Chapitres
- 01. Un peu d’histoire
- 02. Présence à l’état naturel
- 03. Propriétés physiques et chimiques
- 04. Utilisations
- 05. Biologie
- 06. Toxicité
- 07. Écotoxicité
Le soufre est un élément chimique qui porte le numéro 16 dans la classification périodique des éléments. 
| Informations générales | |
|---|---|
| Symbole | S |
| Numéro atomique | 16 |
| Famille | Non métal |
| Groupe | 16 |
| Période | 3 |
| Bloc | p |
| Masse volumique | 2,07 g.cm-3 |
| Dureté | 2 |
| Couleur | jaune |
| Propriétés atomiques | |
| Masse atomique | 32,065 u |
| Rayon atomique | 100 pm |
| Configuration électronique | [Ne] 3s2 3p4 |
| Électrons par niveau d'énergie | 2 | 8 | 6 |
| Oxyde | Acide Fort |
| Système cristallin | Orthorhombique |
| Propriétés physiques | |
| État ordinaire | Solide |
| Point de fusion | 115,21°C |
| Point d'ébullition | 444,61°C |
Définitions
- Numéro atomique : Le numéro atomique d'un atome représente le nombre de protons de ce dernier
- Famille : L'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée) a regroupé en 10 familles les éléments chimiques qui présentent des propriétés physiques et chimiques semblables
- Groupe : Chaque groupe correspond aux éléments chimiques présents dans une même colonne du tableau périodique des éléments
- Période : Chaque période correspond aux éléments chimiques présents dans une même ligne du tableau périodique des éléments. Ils partagent également le même nombre de couches électroniques. On en compte 7 au maximum
- Bloc : Les éléments périodiques sont classés par bloc selon leurs propriétés et selon les couches électroniques jusqu’auxquelles elles sont remplies
- Dureté : La dureté d'un matériau représente la résistance qu'il oppose à la pénétration. On peut la mesurer selon plusieurs méthodes : la méthode par pénétration, la méthode par rayage ou encore la méthode par rebondissement
- Point de fusion : Le point de fusion correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique fond, passant ainsi de l'état solide à l'état liquide
- Point d'ébullition : Le point d'ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l'élément chimique bout, passant ainsi de l'état liquide à l'état gazeux
Rappel : La classification périodique des éléments, aussi appelée tableau de Mendeleïev, du nom de son créateur. C'est un chimiste russe qui en 1869 créa un tableau dont le but était de regrouper tous les éléments chimiques connus par points communs (groupes et familles par exemple). Il a souvent été ajusté et mis à jour depuis cette époque. Sa dernière révision date de 2016 par l'UICPA (Union internationale de chimie pure et appliquée), une ONG suisse qui a pour but l'évolution de la physique-chimie. Le tableau périodique compte à ce jour 118 éléments.
L’UICPA, l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée est une organisation non gouvernementale ayant son siège à Zurich, en Suisse. Créée en 1919, elle s’intéresse au progrès de la chimie, de la chimie physique et de la biochimie. Ses membres sont les différentes sociétés nationales de chimie et elle est membre du Conseil International pour la Science. L’UICPA est une autorité reconnue dans le développement des règles à adopter pour la nomenclature, les symboles et autres terminologie des éléments chimiques et leurs dérivé via son Comité Interdivisionnel de la Nomenclature et des Symboles. Ce comité fixe la nomenclature de l’UICPA.
Un peu d’histoire
Étymologie
Le mot soufre dérive du latin sulphur désignant l'élément soufre dans son état natif.
Faits historiques
Le soufre, dans son état natif mais aussi certains de ses composés sont connus depuis l'Antiquité. En effet, le soufre est mentionné par Homère comme étant un élément "éloignant la vermine" tandis que Dioscoride décrit le soufre comme étant un corps jaune que l'on peut facilement réduire en poudre et qui brûle en formant une flamme bleue et une fumée irritante utilisée dans les stratégies militaires afin de faire fuir l'ennemi. Les Grecs utilisaient également le soufre sous sa forme dioxyde de soufre afin de désinfecter leurs habitations. Le soufre était également connu des Chinois dans les environs du XIIe siècle puisque ceux-ci inventèrent la poudre à canon en mélangeant du salpêtre, c'est à dire du nitrate de potassium, au charbon. A l'époque, le soufre était également utilisé pour produire du feu grégeois, une arme incendiaire extrêmement destructrice. Il faudra cependant attendre les années 1770 pour que le scientifique Antoine-Laurent de Lavoisier convainc la communauté scientifique de reconnaître le soufre comme un élément chimique à part entière et non pas un composé chimique.
Présence à l’état naturel
- Pyrite, de formule FeS2
- Cinabre, de formule HgS
- Galène, de formule PbS
- Stibine, de formule Sb2S3
- Sulfates comme le gypse
Mais le soufre est présent dans les régions volcaniques mais également présent dans de nombreux gisements de charbon, de pétrole ou encore de gaz. Il faut alors l'éliminer avant d'utiliser les combustibles. En effet, la combustion risque de produire de l'anhydride sulfureux qui se combinera dans les gouttelettes de pluie, c'est à dire l'eau présente dans l'atmosphère, et ainsi provoquer des pluies acides provoquant de lourds dégâts.
Propriétés physiques et chimiques
Isotopes
Des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
Le soufre est un élément chimique possédant 25 isotopes mais également un isomère nucléaire.
Des isomères nucléaires sont des atomes qui partagent le même noyau mais dans états énergétiques différents. C’est à dire qu’ils comportent un spin et une énergie d’excitation spéciaux. Dans leur état d’énergie le plus bas, on dit qu’ils atteignent l’état fondamental
Ces isomères nucléaire possèdent des nombres de masse compris entre 26 et 49.
Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome
Les isotopes les plus stables du soufre sont :
- Le soufre 32, représentant 95,02% des isomères
- Le soufre 33, représentant 0,75% des isomères
- Le soufre 34, représentant 4,21% des isomères
- Et le soufre 36, représentant 0,02% des isomères du soufre
Le soufre sous forme de corps simple
Le soufre existe à l'état natif sous forme d'un minéral de couleur jaunâtre qui fond en formant un liquide de couleur rouge sang. C'est un combustible qui brûle en produisant du dioxyde de soufre (SO2). Il peut provenir de rejets volcaniques, ou de la décomposition batérienne des sulfates opérée dans certaines couches sédimentaires. Il est insoluble dans l'eau mais peut se dissoudre dans d'autre solvants comme le benzène (C6H6) ou le tetrachlorométhane (CCl4). Il est utilisé dans le processus de "vulcanisation" qui permet de rendre le caoutchouc plus dur, plus résitant à la chaleur et aux contraintes mécaniques.
Les ions du soufre en solution aqueuse
- Les ions sulfure, de formule S2-, sont des ions monoatomiques qui peuvent se former par dissolution du sulfure d'hydrogène (H2S) dans l'eau.
- Les ions sulfate, de formule SO42-, sont des ions peuvent provenir de la dissociation de l'acide sulfurique ou de l'un des ses nombreux sels tels que le sulfate de sodium, le sulfate de potassium et le sulfate de cuivre. Ils sont naturellement présent chez tous les êtres vivants. On les retrouve également dans les aliments en des concentrations variables. En effet, les fruits de mers, les crustacés, les viandes et les œufs ont une teneur en sulfate particulièrement élevée. Sous forme sulfate de potassium, il est utilisé comme composant dans les engrais, et sous de sulfate de cuivre, il est le constituant de la bouille bordelaise utilisée comme pesticide.
- Les ions sulfite, de formule SO32-, correspond à la base conjuguée de l'acide sulfureux (H2SO3). C'est un conservateur repéré par les codes additifs E221 (sulfite de sodium) et E266 (sulfite de calcium).
Composés à base de soufre
- La pyrite, de formule FeS2, est un minéral dans lequel le soufre est combiné au fer, formant ainsi un sulfure de fer. Sa couleur dorée peut le laisser confondre avec de l'or et pour cette raison il a été surnommé "l'or des fous". Il s'agit d'une des sources de soufre les plus exploitées.
- L'acide sulfurique, de formule H2SO4, est un acide fort qui, en solution aqueuse, se dissocie totalement pour former des ions sulfate. C'est aussi l'un des acides les plus utilisés par l'industrie chimique.
- Le sulfure d'hydrogène, de formule H2S, est un gaz dont l'odeur nauséabonde rappelle celle de l’œuf pourri. Il est ajouté en très faible quantité aux gaz de ville tels que le méthane ou le butane, qui sont naturellement inodores, afin afin que son odeur très prononcée permettent de détecter d'éventuelles fuites. C'est un acide fort qui, en solution aqueuse, se dissocie totalement en formant des ions sulfure.
- Le dioxyde de soufre, de formule SO2, est un gaz ayant une odeur très prononcée. Il peut être naturellement rejeté par les volcans ou produit par la combustion du soufre natif. Dans un air humide, il se combine à l'eau pour former de l'acide sulfureux, de formule H2SO3. Il est également l'un des principaux responsable du phénomène des pluies acides. Utilisé comme conservateur (code additif E220), on le trouve par exemple dans les boissons alcoolisées, les fruits secs et les viandes.
Utilisations
Dans le monde industriel, le soufre est utilisé dans de très nombreux processus tels que ceux de la production d'acide sulfurique, mais aussi dans la production de poudre à canon et la vulcanisation du caoutchouc.
La vulcanisation est une opération par laquelle on incorpore du soufre au caoutchouc afin d'en améliorer la résistance
Mais le soufre est surtout connu pour ses propriétés fongicides, d'où sont utilisation dans la fabrication de pesticides, d'allumettes mais aussi de feux d'artifices. Les composés du soufre tels que les sulfites sont, quant à eux, utilisé afin de blanchir le papier mais également les fruits secs tandis que les thiosulfate de sodium ou encore le thiosulfate d'ammonium sont employés en tant qu'agent de fixage dans la photographie.
Biologie
- La cystéine
- La méthionine
- L'homocystéine
- La taurine
Dans ce cas, le soufre est utilisé pour former des liaisons appelés ponts disulfures afin de permettre une stabilité dans la protéine, ce qui est notamment le cas pour l'insuline. Le soufre est également un composant important de nombreuses vitamines.
Toxicité
Le soufre, notamment sous forme de sulfures, peut provoquer de nombreux effets négatifs sur la santé tels que des perturbation dans la circulation sanguine. Mais il peut également provoquer des dégradation du système immunitaire, des dysfonctionnement des reins et du foie mais surtout des modifications dans le métabolisme hormonal.
Écotoxicité
On dit d’un objet qu’il est écotoxique lorsqu’il est toxique pour l’environnement, c’est-à-dire polluant
Le soufre, lorsqu'il est présent dans l'air, peut provoquer à la faune des irritations aux yeux et à la gorge. Mais il peut également provoquer de lourds dégâts à la flore suite aux pluies acides provoquées par la pollution de l'Homme suite à la combustion de produits non désoufrés.
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