Zolfo: qualche annotazione

Lo Zolfo (S, Z = 16) è un elemento noto fin dall'antichità: un tempo era spesso associato al mondo dell'oltretomba. 

Puro, si presenta a condizioni ambientali come un solido giallo, sia amorfo sia cristallino. In natura si trova spesso in zone interessate da fenomeni vulcanici, come le solfatare, oppure in depositi nei quali si è formato per attività biologica di batteri solforiduttori. Tale è l'origine dello zolfo nelle solfare della Sicilia, della Romagna e delle Marche.

FONTI. Lo zolfo si estrae tuttora dalle miniere (sia manualmente sia attraverso il metodo Frasch) oppure si ricava, come coprodotto, dalla raffinazione del petrolio e dei suoi derivati.

IDRODESOLFORAZIONE. I tagli petroliferi sono infatti sottoposti ad un trattamento con idrogeno in presenza di catalizzatori (ossidi di cobalto e di molibdeno) ad alta temperatura: lo zolfo legato alle catene di atomi di carbonio degli idrocarburi si libera come idrogeno solforato ed è fissato con un lavaggio alcalino. In uno step successivo, l'idrogeno solforato è ossidato a zolfo elementare ed acqua (processo Claus).

COMPOSTI PRINCIPALI. Lo zolfo si combina con l'idrogeno per formare idrogeno solforato, H2S, un gas velenoso, dall'odore di uova guaste, che in acqua si solubilizza per dare soluzioni a pH inferiore a 7: è noto anche come acido solfidrico.

Lo zolfo si combina con l'ossigeno per formare anidride solforosa, SO2, e anidride solforica, SO3. In particolare, l'anidride solforosa si forma per combustione dello zolfo (che brucia con fiamma blu) ed è emessa dall'attività vulcanica. Nell'industria, essa è ossidata ad anidride solforica, necessaria alla fabbricazione dell'acido solforico, H2SO4. La reazione avviene in massicci reattori d'acciaio in presenza di un catalizzatore (processo Knietsch).

Lo zolfo si combina con i metalli e i semimetalli per formare solfuri. Molti minerali di interesse economico sono solfuri: argentite (solfuro di argento), bornite, calcopirite (solfuro di rame), cinabro (solfuro di mercurio), galena (solfuro di piombo), orpimento (solfuro di arsenico), pirite (solfuro di ferro), sfalerite (solfuro di zinco), stibina (solfuro di antimonio), etc.

I solfuri sono lucenti, teneri e hanno elevata densità: eccezioni alla regola sono i solfuri di arsenico (opachi) e il solfuro di cobalto (maggiore durezza).

I solfuri possono essere preparati in laboratorio per reazione dello zolfo elementare con un metallo in polvere: a scopo didattico torna utile la preparazione di FeS, per mostrare che il composto, una volta formato, ha proprietà diverse rispetto agli elementi che lo formano. 

I solfuri metallici si possono ottenere per precipitazione, gorgogliando l'idrogeno solforato (preparato per reazione di FeS o di ZnS con un acido forte) nelle soluzioni contenenti i cationi. Vista la sua notevole tossicità, l'uso dell'idrogeno solforato può essere sostituito per ragioni di sicurezza con tioacetammide, che in acqua libera ioni solfuro.

Nell'industria acquista una notevole importanza la sintesi dei solfuri di fosforo, utilizzati nella fabbricazione dei fiammiferi.

Un altro impiego industriale dello zolfo è la vulcanizzazione della gomma (processo Goodyear). Il principale utilizzo resta tuttavia la sintesi dell'acido solforico, uno dei più importanti prodotti della chimica industriale.

BIOCHIMICA. Composti organici dello zolfo suscitano spesso sensazioni olfattive particolari: basti pensare all'aglio, alla cipolla, ai cavoli, alla senape, al rafano.

Lo zolfo è un costituente essenziale della materia vivente: si trova in amminoacidi come cisteina e metionina; permette la formazione di ponti disolfuro - fondamentali nelle strutture proteiche; è coinvolto nei processi energetici attraverso i tioesteri (come l'acetilcoenzima A) e i centri ferro-zolfo di numerose molecole biochimiche indispensabili per la fosforilazione ossidativa. Alcuni microorganismi utilizzano lo zolfo in processi fotosintetici.

I solfobatteri, o batteri solforiduttori, sono organismi unicellulari procarioti anaerobi obbligati (vivono senza ossigeno) che utilizzano come accettori di elettroni composti dello zolfo in alto stato di ossidazione (solfati, anidride solforosa) per produrre idrogeno solforato e acqua. Alcune specie sono corresponsabili del fenomeno noto come biocorrosione.

Il video, di Diego Rizzo, riprende alcuni momenti di una lezione sullo zolfo che ho tenuto all'UAABL agli inizi del mio servizio, quando avevo molta barba e altrettanti chili in meno.