SOUFRE
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L'élément soufre
Propriétés physico-chimiques
Le soufre possède un atome dont la couche externe contient six électrons. Cette couche se divise en deux sous-couches qui comprennent respectivement deux et quatre électrons. En faisant l'acquisition de deux électrons, le soufre se comporte comme un élément divalent électronégatif ; en perdant des électrons, il est électropositif. Il peut être alors tétravalent ou hexavalent. Le soufre retient moins bien que l'oxygène ses électrons de la couche externe ; il les partage volontiers avec d'autres éléments ou avec d'autres atomes de soufre. Il en résulte des molécules qui ont de 2 à 106 atomes de soufre. Celles-ci forment des chaînes ou des circuits élémentaires sans branches latérales. Le lien qui unit ces atomes était mal compris jusqu'à ces derniers temps. La spectroscopie par électrons apporte enfin un espoir de solution.
Le soufre solide se présente sous un grand nombre d'état allotropes. Comme le sujet est encore controversé, on ne citera ici que les allotropes bien établis.
Le soufre, lorsqu'il n'est pas composant de sulfures (comme la pyrite) ou de sulfates (comme le gypse), donne généralement de très beaux cristaux d'un jaune vif, rares et fragiles. À l'état natif, on le trouve et on l'exploite le plus souvent sous forme de concrétions qui peuvent...
Crédits : G. Mouly-Héras
Variétés allotropiques
Les cycles à six atomes forment des cristaux rhomboédriques (soufre ρ). Les cycles à huit atomes donnent lieu à une grande variété de cristaux : orthorhombiques, ou soufre α, forme habituelle du soufre stable jusqu'à 96 0C ; monocliniques, ou soufre β, qui est la forme stable courante entre 96 0C et le point de fusion du soufre (112 0C) ; cristaux monocliniques γ qui apparaissent dans certaines conditions en feuilles brillantes fondant à 106,8 0C. Chauffé jusqu'à l'obtention d'un liquide de haute viscosité, puis trempé et extrait au sulfure de carbone, le soufre donne un produit fibreux ou plastique. Le résidu correspond au soufre insoluble, ou soufre ω. Par action de l'hydrogène sulfuré sur l'acide sulfureux, on obtient un soufre colloïdal hydrophile ; par condensation de la vapeur de soufre dans l'eau, on obtient un soufre colloïdal hydrophobe. Le comportement du soufre à haute pression a été étudié par Percy W. Bridgman jusqu'à 98 kbar à température normale, et jusqu'à 49 kbar à 125 0C. On n'observe pas de modification de structure, mais les propriétés mécaniques sont altérées. La viscosité du soufre liquide varie avec la température comme l'indique la figure. L'accroissement brusque de viscosité est expliqué, selon les théories classiques des polymères, par la formation de longues chaînes de soufre. Le soufre liquide est un solvant qui a été utilisé comme milieu de réaction pour produire du soufre à partir d'hydrogène sulfuré et d'anhydride sulfureux. Le soufre gazeux est un mélange de molécules à deux, quatre, six et huit atomes. Les principaux solvants du soufre sont le sulfure de carbone, le benzène, le toluène, le chlorobenzène, l'aniline, la pyridine, le phénanthrène, le chlorure de soufre. Le soufre est un élément qui se combine à presque tous les autres. Avec l'hydrogène, il donne l'acide sulfhydrique, plus communément appelé hydrogène sulfuré. En pratique, on procède à 500 0C en présence d'un catalyseur. Le soufre réagit avec l'oxygène pour donner les oxydes SO, SO2, SO3, par exemple. Le SO4 est obtenu par l'action de l'ozone. On sait comment l'acide sulfurique est obtenu par la réaction de l'anhydride sulfurique SO3 avec l'eau. Avec le phosphore (rouge de préférence pour éviter les explosions), le soufre donne quatre corps. Avec le carbone, on obtient le sulfure de carbone (CS2) ; avec l'oxyde de carbone, l'oxysulfure COS. Le soufre se combine au silicium, au germanium, à l'étain et, bien entendu, à tous les métaux pour donner des sulfures. Cependant, la combinaison avec l'or ou l'iridium n'est pas directe. L'importance de la réaction du soufre avec les corps organiques est grande : plusieurs aminoacides essentiels contiennent du soufre, la synthèse des protéines suppose un pont —S—S—, la vitamine B contient du soufre. Les carences en soufre des animaux et des plantes sont connues.
Le physicien américain Percy Williams Bridgman (1882-1961). Il obtient le prix Nobel de physique en 1946, pour ses travaux sur les propriétés de la matière soumise à de très hautes pressions,
Crédits : Hulton Getty
Viscosité du soufre en fonction de la température
Crédits : Encyclopædia Universalis France
Industrie du soufre
Le soufre industriel, qui se présente le plus souvent sous forme de paillettes solides [...]
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Écrit par :
- Fernande CHATAGNER : maître de recherche au C.N.R.S.
- René LECLERCQ : vice-président de l'Institut International du soufre
- Noël LOZAC'H : doyen honoraire de la faculté des sciences de Caen, professeur émérite de l'université de Caen
- Serge MASSON : directeur de recherche au C.N.R.S., Caen
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Autres références
« SOUFRE » est également traité dans :
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MATIÈRE (physique) - Transitions de phase
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NUCLÉAIRE (PHYSIQUE) - Isotopes
Dans le chapitre « Système 34S/32S » : […] Le soufre des météorites a une composition quasi constante ; d'une manière générale, l'oxydation (à l'état de sulfates) conduit à un enrichissement en 34 S, et la réduction (formation de sulfure) à l'inverse. Tout ce qui a été dit pour 13 C/ 12 C s'applique ici (fig. 1c), particulièrement le rôle de l'activité microbienne, d'une part, et celui du tampon océanique, d'autre part. Le rapport 34 S/ 3 […] Lire la suite
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11 mars 1997 France. Mise en place de la circulation alternée à Paris en cas de forte pollution
Cette mesure interviendra lorsque la pollution risquera de dépasser le niveau 2 du dispositif d'alerte – qui en compte trois – pour l'un des trois principaux polluants : dioxyde de soufre, dioxyde d'azote et ozone. Cette mesure est prise en application de la loi sur l'air adoptée en décembre 1996. […] Lire la suite
Pour citer l’article
Fernande CHATAGNER, René LECLERCQ, Noël LOZAC'H, Serge MASSON, « SOUFRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/soufre/