Sulfuro de calcio (CaS): estructura, propiedades, obtención, usos
El sulfuro de calcio es un sólido inorgánico formado por el elemento calcio (Ca) y el elemento azufre (S), de fórmula química es CaS. Es un sólido blanco amarillento soluble en agua, que se encuentra en la naturaleza en algunos volcanes y en algunos meteoritos en forma de un mineral denominado oldhamita.
El CaS al disolverse en agua forma diversos compuestos debido a que el ion sulfuro S2- se convierte en ion SH– y se forman iones OH–. La solución resultante es alcalina. Este compuesto se utiliza como base para compuestos luminiscentes o que producen luz visible bajo ciertas condiciones. Estos materiales también se usan en pinturas luminosas.
El CaS se ha considerado como posible medicamento para tratar problemas del corazón y los vasos sanguíneos como la hipertensión o presión alta, la cual es una enfermedad que afecta gran parte de la población mundial.
Con el sulfuro de calcio se pueden obtener otros compuestos como el nitrato de calcio y el carbonato de calcio. Debe manejarse con precaución y en contacto con la humedad de la atmósfera puede producir H2S el cual es muy tóxico.
Índice del artículo
- 1 Estructura
- 2 Nomenclatura
- 3 Propiedades físicas
- 4 Propiedades químicas
- 5 Obtención
- 6 Usos
- 7 Riesgos
- 8 Referencias
El sulfuro de calcio es un compuesto altamente iónico formado por un ion calcio Ca2+ y un ion sulfuro S2-.
Cristaliza en una estructura cúbica como la sal de roca.
- Sulfuro de calcio
Sólido cristalino blanco amarillento, cristales cúbicos como los del cloruro de sodio.
72,144 g/mol
2528 ºC
2,59 g/cm3
Soluble en agua. Insoluble en etanol.
Al disolverse en agua el CaS se separa en sus iones calcio Ca 2+ y sulfuro S2-. Este último en agua toma un protón y se convierte en el ion hidrosulfuro SH– liberando un ion hidroxilo OH–.
S2- + H2O ⇔ SH– + OH–
Por lo tanto las soluciones de sulfuro de calcio CaS son alcalinas (tienen pH básico) y no poseen iones S2- sino SH–.
Solo en el caso de que se agregue a la solución una gran cantidad de álcali como hidróxido de sodio NaOH el equilibrio se desplaza hacia la formación de iones sulfuro S2-.
El SH– puede tomar otro protón H+ del agua, formando sulfuro de hidrógeno, el cual es un compuesto muy tóxico.
SH– + H2O ⇔ H2S + OH–
Por ello en agua se forman pequeñas cantidades de H2S y al estar expuesto a la humedad del ambiente el CaS desprende un olor desagradable típico del sulfuro de hidrógeno.
El resultado de las reacciones en agua anteriormente indicadas es que se forman Ca(SH)2, Ca(OH)2 y Ca(SH)(OH).
CaS + H2O → Ca(SH)(OH)
Ca(SH)(OH) + H2O → Ca(OH)2 + H2S
Las mismas reacciones que ocurren en agua hacen que el CaS reaccione con ácidos formando H2S.
CaS + 2 HCl → CaCl2 + H2S
Si se calienta una solución de sulfuro de calcio con azufre se obtienen los iones polisulfuro S42- y S32-.
Si se calienta el CaS en aire seco u oxígeno puro el compuesto se oxida a sulfito de calcio CaSO3 y luego a sulfato de calcio CaSO4:
2 CaS + 3 O2 → 2 CaSO3
2 CaSO3 + O2 → 2 CaSO4
Con agentes oxidantes como clorato de potasio KClO3, nitrato de potasio KNO3 o dióxido de plomo PbO2 ocurren reacciones violentas.
El sulfuro de calcio puede prepararse calcinando (calentando a muy alta temperatura) los elementos calcio (Ca) y azufre (S) en atmósfera inerte, es decir, que no estén presentes por ejemplo ni oxígeno ni vapor de agua.
Ca + S + calor → CaS
También puede obtenerse calentando sulfato de calcio CaSO4 con carbón:
CaSO4 + 2 C → CaS + 2 CO2
Sin embargo, en este último caso no se obtiene un CaS puro, pues reacciona adicionalmente con el CaSO4 formando CaO y SO2.
También se genera CaS quemando desechos de carbón.
El CaS se encuentra presente de forma natural en el mineral oldhamita. Este es un componente de algunos meteoritos y tiene importancia por las investigaciones científicas que se realizan sobre el sistema solar.
Se cree que la oldhamita se formó por condensación en la nebulosa que originó el sistema solar. También está presente en los volcanes.
Además el sulfuro de calcio se produce naturalmente por la reducción del CaSO4 (yeso) posiblemente por la acción de bacterias.
Uno de los usos más extendidos del sulfuro de calcio ha sido como base para compuestos luminiscentes. Estos son sustancias que emiten luz visible bajo ciertas circunstancias.
En los compuestos luminiscentes de CaS este actúa como base y se añaden activadores a la estructura como por ejemplo cloruros de ciertos elementos como cerio (Ce3+) y europio (Eu2+).
El material resultante de la unión del CaS y el activador se utiliza por ejemplo en pantallas de tubos de rayos catódicos que conforman las antiguas pantallas de los ordenadores o computadoras o antiguos aparatos de TV.
También se emplean en las actuales lámparas de diodos emisores de luz, o LED (siglas del inglés Light-Emitting Diodes).
Estos materiales también son utilizados en pinturas luminosas y barnices.
El sulfuro de calcio ha sido considerado en estudios medicocientíficos como fármaco para tratar la hipertensión arterial (presión alta en las arterias). Esta es una enfermedad que afecta el sistema cardiovascular de muchas personas (corazón y vasos sanguíneos).
Se considera el CaS como un “donante” de H2S. Este juega un rol importante en la regulación del tono o fuerza de los vasos sanguíneos, por lo que la administración de CaS podría ser un posible remedio para tratar la hipertensión.
El sulfuro de calcio permite preparar otros compuestos como por ejemplo el nitrato de calcio Ca(NO3)2:
CaS + 2 HNO3 → Ca(NO3)2 + H2S
También se ha utilizado para obtener carbonato de calcio CaCO3. Para ello se somete una solución acuosa de CaS a carbonatación con CO2:
CaS + H2O + CO2 → H2S + CaCO3
El sulfuro de calcio también se emplea como aditivo para lubricantes y como agente de flotación en la extracción de minerales.
El sulfuro de calcio puede causar irritación de la piel, de los ojos y del tracto respiratorio. Debe manipularse con precaución y con implementos de seguridad adecuados.
Es un compuesto muy tóxico para la vida acuática, por lo que es peligroso para dichos ambientes.
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