Sulfetos

   Os sulfetos são um grupo de compostos binários de enxofre em que esse elemento é o mais eletronegativo. Neles o enxofre adquire número de oxidação igual a -2. São compostos inorgânicos, podendo ser covalentes, quando o sulfeto é de um ametal, ou iônicos, quando o sulfeto é metálico.

Os sulfetos estão presentes na composição de diversos minerais, os quais, inclusive, têm grande interesse econômico. Muitos sulfetos são insolúveis e, por isso, são utilizados para retirar metais pesados contaminantes e também na flotação de metais na indústria metalúrgica. Os sulfetos também são utilizados no processo Kraft da celulose, para a produção de papel.

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Resumo sobre os sulfetos

• Sulfetos são compostos binários de enxofre em que esse elemento é o mais eletronegativo.

• O enxofre adquire número de oxidação igual a -2.

• Existem sulfetos covalentes e sulfetos iônicos.

• Muitos minerais apresentam sulfetos em sua composição.

• O sulfeto de hidrogênio (H₂S) é um gás muito tóxico e nocivo.

• Estão presentes na confecção de papéis, semicondutores e pigmentos.

• A ustulação é a principal reação envolvendo sulfetos e é utilizada para a obtenção de metais por meio de minerais sulfetados.

Classificação dos sulfetos

Por serem compostos inorgânicos, os sulfetos podem ser divididos entre sulfetos covalentes e sulfetos iônicos.

1. Sulfetos covalentes: são aqueles em que o enxofre está ligado a um ametal, produzindo, assim, um composto covalente. São exemplos de sulfetos covalentes o sulfeto de hidrogênio (H₂S) e o dissulfeto de carbono (CS₂).

2. Sulfetos iônicos: são aqueles em que o enxofre está ligado a um metal, produzindo, assim, um composto iônico. São exemplos de sulfetos iônicos o sulfeto de sódio (Na₂S), o sulfeto de zinco (ZnS) e o sulfeto de cobre II (CuS).

Nomenclatura do sulfeto

Os sulfetos têm uma nomenclatura semelhante aos óxidos. Caso o elemento ligado ao enxofre possua número de oxidação fixo, devemos usar:

sulfeto de nome do elemento

É o caso de:

• ZnS: sulfeto de zinco

• Ag₂S: sulfeto de prata

• Na₂S: sulfeto de sódio

• H₂S: sulfeto de hidrogênio

OBS.: O hidrogênio só não possui número de oxidação igual a +1 nos hidretos. Em todos os outros compostos, ele mantém essa carga e, por isso, dizemos que é praticamente fixo.

Já se o elemento ligado ao enxofre não possuir número de oxidação fixo, tendo então mais valências, devemos usar:

sulfeto de nome do elemento + carga em algarismos romanos

É o caso de:

• CuS: sulfeto de cobre II

• Cu₂S: sulfeto de cobre I

• PbS: sulfeto de chumbo II

Há ainda o caso dos dissulfetos, com dois átomos de enxofre, cuja nomenclatura é:

dissulfeto de nome do elemento

É o caso de:

• FeS₂: dissulfeto de ferro

• CS₂: dissulfeto de carbono

Veja também: Quais são os principais sais inorgânicos?

Propriedades físicas e químicas do sulfeto

Os sulfetos iônicos, ou seja, os sulfetos metálicos, apresentam como característica um alto ponto de fusão e ebulição, já que realizam interações iônicas, as quais são mais fortes e intensas que as interações intermoleculares convencionais.

A solubilidade dos sulfetos é aleatória. Enquanto alguns sulfetos são muito solúveis, como o caso dos sulfetos de metais alcalinos, cálcio, estrôncio e amônio, os demais são praticamente insolúveis, como é o caso do sulfeto de bismuto, de antimônio e estanho.

Muitos sulfetos também são tóxicos por inalação e ingestão, principalmente o H₂S, um gás de cheiro desagradável, que remete a ovos podres, presente em campos de gás natural e petróleo, além de ser subproduto de muitos outros processos químicos.

Os minerais de sulfetos são, em sua maioria, opacos, com cores distintivas. Alguns não são opacos, como o caso do cinábrio, que possui um índice de refração extremamente alto, transmitindo luz apenas nas extremidades finas.

Obtenção e produção do sulfeto

Como já dito anteriormente, os sulfetos podem ser obtidos naturalmente de minerais. Seus minerais são de grande importância e de especial interesse econômico, uma vez que deles podem ser obtidos diversos metais, como:

• zinco (esfalerita);

• cobre (calcopirita);

• ferro (pirrotita, calcopirita, pirita);

• chumbo (galena) e outros.

O sulfeto de hidrogênio é proveniente:

• de campos de petróleo e gás natural,

• de águas subterrâneas,

• de zonas pantanosas,

• de jazidas de sal,

• de carvão,

• de minérios sulfetados e

• também da emissão de vulcões.

Em águas subterrâneas, por exemplo, existem as bactérias redutoras de sulfato, BRS, que transformam o sulfato solúvel de sedimentos marinhos em H₂S.

SO₄^2- (aq) + 2 CH₂O (matéria orgânica) → H₂S (g) + 2 HCO₃^- (aq)

Industrialmente, a geração de sulfeto de hidrogênio também pode ocorrer por conta da lavagem de gases ácidos, em sistemas de tratamentos de efluentes e em fermentações. Um exemplo de lavagem de gases ácidos pode ser representado pela reação:

CuS + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂S

Alguns sulfetos de metais alcalinos, como de sódio e potássio, podem ser obtidos pela redução dos seus sulfatos com carbono (coque):

Na₂SO₄ + 4 C → Na₂S + 4 CO

K₂SO4 + 4 C → K₂S + 4 CO

Outros podem ser obtidos em fornos de calcinação dos elementos com o enxofre em uma atmosfera inerte, ou seja, sem oxigênio ou vapores de água. Assim, por exemplo, é possível obter o sulfeto de cálcio, CaS, e lítio, Li₂S.

Veja também: Classificação e nomenclatura dos sais

Aplicações do sulfeto

O sulfeto de sódio é importante na produção do papel, por meio do processo Kraft. Sulfetos são também importantes na Química Analítica, pois, como muitos sulfetos metálicos são insolúveis, eles são adicionados ao meio para detecção de metais por precipitação. Tal técnica também é importante para a retirada de metais pesados e tóxicos, como mercúrio, cádmio, antimônio e chumbo.

Outros sulfetos, como de cádmio, zinco, mercúrio e chumbo, são utilizados para a obtenção de produtos luminescentes. O sulfeto de zinco, ainda, é utilizado em borrachas, semicondutores e pigmentos. O sulfeto de cádmio também é utilizado como pigmento na indústria de cerâmica, de plásticos, de esmaltes e de tintas. Esse sulfeto também já foi utilizado na produção de baterias e, atualmente, é muito utilizado na produção de baterias solares e sensores fotoelétricos.

Alguns sulfetos ainda são semicondutores, como é o caso do GaS, Ga₂S₃, PbS e MoS₂. O dissulfeto de molibdênio, MoS₂, é um lubrificante seco, com propriedades ao ar comparáveis à grafita.

Reações do sulfeto

Entre as principais reações de sulfetos, nós temos a ustulação, conhecida popularmente como queima de sulfeto. Nesse processo, sulfetos metálicos são aquecidos na presença de gás oxigênio para a obtenção de metais ou óxidos dos metais. Caso o metal seja pouco eletropositivo, como os metais nobres, a ustulação dará origem a esse metal. Se não, dará origem ao óxido desse metal.

É na ustulação que se obtém o mercúrio metálico:

HgS + O₂ → Hg + SO₂

A ustulação é importante porque os sulfetos são de difícil redução por ação do carbono (coque), enquanto os óxidos não. Assim, a obtenção dos metais por meio dos minérios sulfetados necessita desse processo, como é o caso da obtenção do chumbo metálico:

PbS + 3/2 O₂ → PbO + SO₂ (ustulação)

2 PbO + C → Pb + CO₂ (redução do metal)

Anteriormente foi ressaltada a toxicidade do sulfeto de hidrogênio, H₂S. Na indústria, para a detecção e monitoramento desse gás, utiliza-se acetato de chumbo, o qual fica presente em um aparelho carregado pelo empregado.

H₂S + Pb(CH₃COO)₂ → PbS + 2 CH₃COOH

O acetato de chumbo umedece uma tira de papel adaptado a um aparelho. Ao entrar em contato com o sulfeto de hidrogênio, o sulfeto de chumbo se forma e enegrece a fita, acionando o aparelho por meio de um sistema óptico.

Diferenças entre sulfeto e sulfato

Embora os nomes possam ser parecidos, os sulfetos e sulfatos são completamente diferentes. Os sulfetos são compostos binários de enxofre em que esse elemento é o mais eletronegativo. Já nos sulfatos, o elemento mais eletronegativo é o oxigênio, fazendo com que o enxofre, inclusive, adquira número de oxidação positivo (+6). Enquanto o sulfeto é representado por S^2-, o sulfato é representado por SO₄^2-.

Como o NOX do enxofre é maior no sulfato, é possível converter sulfetos em sulfatos por meio de processos de oxirredução.

Exercícios resolvidos sobre sulfetos

Questão 1 – (Enem 2013) A formação frequente de grandes volumes de pirita (FeS₂) em uma variedade de depósitos minerais favorece a formação de soluções ácidas ferruginosas, conhecida como “drenagem ácida de minas”. Esse fenômeno tem sido bastante pesquisado pelos cientistas e representa uma grande preocupação entre os impactos da mineração no ambiente. Em contato com oxigênio, a 25°C, a pirita sofre reação, de acordo com a equação química:

4 FeS₂ (s) + 15 O₂ (g) + 2 H₂O (l) → 2 Fe₂(SO₄)₃ (aq) + 2 H₂SO₄ (aq)

FIGUEIREDO. B. R. Minérios e Ambientes. Campinas. Unicamp. 2000.

Para corrigir os problemas ambientais causados por essa drenagem, a substância mais recomendada a ser adicionada ao meio é o:

A) sulfeto de sódio.

B) cloreto de amônio.

C) dióxido de enxofre.

D) dióxido de carbono.

E) carbonato de cálcio.

Resolução

Alternativa E.

A reação de pirita levou à formação do sulfato de ferro III e do ácido sulfúrico. Ambas as espécies são ácidas, especialmente o ácido sulfúrico, considerado um ácido inorgânico forte.

Dessa forma, o tratamento adequado para resolver esse problema envolve a adição de uma espécie básica.

A espécie mais recomendada, nessa situação, é o carbonato de cálcio, uma vez que ele é um sal básico. O íon cálcio não sofre hidrólise, enquanto o ânion carbonato sim, formando H₂CO₃ e reduzindo a quantidade de íons H⁺ na solução.

Questão 2 – (UFU 2018) O apodrecimento do ovo gera a formação do gás sulfídrico, com odor característico. Ao se adicionar um ovo podre em um copo com água e um ovo normal (sadio) em outro copo, observa-se que o ovo:

A) sadio e ovo podre irão afundar, pois possuem densidade maior que a densidade da água.

B) podre irá boiar, pois a formação de H₂S(g) diminui a densidade do conjunto em relação à água.

C) podre irá afundar, pois a formação do gás sulfídrico não interfere em sua densidade final.

D) sadio irá boiar, pois a presença de bolsas de ar dentro dele diminui sua densidade.

Resolução

Alternativa B.

O gás sulfídrico, H₂S, quando formado, cria bolsas desse gás dentro do ovo podre. Isso gera uma diminuição da densidade, pois os gases são menos densos que a água líquida. Dessa forma, o ovo podre acabará flutuando, tal como estabelece a letra B.