Introducción
El azufre presenta un ciclo que pasa entre el aire y los sedimentos, siendo que existe un gran depósito en la corteza terrestre y en los sedimentos y un depósito menor en la atmósfera. El azufre es un elemento relativamente abundante en la corteza terrestre, ocurriendo principalmente en la forma de sulfatos solubles. Gran parte de los reservorios de azugre inerte está en rocas sulfurosas, depósito de elementos sulfurosos y combustibles fósiles.
Las actividades del hombre han movilizado parte de estos reservorios inertes, obteniendo de esta forma desagradables consecuencias como la polución.
Por fin, algunos depósitos de elementos sulfurosos y algunos minerales de sulfato pueden ser de origen biogénica. El azufre puede ser adicionado también en la exosfera en la forma reducida (H2S), como resultado de la actividad volcánica y del metabolismo microbiano.
El azufre
El azufre es un elemento químico de número atómico 16 y símbolo S (del latín sulphur). Es un no metal abundante con un olor característico.
El azufre se encuentra en forma nativa en regiones volcánicas y en sus formas reducidas formando sulfuros y sulfosales o bien en sus formas oxidadas como sulfatos. Es un elemento químico esencial para todos los organismos y necesario para muchos aminoácidos y, por consiguiente, también para las proteínas.
Se usa principalmente como fertilizante pero también en la fabricación de pólvora, laxantes, cerillas e insecticidas.
Características principales
Este no metal tiene un color amarillento, amarronado o anaranjado y arde con llama de color azul, desprendiendo dióxido de azufre. Es insoluble en agua pero se disuelve en disulfuro de carbono. Es multivalente, y son comunes los estados de oxidación -2, +2, +4 y +6.
En todos los estados (sólido, líquido y gaseoso) presenta formas alotrópicas cuyas relaciones no son completamente conocidas. Las estructuras cristalinas más comunes son el octaedro ortorrómbico (azufre ?) y el prisma monoclínico (azufre ?), siendo la temperatura de transición de una a otra de 96 °C; en ambos casos el azufre se encuentra formando moléculas de S8 con forma de anillo, y es la diferente disposición de estas moléculas la que provoca las distintas estructuras cristalinas.
A temperatura ambiente, la transformación del azufre monoclínico en ortorrómbico, es más estable y muy lenta. Al fundir el azufre, se obtiene un líquido que fluye con facilidad formado por moléculas de S8. Sin embargo, si se calienta, el color se torna marrón algo rojizo, y se incrementa la viscosidad.
Este comportamiento se debe a la ruptura de los anillos y la formación de largas cadenas de átomos de azufre, que pueden alcanzar varios miles de átomos de longitud, que se enredan entre sí disminuyendo la fluidez del líquido; el máximo de la viscosidad se alcanza en torno a los 200 °C.
Enfriando rápidamente este líquido viscoso se obtiene una masa elástica, de consistencia similar a la de la goma, denominada “azufre plástico” (azufre ?) formada por cadenas que no han tenido tiempo de reordenarse para formar moléculas de S8; transcurrido cierto tiempo la masa pierde su elasticidad cristalizando en el sistema rómbico. Estudios realizados con rayos X muestran que esta forma deforme puede estar constituida por moléculas de S8 con estructura de hélice espiral.
En estado vapor también forma moléculas de S8, pero a 780 °C ya se alcanza el equilibrio con moléculas diatómicas y por encima de aproximadamente 1800 °C la disociación es completa y se encuentran átomos de azufre.
Además de en trozos, barras o polvo grueso, existe en el mercado una presentación en forma de polvo muy fino, llamada “Flor de azufre”, que puede obtenerse por precipitación en medio líquido o por sublimación de su vapor sobre una placa metálica fría.
El ciclo del azufre
Como el azufre en su forma elemental no puede ser utilizado por organismos superiores, para que su asimilación se torne posible es necesario que microorganismos oxiden la sulfa elemental en sulfatos. En este proceso pueden participar bacterias fotopigmentadas de los géneros Chlorobium y Pelodityon.
Sin embargo, las más activas en este proceso son las fotopigmentadas en especial las del género Thiobacillus, que pueden general ácido sulfúrico durante el proceso. El sulfato generado puede ser asimilado directamente por vegetales, algas y diversos organismos heterotróficos siendo incorporados en aminoácidos sulfurados. El mismo sulfato también puede ser desasimilado formando H2S.
La etapa en la cual participan las bacterias del género Desulfovibrio se llama Reducción Desasimilativa del Sulfato. En este proceso el ión sulfato actúa como un agente oxidante para la desasimilación de materia orgánica, así como el oxígeno en la respiración convencional.
Las bacterias reductoras del sulfato, utilizan este ion que son reducidos a sulfato de hidrógeno (H2S). Su papel en el ciclo del azufre puede ser comparado al papel de las bacterias reductoras de nitrato en el ciclo del nitrógeno.
Además de las bacterias Desulfovibrio, otras bacterias anaeróbicas restringidas y morfológicamente diversificadas participan del proceso, siendo Desulfomaculum y Desulfobulbus, las más conocidas.
El gas sulfhídrico resultante de la reducción de los sulfatos y de la descomposición de aminoácidos es oxidado en azufre elemental. Esta reacción es típica de ciertas bacterias oxidantes del azufre no fotopigmentadas, como Beggiatoa, Thiothixis, Thioploca e Thiobacillus.