Le Soufre
Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de numéro atomique 16.
C'est un non-métal multivalent abondant, inodore, insipide, et insoluble dans l'eau. Le soufre est surtout connu sous la forme de cristaux jaunes et se trouve dans beaucoup de minéraux (sulfure et sulfate) et même sous forme native, particulièrement dans les régions volcaniques. L'essentiel du soufre exploité est cependant d'origine sédimentaire.
C'est un élément essentiel pour tous les êtres vivants, qui intervient dans la structure de plusieurs acides aminés et par conséquent dans de nombreuses protéines. Le soufre est principalement employé comme engrais (sulfates) et phytosanitaire fongicide (contre l'oïdium de la vigne) mais est également largement utilisé dans la poudre à canon, les laxatifs, les allumettes et les insecticides.
Caractéristiques notables
C'est un non-métal d'aspect jaune pâle qui peut se combiner avec l'hydrogène pour donner le sulfure d'hydrogène, est un gaz toxique qui présente une odeur caractéristique d'œufs putréfiés. Il brûle avec une flamme bleue qui émet une odeur particulièrement suffoquante (le dioxyde de soufre SO2). Le soufre est insoluble dans l'eau mais est soluble dans le (bi-)sulfure de carbone (CS2). Les états d'oxydation les plus communs du soufre sont 2-, 2+, 4+ et 6+.
Le soufre possède des formes allotropiques aussi bien à l'état solide que liquide ou gazeux ; on peut montrer que le soufre cristallin est formé d'anneaux à 8 membres : S8.
Les polymères de nitrure de soufre ont des propriétés métalliques bien qu'ils ne contiennent aucun atome métallique ; ce composé a également des propriétés électriques et optiques peu communes.
Du soufre amorphe ou « plastique » peut être produit par refroidissement rapide du soufre cristallin. Les études par rayons X prouvent que la forme amorphe est formée d'une structure hélicoïdale avec huit atomes de soufre par spire.
Du soufre peut être obtenu sous deux formes cristallines : des octaèdres orthorhombiques ou en prismes monocliniques ; la forme orthorhombique étant la plus stable aux températures ordinaires.
Applications
Le soufre est employé dans de nombreux processus industriels tels que la production d'acide sulfurique (H2SO4) pour les batteries, la production de poudre à canon et la vulcanisation du caoutchouc. Le soufre est aussi employé comme fongicide et dans la fabrication d'engrais phosphatés. Le soufre est utilisé également dans la fabrication des allumettes et des feux d'artifice.
Les sulfites sont employés pour blanchir le papier et les fruits secs.
Le thiosulfate de sodium ou d'ammonium est employé comme agent de fixage en photographie. Les sels d'Epsom, le sulfate de magnésium, peuvent être employés comme laxatif, comme additif de bain, comme exfoliant ou comme source de magnésium pour la croissance des plantes.
Rôle biologique
Les acides aminés cystéine, méthionine, homocystéine et taurine contiennent du soufre, de même que quelques enzymes communs à toutes les cellules vivantes.
Les liaisons disulfure entre polypeptides jouent un rôle très important dans l'assemblage et la structure des protéines.
Quelques types de bactéries emploient le sulfure d'hydrogène (H2S) au lieu de l'eau comme donneur d'électron dans un processus semblable à une photosynthèse primitive.
Du soufre est absorbé du sol par les plantes sous forme d'ion sulfate.
Le soufre inorganique est présent dans les centres fer-soufre des métalloprotéines et le soufre est le ligand du site CuAi de l'oxydase du cytochrome c.
Histoire
Le soufre (çulbâri, signifiant ennemi du cuivre en sanskrit) ; sulphur, sulfur ou sulpur en latin) est connu depuis l'Antiquité. Homère mentionna le soufre comme « éloignant la vermine » au IXe siècle av. J.-C. et en -424, une tribu détruisit les murs d'une ville en brûlant un mélange de charbon, de soufre et du goudron sous ses murs.
Dioscoride le décrit comme un corps jaune facilement réduit en poudre, qui brûle avec une petite flamme bleue accompagnée d'une fumée irritante utilisée par les militaires pour faire fuir l'ennemi.
Aux environs du XIIe siècle, les Chinois inventèrent la poudre à canon en le mélangeant avec du salpêtre (nitrate de potassium, KNO3) et du charbon.
Les premiers alchimistes ont donné au soufre son propre symbole alchimique qui était un triangle au-dessus d'une croix. Par expérimentation, ces alchimistes savaient que le mercure pouvait être combiné avec du soufre. Vers la fin des années 1770, Antoine Lavoisier aida à convaincre la communauté scientifique que le soufre était un élément et non pas un composé.
Le « foie de soufre » utilisé pour solubiliser des métaux, dont l'or était la « combinaison de l'alkali fixe avec le soufre »
Sources de soufre
Le soufre se trouve naturellement en grande quantité, composé à d'autres éléments sous forme de sulfures (par exemple : la pyrite) le cinabre, la galène, la sphalérite et la stibine) et de sulfates (par exemple : le gypse, la barite, les vitriols). On le trouve sous forme libre au niveau des sources chaudes, les fumerolles et plus généralement dans les gaz volcaniques.
Cet élément se trouve aussi en petites quantités dans le charbon et le pétrole, qui produisent de l'anhydride sulfureux lorsqu'ils brûlent. Des normes sur les carburants exigent de plus en plus que le soufre soit extrait des combustibles fossiles, parce que l'anhydride sulfureux se combine avec l'eau présente dans l'atmosphère (gouttelettes de pluie) pour produire les pluies acides. Ce soufre extrait est alors raffiné et représente une grande partie de production de soufre.
Il est également extrait le long de la côte du golfe du Mexique, suivant le procédé Frash : de la vapeur d'eau à 160 °C est injectée dans le gisement de soufre, ce qui le fait fondre. De l'air comprimé est ensuite injecté dans le puits pour faire remonter le soufre fondu à la surface.
Pour les grandes quantités, le soufre est transporté par voie maritime sur des navires spécialisés appelés soufriers