SOUFRE

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.

Concrétions de soufre natif

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

Afficher

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.

Percy Bridgman

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

Afficher

Soufre : viscosité

Viscosité du soufre en fonction de la température 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

Industrie du soufre

Le soufre industriel, qui se présente le plus souvent sous forme de paillettes solides [...]

1  2  3  4  5 …
pour nos abonnés,
l’article se compose de 11 pages

Médias de l’article

Concrétions de soufre natif
Crédits : G. Mouly-Héras

photographie

Percy Bridgman
Crédits : Hulton Getty

photographie

Soufre : viscosité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Soufre : pays producteurs
Crédits : Encyclopædia Universalis France

tableau

Afficher les 11 médias de l'article