Ciclo del azufre

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Campus León

División de Ciencias e Ingenierías

Departamento de Ingenierías Química, Electrónica y Biomédica

Ingeniería Química Sustentable

Curso: Balance de Materia y Energía (IILI05012)

Profesor: José Antonio Reyes Aguilera

Proyecto 1

Integrantes:

Arenas Grimaldo Christian Mauricio

Flores Reyes Patricia

Mejía Cruz Roberto

Proyecto 7: Ciclo del Azufre

Introducción 

Formando parte de los proyectos asignados en la asignatura de balance de materia y energía, desarrollamos el proyecto 7 denominado “Ciclo del azufre”, este trabajo se centra en obtener y demostrar los conocimientos y técnicas necesarias para la realización del balance de materia sin reacción química dentro del proceso sucesivo que sufre el azufre en la naturaleza.

Analizando el azufre elemental. Es el décimo elemento mas abundante en el universo, es un frágil, amarillo, inodoro e insípido no metal que se encuentra en la sexta familia de la tabla periódica, debajo del oxígeno, tiene un número atómico de 16 (es decir, tiene 16 protones) y una masa atómica de 32 (suma de protones y neutrones) y en cuanto a su configuración electrónica se desarrolla: 1s22s22p63s23p4, teniendo 6 electrones de valencia y ocho estados de oxidación, demostrando esto la seria de formas químicas que puede tomar durante el ciclo del azufre.  

Demostrando la importancia del proceso. El ciclo del azufre y el elemento es tan diversos que trata ámbitos que van desde la producción del químico más abundante en la industria (Ácido Sulfúrico) o los aminoácidos esenciales hasta proveer de comida al mundo, siendo parte de los múltiples fertilizantes que se producen con base al azufre elemental y al trióxido de azufre o por el hecho de haber generado las primeras formas de vida en la tierra gracias a su composición.

Milisegundos después del big-bang el universo era un caldo de partículas elementales que dieron lugar a la materia del universo, cuando el universo ya se había enfriado significativamente y colapsaron las nubes de átomos dieron paso a las primeras estrellas, y dentro de ellas se realizo la producción de los elementos básicos para la vida, dentro de ellos el Azufre, los átomos que constituyen la vida, y que se formaron en las estrellas, se han reciclado en nuestro planeta y continúan haciéndolo por medio de diferentes procesos pero que están estrechamente relacionados con:
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1. El movimiento del magma que proviene del centro de la Tierra.
2. La tectónica de placas
3. Las reacciones que ocurren en la atmósfera debido al sol.

Las bacterias y arqueas (producidos en y debido al sulfuro de hidrógeno) fueron las primeras formas de vida que aparecieron en la Tierra hace 3800 millones de años, y con el paso del tiempo, evolucionaron hasta cambiar la química del planeta dando lugar a los ciclos biogeoquímicos, que son la razón fundamental de la existencia de la vida en el planeta Tierra, tal y como la conocemos hoy en día.

Dependiendo del enfoque del que sea visto el ciclo del azufre, se pueden estudiar las transformaciones parciales que sufre, y como es evidente, explica múltiples conceptos de balance de materia, conservación de energía y reacciones químicas pero, además de definir estos conceptos, es dentro de los proyectos asignados uno de los de mayor importancia y de mas perspectivas para analizar y profundizar dentro de el.

Objetivos:

• Realizar un balance de materia satisfactorio y resolver las incógnitas planteadas por el proyecto  
• Adquirir conocimientos acerca del ciclo del azufre y sus distintas aplicaciones
• Concentrar la información y dar resultados acerca de este fenomeno.  

Marco teórico:

El ciclo de azufre contiene procesos atmosféricos y terrestres. Dentro de la porción terrestre, el ciclo comienza con la erosión de las rocas, liberando el azufre almacenado. El azufre entra en contacto con el aire donde se convierte en sulfato (SO4). [pic 3]

El sulfato es absorbido por plantas y microorganismos y se convierte en formas orgánicas; los animales luego consumen estas formas orgánicas a través de los alimentos que comen, moviendo el azufre a través de la cadena alimenticia. A medida que los organismos mueren y se des-componen, parte del azufre se libera nuevamente como un sulfato y algunos ingresan a los tejidos de los microorganismos.

También hay una variedad de fuentes naturales que emiten azufre directamente a la atmósfera, incluidas las erupciones volcánicas, la descomposición de la materia orgánica en los pantanos y las llanuras mareales, y la evaporación del agua.

El azufre finalmente vuelve a la Tierra o cae en forma de lluvia. Del mismo modo se tiene una pérdida continua de azufre del escurrimiento del ecosistema terrestre, este ocurre a través del drenaje en lagos y arroyos, y finalmente en los océanos. El azufre también entra al océano a través de la lluvia de la atmósfera a la Tierra. Dentro del océano, se producen algunos ciclos de azufre a través de las comunidades marinas, el azufre se mueven a través de la cadena alimentaria y una porción de este azufre se emite a la atmósfera desde el rocío de mar. El azufre restante se pierde en las profundidades oceánicas, combinándose con el hierro para formar sulfuro ferroso que es responsable del color negro de la mayoría de los sedimentos marinos.

¿Como es el ciclo industrial del azufre?

Hablar acerca del proceso de azufre industrial, nos provee diversos conocimientos que posteriormente nos permitiría comparar con el proceso natural de producción de azufre y mantener el objetivo de la asignatura de analizar procesos químicos industriales en general.

En las industria, se busca la recuperación del azufre elemental y la gran mayoría del este se recupera del gas natural y el petróleo, que contienen sulfuro de hidrógeno y una amplia variedad de compuestos orgánicos que contienen azufre (como ejemplo CH3SH), Estos deben retirarse antes de que el gas natural y el petróleo se puedan utilizar como materia prima para la industria química, ya que contaminan los catalizadores que se utilizan en los diversos procesos para fabricar productos químicos. Igualmente, tienen que ser eliminados si el gas natural o el petróleo se van a utilizar como combustible. De lo contrario, grandes cantidades de dióxido de azufre, un contaminante muy peligroso, se liberarán en la atmósfera cuando se quemen los combustibles.
Los compuestos orgánicos de azufre se convierten en sulfuro de hidrógeno por reducción con hidrógeno de la siguiente forma:

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