides aminés cystéine, méthionine, homocystéine et taurine contiennent du soufre, de même que quelques enzymes communs à l'ensemble des cellules vivantes.

Les liaisons disulfure entre polypeptides jouent un rôle particulièrement important dans l'assemblage et la structure des protéines.

Quelques types de bactéries emploient le sulfure d'hydrogène (H2S) au lieu de l'eau comme donneur d'électron dans un processus comparable à une photosynthèse primitive.

Du soufre est absorbé du sol par les plantes sous forme d'ion sulfate.

Le soufre inorganique est présent dans les centres fer-soufre des métalloprotéines et le soufre est le ligand du site CuAi de l'oxydase du cytochrome c.

Histoire

Le soufre (çulbâri, signifiant ennemi du cuivre en sanskrit)  ; sulphur, sulfur ou sulpur en latin) est connu depuis l'Antiquité. Homère mentionna le soufre comme «éloignant la vermine» au IXe siècle av. J. -C. et en -424, une tribu détruisit les murs d'une ville en brûlant un mélange de charbon, de soufre et du goudron sous ses murs.

Dioscoride le décrit comme un corps jaune aisément réduit en poudre, qui brûle avec une petite flamme bleue accompagnée d'une fumée irritante utilisée par les militaires pour faire fuir l'ennemi.

Aux environs du XIIe siècle, les Chinois inventèrent la poudre à canon en le mélangeant avec du salpêtre (nitrate de potassium, KNO3) et du charbon.

Les premiers alchimistes ont donné au soufre son propre symbole alchimique qui était un triangle au-dessus d'une croix. Par expérimentation, ces alchimistes savaient que le mercure pouvait être combiné avec du soufre. Vers la fin des années 1770, Antoine Lavoisier aida à convaincre la communauté scientifique que le soufre était un élément et non pas un composé.

Le «foie de soufre» utilisé pour solubiliser des métaux, dont l'or était la «combinaison de l'alkali fixe avec le soufre»

Sources de soufre

Des dépôts de soufre.

Le soufre se trouve naturellement en grande quantité, composé à d'autres éléments sous forme de sulfures (par exemple : la pyrite) le cinabre, la galène, la sphalérite et la stibine) et de sulfates (par exemple : le gypse, la barite, les vitriols). On le trouve sous forme libre au niveau des sources chaudes, les fumerolles et d'une façon plus générale dans les gaz volcaniques.

Cet élément se trouve aussi en petites quantités dans le charbon et le pétrole, qui produisent de l'anhydride sulfureux quand ils brûlent. Des normes sur les carburants exigent de plus en plus que le soufre soit extrait des combustibles fossiles, parce que l'anhydride sulfureux se combine avec l'eau présente dans l'atmosphère (gouttelettes de pluie) pour produire les pluies acides. Ce soufre extrait est alors raffiné et représente une grande partie de production de soufre.

Il est aussi extrait le long de la côte du golfe du Mexique, suivant le procédé Frash : de la vapeur d'eau à 160 °C est injectée dans le gisement de soufre, ce qui le fait fondre. De l'air comprimé est ensuite injecté dans le puits pour faire remonter le soufre fondu à la surface.

Pour les grandes quantités, le soufre est transporté par voie maritime sur des navires spécialisés nommés soufriers.

Voir aussi

Liens externes

Bibliographie

Notes et références

  1. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, CRC Press Inc, 2009, 90e éd. , Relié, 2804 p. (ISBN 978-1-420-09084-0)  
  2. Base de données Chemical Abstracts interrogée via SciFinder Web le 15 décembre 2009 (résultats de la recherche)
  3. (en) Beatriz Cordero, Verónica Gómez, Ana E. Platero-Prats, Marc Revés, Jorge Echeverría, Eduard Cremades, Flavia Barragán et Santiago Alvarez, «Covalent radii revisited», dans Dalton Transactions, 2008, p.  2832 - 2838 lien DOI ] 
  4. (en) T. A. Czuppon et al., Kirk-Othmer encyclopedia of chemical technology 4th ed.  : Ammonia, vol.  2, John Wiley & Sons.  
  5. (en) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics, TF-CRC, 2006, 87e éd. (ISBN 0849304873) , p.  10-202 
  6. Entrée de «Sulfur» dans la base de données de produits chimiques GESTIS de la BGIA (organisme allemand responsable de la sécurité et de la santé au travail) (allemand, anglais), accès le 14 février 2010 (JavaScript indispensable)
  7. «Soufre» dans la base de données de produits chimiques Reptox de la CSST (organisme québécois responsable de la sécurité et de la santé au travail), consulté le 25 avril 2009


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

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