Cicle del sofre
El sofre és un element essencial per als organismes vius, ya que forma part d'alguns aminoàcits essencials (metionina i cisteina) aixina com de proteïnes i d'atres molècules clave com la coenzima A, a on es troba en forma reduïda (principalment com a grup sulfhidrilo) i el NADPH. Les plantas i atres productors primaris ho obtenen en la seua forma líquida, principalment com ion sulfat (SO42-) que, despuix de ser reduït s'incorpora a les seues proteïnes en forma sòlida. Els organismes que ingerixen estes plantes ho incorporen a la seua volta a les seues pròpies proteïnes, passant d'esta forma als organismes del nivell trófico superior. En morir estos, el sofre és emés a l'atmòsfera com sulfur d'hidrogen o, també, pot ser oxidat per bactèries i microorganismes a formes que les plantes puguen assimilar (generalment sulfat) i els animals puguen digerir.[1]
Descripció general del cicle
[editar | editar còdic]La química del sofre té una gran influència en molts dels processos que tenen lloc tant en l'aire com en aigua sediment i biota. En l'atmòsfera predominen els processos d'oxidació que convertixen les espècies azufradas en estats d'oxidació més baixos en sulfat, a sovint com aerosols que actuen com núcleus de condensació en la formació de núvols. En la hidrosfera i sols, el sofre pot trobar-se en qualsevol dels estats d'oxidació típics de l'este element, des d'estats reduïts (-2) fins a estats molt oxidados (+6). És possible trobar-ho format part de numerosos composts inorgànics i orgànics. En forma reduïda es troba com a sulfur minerals (pirita, calcopirita i unes atres menas minerals) mentres que en la forma més oxidada es troba principalment com a algeps (CAS4 . 2H2O). També es troben sulfat en l'aigua oceànica i en aigües continentals, predominat sobre atres espècies azufradas quan les condicions són aeròbiques, pero en condicions anaerobio, les espècies que predominen són els sulfur.[2]
En general i en el seu conjunt, entre les principals espècies involucrades en el cicle del sofre, es troba el sulfur d'hidrogen (H2S), emés a l'atmòsfera per l'activitat volcànica o per la descomposició de les proteïnes en aminoàcits sulfurats, el dimetilsulfuro ((CH3)2)S), emés pels oceans com a conseqüència de l'activitat biològica dels microorganismes presents en l'aigua marina, els sulfur minerals, molt abundants en la naturalea i l'àcit sulfúric (H2SO4), el principal contribuent de la pluja àcida, aixina com els sulfat metàlics.[3]
Referent a l'aportació antropogénica al cicle del sofre, esta es realisa principalment a través de les emissions de diòxit de sofre (SO2), gas que s'emet a l'atmòsfera principalment per la crema de combustibles fòssils, especialment carbó i petròleu. Despuix de l'emissió a l'atmòsfera, el SO2 sofrix diferents processos d'oxidació, passant a formar àcit sulfúric, que és el principal responsable de la pluja àcida.
Processos microbiològics del cicle del sofre
[editar | editar còdic]La majoria dels processos naturals que tenen lloc en el cicle del sofre estan intervinguts i controlats per microorganismes i bactèries, especialment aquelles trasformaciones que tenen lloc en el mig terrestre i en el mig marí.
Descomposició de la matèria orgànica
[editar | editar còdic]El sofre present en la matèria orgànica pot trobar-se unit directament al carbono de les cadenes orgàniques d'alguns aminoàcits com la cisteina (HS-CH2-CHNH2-COOH) o la metionina (HO2CCH(NH2)CH2CH2SCH3), en les proteïnes que contenen estos aminoàcits i en alguns atres composts, en els que pot presentar-se com disulfuros orgànics. També pot presentar-se unit a l'oxigen, com sulfóxido o com derivats del àcit sulfónico.
En el cas de la descomposició de proteïnes en aminoàcits sulfurats, esta es porta a terme per mig de processos enzimàtics associats en una gran varietat d'espècies bacterianes i de foncs. La biodegradación dels aminoàcits azufrados pot produir composts orgànics volàtils com el metanotiol, (CH3SH) i el dimetildisulfuro (CH3-S-S-CH3) aixina com sulfur d'hidrogen (H2S). Este últim es forma a partir d'una gran varietat de composts orgànics. Una reacció típica i molt coneguda, que produïx H2S, és la conversió de la cisteína a àcit pirúvico catalizada per l'enzima cisteína-desulfhidrasa de les bactèries:[2]
___CHEM_0___
Mentres que els composts orgànics sulfurats en els que el sofre es troba unit a l'oxigen, la descomposició microbiana es fa via enzimes sulfatasas, que els convertixen en sulfat inorgànics
___CHEM_1___
Oxidació dels sulfur
[editar | editar còdic]Baix determinades condicions de pH i en mijos aerobios, els sulfur inorgànics i orgànics de cadena curta són relativament inestables i fàcils de oxidarse per mig de l'intermediació de certes bactèries de la família de Thiobacillus i Acidithiobacillus, presents en aigües, sediment i sols airejats.
___CHEM_2___
generant sulfat i acidificando el mig.
En fonts hidrotermales també es produïx l'oxidació dels sulfur, pero en este ambient es pot produir sofre elemental, ademés de sulfat minerals.[4] Les reaccions químiques són les següents:
___CHEM_3___
___CHEM_4___
mentres que les principals bactèries involucrades en l'oxidació, són: Thiomicrospira, Halothiobacillus i Beggiatoa. El sulfat produït generalment es combina en els ions de calci lixiviados per a formar algeps, que pot formar depòsits d'este mineral.
Reducció de sulfat
[editar | editar còdic]En ambients anaerobio i en abundant matèria orgànica, els sulfat poden passar a estats d'oxidació menors, comunament sulfur i en algunes ocasions a sofre elemental. Les condicions reductores dels sulfat poden presentar-se en sediment del fondo marí, els estuaris, zones pantanosas i inclús en llac. L'oxidació de la matèria orgànica present fa que estos mijos siguen pobres en oxigen, lo que favorix la reducció del sulfat, que és facilitada per l'activitat bacteriana present en el sediment. La més comuna de les bactèries involucrades en els processos de reducció del sulfat a sulfur és la Desulfovibrio desulfurisant, bactèria anaerobio que es desenrolla fàcilment a pH per baix de 5,5. Les reaccions que tenen lloc són:
___CHEM_5___
a on {CH2O} indica la matèria orgànica de forma generalisada. L'H2S generat és una substància tòxica per a la vida aquàtica, pero també pot reaccionar en numerosos metals, format sulfur metàlics insolubles que es depositen en els fondos marins. La reacció de reducció a sofre elemental és menys freqüent, encara que també és possible:
___CHEM_6___
En el mig marí també pot produir-se dimetilsulfuro per reducció dels sulfat. La producció d'est o atres gasos similars, és portada a terme pel plàncton marí i constituïx una atra important ruta d'emissió natural de composts sulfurats a l'atmòsfera i una important clau del cicle global del sofre.[2]
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ «Cicle del Sofre | La Guia de Química». quimica.laguia2000.com. Consultat el 2024-05-02.
- ↑ 2,0 2,1 2,2 VanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). Environmental chemistry: a global perspective, 2nd ed edició (en en), Oxford University Press, pp. 361-363. OCLC ocm60130425. ISBN 978-0-19-927499-4.
- ↑ Manahan, Stanley E. (2007). «Cap. 1.5 La matèria i els seus cicles», Introducció a la química ambiental, Reimpr edició, Barcelona: Reverté Eds. [o.a.], pp. 18-19. ISBN 978-84-291-7907-1.
- ↑ (2008) Microbial Sulfur Metabolism (en en), Springer Berlin Heidelberg. doi:10.1007/978-3-540-72682-1. ISBN 978-3-540-72679-1.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ciclo del azufre» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.