Propiedades y Obtención de Compuestos de Azufre y Agua

SO3 (Trióxido de Azufre)

Formas Alotrópicas:

• Gamma: Se obtiene al enfriar a -80ºC, similar a cristales de hielo.
• Beta: Formado por cadenas helicoidales de SO3 en tetraedros de SO4, compartiendo un oxígeno y formando una hélice.
• Alfa: Similar al beta, pero las cadenas helicoidales se unen formando láminas. Se obtiene enfriando el SO3 a la temperatura del aire líquido. Es la forma más estable.

Propiedades Químicas (PQ):

• Es exotérmico y muy soluble en agua.
• En fase vapor actúa como ácido de Lewis, siendo uno de los más fuertes.
• Es un oxidante, ya que no puede oxidarse más y no actúa como reductor.

Métodos de Obtención:

Industria:

No tiene síntesis directa debido a que el SO2 es más estable. Se utiliza la reacción SO2 + 1/2O2 → SO3 con un catalizador (homogéneo o heterogéneo, como esponja de Pt o pentaóxido de vanadio).

Laboratorio:

• Descomposición térmica de sulfatos: Fe2(SO4)3 → Fe2O3 + 3SO3 (se usan sulfatos que se descomponen fácilmente).
• Descomposición térmica de pirosulfatos (método más importante): K2S2O7 → K2SO4 + SO3.

SO2 (Dióxido de Azufre)

Gas incoloro, con carácter metálico que aumenta al descender en el grupo.

Propiedades Químicas (PQ):

• Es gas en condiciones normales, con distancias de enlace cortas que indican una contribución pi. Hibridación SP2.
• En fase sólida forma cristales moleculares.
• Punto de Fusión (PF): Condensa fácilmente en fase líquida y es un buen disolvente.
• En fase vapor puede ser ácido o base, pero siempre actúa como reductor.

Obtención:

• Síntesis directa: S + O2 → SO2
• Industrialmente: Por tostación de piritas: 2FeS2 + 1/2O2 → 4SO2 + Fe2O3
• Laboratorio: Na2SO3 + H2SO4 → Na2SO4 + H2O + SO2 (más fácil) y Cu + H2SO4 → CuSO4 + 2H2O + SO2

H2SO4 (Ácido Sulfúrico)

Es el reactivo inorgánico más importante. Puro es un líquido denso y viscoso miscible en agua.

Propiedades Físicas (PF):

• Punto de Ebullición (P.Eb.): 300ºC (con descomposición).
• Presenta autodeshidratación: 2H2SO4 ⇌ H3O+ + HS2O7-
• En disoluciones acuosas, el ácido tiene un punto azeotrópico, lo que impide obtener ácido puro por destilación simple.

Propiedades Químicas (PQ):

• Agente deshidratante: Retiene agua, pudiendo eliminarla de hidratos de carbono y causar quemaduras graves.
• Agente oxidante: Tiene carácter oxidante débil.

Obtención:

Se parte del SO2, que se oxida a SO3 mediante un catalizador heterogéneo. Según el principio de Le Chatelier, el rendimiento aumenta con la presión.

Aplicaciones: Fertilizantes.

H2O (Agua)

Tiene una estructura angular de 104.3º, demostrable con el diagrama de orbitales. Según la Teoría de Enlace de Valencia (TEV), tiene hibridación SP3 en el oxígeno, pero en otros elementos es SP2. Forma tres orbitales: uno enlazante, otro antienlazante y el último no enlazante.

Propiedades Físicas (PF):

El punto de fusión (Pf) y el punto de ebullición (Peb) varían por las fuerzas de Van der Waals. La anomalía del H2O se debe a los enlaces de hidrógeno, que son menos importantes en otros compuestos.

Hielo

Al enfriar el agua líquida, se forma hielo, del cual se conocen hasta 9 estructuras diferentes.

Propiedades Químicas (PQ):

Tiene baja densidad debido a su estructura con huecos. Los oxígenos están unidos por enlaces covalentes o de hidrógeno. Presenta una disposición tetraédrica en la que cada átomo de oxígeno está unido a dos hidrógenos por enlace covalente y a otros dos por enlace de hidrógeno. Al calentar, se rompen los enlaces de hidrógeno, se rellenan los huecos y la densidad aumenta.