Pirita: Sulfuro de Hierro (FeS₂).

Para saber un poco más sobre el mineral podemos añadir los siguientes datos:
Su nombre deriva de la palabra griega "fuego" y alude a la capacidad de desprender chispas que se producen cuando se golpea con fuerza dicho mineral con un objeto metálico. Su color dorado hace que haya gente inexperta que lo confunda con el oro y es por eso que en algunos lugares se la conozca como "Oro de Gato" o "el Oro de los Locos" o "el Oro falso", y que ha provocado a lo largo de la historia muchos desencuentros con gente que decía haber descubierto fabulosas minas que no lo eran, claro.

La pirita es empleada para la obtención de ácido sulfúrico, polvo de pulir y usada como mena de hierro. De aquí viene la explicación de por qué genera un pH ácido en los ríos, sabiendo que a partir de ella se obtiene acido sulfúrico.

Bien, pues ya sabemos que lo que se conoce como pirita es Sulfuro de Hierro. Ahora vamos a analizar cómo se genera ácido sulfúrico a partir de este compuesto. El proceso es el siguiente:

La pirita se descompone en óxido de hierro y dióxido de azufre con la siguiente reacción:

4FeS₂  +  11O₂ =  8SO₂ + 2Fe₂O₃

Como vemos, esta reacción se produce en contacto con el oxígeno y a altas temperaturas. Para obtener ácido sulfúrico de forma industrial lo que haríamos sería la tostación de la pirita, es decir, quemarla en presencia de oxígeno a altas temperaturas, aunque el proceso no es muy rentable en la actualidad y su uso es prácticamente nulo. Debo aclarar el tema de la temperatura, porque muchos de vosotros estaréis pensando que en la zona afectada la temperatura no es alta (cuando hablo de altas temperaturas me refiero a 500–1000ºC). Toda reacción química depende de la temperatura según la ecuación de Arrhenius:

En esta ecuación la k es la constante cinética de la reacción química y, como podemos ver, si aumento la temperatura la constante aumenta, por lo tanto la velocidad de reacción también lo hace. Lo que quiero decir con esto es que aunque no se alcancen altas temperaturas la reacción se lleva a cabo aunque sea más lentamente. Lo que realmente nos dice si la reacción se lleva a cabo o no es la Termodinámica, la cinética sólo nos indica la velocidad con la que se produce.

Pues vemos que como la temperatura es baja la cinética no va ser muy rápida (por suerte), ya que si aumentara la temperatura los problemas serían mayores.

En conceptos termodinámicos no me voy a meter muy a fondo, porque entonces el artículo se puede alargar muchísimo y creo que nadie lo leería. Sólo decir que existe lo que se llama energía libre de Gibbs (G), y que si es negativo significa que la reacción es espontánea. En este caso, y si mis cálculos no fallan (nunca lo hacen) es negativa, luego la reacción es espontánea.

Por lo tanto, y a modo de resumen, tenemos que la reacción se va a producir y va a transcurrir de forma lenta. Entonces, lo que tenemos es dióxido de azufre y óxido de hierro (III). Vamos a analizar estas dos sustancias que se nos han producido.

El óxido de hierro es lo que produce en el agua ese color marrón muy oscuro que se asemeja a un río crecido. Este compuesto es insoluble en agua, por lo que se queda en suspensión mientras la corriente es fuerte, y se deposita en las zonas más tranquilas en las que ésta amaina.

No es un compuesto muy peligroso pero causa irritación en los ojos, y desde luego si bebemos el agua puede llagar a ser venenoso en determinadas concentraciones. ¡Luego no es nada bueno que se encuentre en las aguas de nuestros ríos! ¡Seguro que el Eume tiene una concentración bastante alta! ¡Deberíamos comprobarlo!.

Eso por una parte, ahora lo que tenemos es el dióxido de azufre. Este es un compuesto gaseoso del que parte se va a la atmósfera y parte queda en la tierra atrapado. Es el causante de la lluvia ácida en zonas próximas a centrales térmicas de carbón, ya que los carbones españoles, por desgracia, suelen tener un contenido en azufre bastante alto y por lo tanto se nos forman grandes cantidades de óxidos de azufre. Este compuesto se combina con el agua de la lluvia y nos genera el ácido sulfúrico. Ya tenemos el causante de nuestro pH ácido.

Veamos cómo se genera el acido sulfúrico:

2 SO₂ + O₂ = 2 SO₃
SO₃ + H₂O = H₂SO₄

Y aquí tenemos nuestro ácido sulfúrico que tanta guerra nos da.

Bien, pues el ácido sulfúrico es un ácido fuerte que en agua se disocia totalmente en H+ y [SO3]- . Lo que hace que el pH del agua disminuya es la concentración de protones H+ que este ácido proporciona. Para saber cómo afecta al pH, lo primero es saber qué es el pH, por lo tanto vamos a definirlo brevemente:

Podemos definir el pH como el menos logaritmo o logaritmo negativo en base 10 de la concentración de protones:

pH= - log [H+]

Por lo tanto, si aumenta la concentración de protones vemos que el pH baja porque es un logaritmo negativo y entonces nos vamos a valores de pH ácidos. Cuanto más sulfúrico se nos forme, más protones tenemos en el agua y el pH baja más. Aquí adjunto una tabla con valores de pH típicos:

La única forma de aumentar el pH de las aguas es añadir una base. Por ejemplo:

NaOH (hidróxido sódico)
Acido + base - sal + agua
H₂SO₄ + NaOH  NaSO₄ + H₂O

Lo que conseguimos es lo siguiente: el hidróxido sódico es una base fuerte que se disocia totalmente en agua proporcionando Na+ y OH-. Por lo tanto el H+ y el OH- se combinan dando agua luego pH neutro.

OH- + H+H₂O

Entonces podemos controlar la situación añadiendo tanto hidróxido sódico como sulfúrico se me forme. También existen determinadas bacterias que intervienen en la oxidación de las piritas. En concreto la bacteria del género Acidithiobacillus (antes llamadas Thiobacillus), Acidithiobacillus Ferrooxidans. En este aspecto no me meto porque habría que analizar el metabolismo de la misma y ver a qué velocidad es capaz dicha bacteria de oxidar las piritas.

Un saludo.