Lo zolfo: definizione e proprietà
Trovandosi come minerale nativo, specie in vicinanza di vulcani attivi o spenti, lo zolfo era noto anche nelle epoche più antiche dello sviluppo della civiltà. Lo zolfo viene citato nel Vecchio Testamento e da Omero; sia gli Assiri che gli Egiziani (1500 a.C.) lo adoperavano, secondo quanto decifrato da reperti di scritture assire ed egiziane, non solo come pigmento per colori, ma anche per le sue proprietà terapeutiche. Ai tempi di Confucio (500 a.C.) i cinesi adoperavano polvere da sparo usando zolfo come ingrediente. Nell'era alchimistica, grazie all'influenza della teoria degli elementi aristotelici, lo zolfo assume un significato teorico notevole quando, insieme al mercurio, viene considerato un costituente dei metalli. E' evidente che tale zolfo non è quello usato a scopi pratici, ma è molto simile; da qui la ricerca sulla trasmutazione dei metalli grazie ad una forza misteriosa, che fu talvolta chiamata "pietra filosofale". Quando, alla fine del XIII secolo, Ruggero Bacone scoprì la polvere pirica, incominciarono i primi studi sulla purificazione dello zolfo sotto forma elementare. Nel 1777, Lavoisier, notando l'analogia tra il fosforo e lo zolfo, il quale ultimo dà l'acido vitriolico, confermò ufficialmente lo zolfo come elemento chimico vero e proprio.
Lo zolfo è un elemento chimico, individuato dal simbolo "S", il cui numero atomico è 16 ed il peso atomico 32,06.
Lo zolfo ha carattere non metallico, o metalloidico, cioè il suo atomo ha una carica elettrica negativa (anione). Allo stato elementare è una sostanza solida dal caratteristico colore giallo citrino, a lucentezza resinosa, modoro, traslucido. E' chimicamente molto reattivo e può avere valenza -2, +4 e +6; si combina tanto con l'idrogeno, nei confronti del quale esplica valenza due, che con l'ossigeno. Con quest'ultimo esplica le valenze 4 e 6, generando rispettivamente l'anidride solforosa (SO2, gassosa) e l'anidride solforica (SO3). Quest'ultima è un solido bianco che fonde a 17°C e bolle a 45° C.
La reazione fra zolfo e ossigeno avviene se si riscalda lo zolfo elementare a circa 300° C in aria: S + O2 —> SO2
La combustione dello zolfo fornisce prevalentemente anidride solforosa perché la sua formazione è più rapida di quella dell'anidride solforica, pur essendo la reazione di quest'ultima più esotermica della prima (si definisce esotermica una reazione che si sviluppa con generazione di calore). La combinazione di zolfo e idrogeno dà origine all'acido solfidrico H2S), che è un composto gassoso, tossico, dal tipico odore simile a quello delle uova guaste.
Dalla combinazione di anidride solforica e acqua si genera l'acido solforico, una sostanza liquida che è certamente il composto dello zolfo più importante in riferimento all'utilizzazione da parte dell'uomo: SO3 + H2O-> H2SO4
Un impianto di lavorazione dello zolfo per la produzione di acido solforico prevede due fasi di riscaldamento dell'elemento per ottenere dapprima anidride solforosa e poi anidride solforica; quest'ultima reazione, in particolare, è facilitata dall'impiego di catalizzatori. Nell'ultimo stadio del processo produttivo, l'anidride solforica incontra acqua finemente dispersa generando con essa acido solforico. Allo stato solido, lo zolfo può presentare almeno due modificazioni polimorfe, l'una rombica e l'altra monoclina. La forma con simmetria cristallina del sistema rombico è quella stabile alle condizioni ambientali, e viene spesso indicata come zolfo. Ha una densità di 2,07 g/cm3, durezza inferiore a 2 nella scala di Mohs, ed è cattivo conduttore di calore ed elettricità. Fonde a circa 113°C, ma a circa 95°C lo zolfo a può trasformarsi nella forma , monoclina, la quale a sua volta fonde a poco più di 119°C. Il fuso è di colore giallo e bolle a 444° C, con formazione di vapori rosso-bruni che oltre i 1000° C cominciano ad assumere una colorazione azzurra. Lo zolfo è elettrizzabile negativamente per strofinio con panno di lana; insolubile in acqua, è solubile in cloroformio, in solfuro di carbonio e in altri solventi organici. Alla temperatura di 22° C, la solubilità in solfuro di carbonio è di circa 46 g in 100 ml. Il raffreddamento rapido di zolfo fuso origina forme amorfe di diverso tipo, facilmente trasformabili le une nelle altre. Le forme più abbondanti sono due, denominate g e , distinguibili fra loro per essere la prima solubile in solfuro di carbonio, la seconda no. Anche versando in acqua fredda zolfo fuso ad una temperatura di almeno 160° C si ottiene una miscela di forme amorfe, con un rapporto di circa 65% della modificazione g e 30-35% di quella . Tale prodotto viene denominato "zolfo plastico", mentre si definiscono "fiori di zolfo" i prodotti ottenuti dal raffreddamento rapido di vapori di zolfo.