Lo zolfo è l’elemento chimico nella tavola periodica con simbolo S (dal latino Sulfur) e numero atomico 16. È un nonmetallo inodore, insapore, molto abbondante; la sua forma più nota e comune è quella cristallina di colore giallo intenso; è presente sotto forma di solfuri e solfati in molti minerali, e si ritrova spesso puro nelle regioni con vulcani attivi.
È un elemento essenziale per tutti gli esseri viventi, dove è presente in molti amminoacidi, e di conseguenza in quasi tutte le proteine. In campo industriale si usa soprattutto per ricavarne fertilizzanti, ma anche per polvere da sparo, lassativi, insetticidi e fungicidi.Questo elemento è di color giallo pallido, morbido, leggero, e ha un odore caratteristico quando si lega con l’idrogeno (odore di uova marce: è bene far notare che questo non è l’odore dello zolfo, che è inodore, ma solo del suo composto solfuro d’idrogeno, H2S). Brucia con fiamma bluastra che emette un odore caratteristico e soffocante, dovuto al biossido di zolfo (SO2) o dal triossido di zolfo (SO3) che si forma come prodotto di combustione.
Lo zolfo è insolubile in acqua, ma è solubile in disolfuro di carbonio. Gli stati di ossidazione o valenze più comuni dello zolfo sono -2, +2, +4 e +6. In tutti e tre gli stati, solido liquido e gassoso, lo zolfo presenta tre forme allotropiche, le cui interrelazioni non sono ancora state interamente chiarite. Gli atomi dello zolfo cristallino sono riuniti in anelli di 8 atomi, S8; tale struttura, detta cicloottazolfo, si rappresenta su carta come due lettere W affiancate, unite per le estremità, in cui gli atomi di zolfo occupano i vertici delle W.
La prima forma cristallina è rombica: l’elemento ha una struttura cristallina rombica o ottaedrica e mostra il suo caratteristico colore giallo, è opaco e fragile. Questa forma si può preparare per cristallizzazione da una soluzione di zolfo in disolfuro di carbonio (CS2). È stabile al di sotto dei 96 °C.
La seconda forma è monoclina. I cristalli sono a forma di ago, cerosi e fragili, sempre di colore giallo. Lo zolfo monoclino si può preparare per cristallizzazione da zolfo fuso, ed è stabile fra 96 °C e 119 °C.
La terza forma è amorfa: non ci sono cristalli. In questo stato lo zolfo è duro, scuro ed elastico. Questo stato si ottiene per rapido raffreddamento dello zolfo fuso ed è instabile, trasformandosi lentamente in zolfo rombico cristallino; la cristallografia a raggi X mostra che tale forma amorfa potrebbe avere forma elicoidale con 8 atomi per giro. Anche lo zolfo colloidale e i fiori di zolfo sono forme amorfe che cristallizzano lentamente, sebbene queste due forme consistano di miscele di cristalli rombici e zolfo amorfo.
Lo zolfo si usa in molti processi industriali, di cui il più importante è la produzione di acido solforico (H2SO4) per batterie e detergenti; anche per la produzione di acido solforoso (H2SO3); altri sono la produzione di polvere da sparo e la vulcanizzazione della gomma. Si usa anche come fungicida e nella manifattura di fertilizzante fosfatico. I solfiti vengono usati per sbiancare la carta e come conservanti nella frutta secca; altri usi sono nelle teste dei fiammiferi e nei fuochi d’artificio; il tiosolfato di sodio o di ammonio si usa in fotografia come fissante per stampe fotografiche. La cosiddetta “magnesia“, un solfato idrato di magnesio, si usa come lassativo, come esfoliante o nel giardinaggio come concime specifico per suoli carenti di magnesio. Una applicazione curiosa è quella dei candelotti di zolfo nella medicina popolare Ligure per trovare il punto in cui la schiena è tesa o tirata.
Lo zolfo si deposita anche nelle zone vulcaniche dove ne escono fuori solfatare, che sono getti di acido solfidrico (H2S), che è la soluzione acquosa del solfuro di idrogeno.
Lo zolfo può creare dei sali come il solfato di rame(II) (CuSO4), servente di più in agricoltura e che può ossidare qualche elemento riducente come ferro (Fe) e zinco (Zn) oppure può essere riscaldato con il solfato di rame ottenendo il solfuro di rame(II) (CuS).
I due amminoacidi essenziali proteinogenici cisteina e metionina, nonché gli amminoacidi omocisteina e taurina contengono zolfo, come anche alcuni enzimi molto comuni; questo rende lo zolfo un elemento indispensabile alla vita di qualsiasi cellula. I ponti solfuro fra polipeptidi sono estremamente importanti per l’assemblaggio e la struttura delle proteine. Alcune forme di batteri usano il solfuro di idrogeno (o acido solfidrico in soluzione acquosa, H2S) al posto dell’acqua come donatore di elettroni in un primitivo processo fotosintetico. Lo zolfo è assorbito dalle piante sotto forma di ione solfato. Lo zolfo inorganico forma degli aggregati ferro-zolfo, e sempre dello zolfo è il legame-ponte sito CuA della citocromo c ossidasi.
Le grandi quantità di carbone bruciate dall’industria e dalle centrali elettriche immettono ogni giorno nell’atmosfera molto biossido di zolfo, che reagisce con l’ossigeno e il vapore acqueo nell’aria per formare acido solforico. Questo acido forte ricade a terra con le precipitazioni dando luogo alle famose piogge acide che acidificano i terreni e le risorse idriche causando gravi danni all’ambiente naturale di molte regioni industrializzate.
Lo zolfo (Sanscrito, sulvere; Latino sulfur) era già noto agli antichi, e viene citato nella storia biblica della genesi. La traduzione inglese si riferisce allo zolfo come “brimstone”, pietra dell’orlo, perché si trova facilmente sul bordo dei crateri di vulcani. Il termine zolfo deriva quasi certamente dall’arabo sufra, che vuol dire giallo; il termine sanscrito sulvere è probabilmente un prestito. Omero menzionò lo zolfo nel IX secolo a.C. e nel 424 a.C. la tribù di Bootier distrusse le mura di una città bruciando una miscela di zolfo, carbone e catrame sotto di essa. Nel XII secolo i Cinesi inventarono la polvere da sparo che è una miscela di nitrato di potassio (KNO3), carbonio e zolfo. I primi alchimisti diedero allo zolfo il suo simbolo alchemico, un triangolo sopra una croce; attraverso i loro esperimenti scoprirono che il mercurio poteva combinarsi con lo zolfo. Verso la fine del decennio 1770 Antoine Lavoisier convinse definitivamente la comunità scientifica che lo zolfo era un elemento e non un composto. L’estrazione dello zolfo iniziò in Sicilia a partire dagli inizi del XVII secolo e si sviluppò rapidamente fino a raggiungere nel 1820 la quota di 378.000 tonnellate, pari ai 4/5 della produzione mondiale.[1]
Con lo sviluppo della produzione industriale si arrivò al punto che nel 1834 un censimento stimava oltre 200 miniere in attività [2]il cui prodotto veniva spedito via mare in tutta Europa e perfino negli Stati Uniti d’America. Nel 1867 vennero scoperti vasti giacimenti sotterranei di zolfo in Louisiana e nel Texas; ma essendo lo strato di terreno superficiale formato da sabbie mobili lo sfruttamento minerario tradizionale non era possibile. Perciò venne ideato per sfruttarli un procedimento del tutto nuovo, il processo Frasch che permetteva l’estrazione del minerale dagli strati profondi mediante l’iniezione di acqua surriscaldata nel sottosuolo. Con questo metodo dal rendimento elevato lo zolfo americano divenne più competitivo conquistando presto i mercati mondiali.
Per la maggior parte, lo zolfo è diffuso in natura legato ad altri elementi nei solfuri (ad esempio, la pirite è un solfuro di ferro) e nei solfati (ad esempio, gesso ed alabastro sono solfati di calcio). Si trova allo stato nativo nelle vicinanze di sorgenti calde e di vulcani (da cui l’arcaico nome inglese brimstone, dove brim è l’orlo del vulcano).
Oltre alla pirite, tra i minerali contenenti zolfo si annoverano il solfuro di mercurio(II) o cinabro, il solfuro di piombo(II) o galena, il solfuro di zinco e ferro(II) o sfalerite ed il solfuro di antimonio(III) o stibnite.
In piccole quantità può essere trovato anche nel carbone e nel petrolio, dalla cui combustione viene trasformato in biossido di zolfo la quale, in presenza dell’ossigeno e dell’umidità dell’aria si trasforma in acido solforico e rende acida la pioggia. Lo zolfo viene inoltre eliminato dai carburanti perché diminuisce l’attività delle marmitte catalitiche.
Lo zolfo estratto dai combustibili fossili rappresenta una buona parte della produzione totale di zolfo; ad esso si aggiunge anche quello estratto dalle miniere. Il processo adottato per estrarlo è detto processo Frasch e consiste nel pompare nel giacimento di zolfo una miscela di aria compressa e vapore acqueo surriscaldato. Il vapore fonde lo zolfo, che viene spinto in superficie dalla pressione dell’aria.
Attraverso il suo principale composto, l’acido solforico, lo zolfo è uno degli elementi più importanti per l’utilizzo come materia prima per l’industria; di capitale importanza per praticamente ogni settore dell’industria chimica. La produzione di acido solforico è il principale utilizzo dello zolfo ed il consumo di acido solforico è spesso considerato un indice della misura del grado di industrializzazione di uno stato.
Il caratteristico colore della superficie di Io, una luna di Giove è dovuto alla presenza di diverse forme di zolfo, sia liquide che solide che gassose. Si ipotizza che anche un’area scura vicino al cratere lunare Aristarco possa essere un deposito di zolfo. Lo zolfo è stato trovato anche in numerosi tipi di meteoriti.
