گوگرد یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن S و عدد اتمی آن ۱۶ میباشد. گوگرد یک نافلز فراوران بی‌بو ، بی‌مزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل کریستالهای زرد رنگ که در کانی‌های سولفید و سولفات بدست می‌آید شناخته شده می‌باشند. گوگرد یک عنصر حیاتی و لازم برای تمامی موجودات زنده است که مورد نیاز اسید آمینه‌ها و پروتئین‌ها میباشد. این عنصر به صورت اولیه در کودها استفاده می‌شود ولی بصورت گسترده تر در باروت ، ملین ها ، کبریت ها و حشره کش ها بکار گرفته می‌شود.
گوگرد که همان سولفور نام دارد در جدول تناوبی در سمت چپ کلر، زیر اکسیژن و بالای سلنیوم جای گرفته‌است.نماد شیمیایی آن S و عدد اتمی آن ۱۶ است. اکتشاف این عنصر به پیش از تاریخ بازمی‌گردد.
گوگرد یک نافلز بدبو، بدمزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل بلورهای زرد رنگ موجود است. گوگرد ازبین برنده کک و و برای کود و کشاورزی مفید است. گوگرد عنصری مهم برای همهٔ موجودات زنده است؛ برای نمونه می‌توان به حضور گوگرد در ساختار اسید آمینوها و پروتئین‌ها اشاره کرد. این عنصر به صورت اولیه در کودها استفاده می‌شود؛ ولی به صورت گسترده‌تر در باروت، ملیّن‌ها، کبریت‌ها و حشره‌کش‌ها نیز به کار گرفته می‌شود.
این ماده بسیار ارزشمند در بسیاری از صنایع کاربرد دارد به طوری که روش های مختلفی برای افزایش میزان تولید سالانه آن در کشورها به کار می روند.
گوگرد به طور طبیعی در مواد غذایی نظیر ماهی، کلم، سیر، پیاز، کرفس، هویج، کاکائو، موسیر، تربچه، اسفناج، سویا، میگو، سیب زمینی، گوجه فرنگی، تخم مرغ، خرما و … وجود دارد. در حال حاضر عرضه این ماده در بازار برای مصارف مختلف، به میزان تقاضای مصرف کنندگان بستگی دارد و به شکل گوگرد پودری، گرانول ، میکرونیزه و مایع تولید می شود. در این مطلب اطلاعات لازم را در مورد این عنصر به دست خواهیم آورد.
اطلاعات
عدد اتمی (تعداد پروتون های هسته): ۱۶
نماد اتمی (در جدول تناوبی عناصر): S
وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۳۲.۰۶۵
تراکم: ۲.۰۶۷ گرم در سانتی متر مکعب
فاز در دمای اتاق: جامد است
نقطه ذوب: ۲۳۹.۳۸ درجه فارنهایت (۱۱۵.۲۱ درجه سانتیگراد)
نقطه جوش: ۸۳۲.۲۸ درجه فارنهایت (۴۴۴.۶ درجه سانتیگراد)
تعداد ایزوتوپ ها (اتم های همان عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۲۳
رایج ترین ایزوتوپ ها: S-32 94.99 درصد فراوانی طبیعی، S-33 0.75 درصد فراوانی طبیعی ، S-34 4.25 درصد فراوانی طبیعی ، S-36 (0.01 درصد فراوانی طبیعی
تاریخچه
گوگرد، که لاتین آن Sulpur است از زمانهای باستان استفاده شده بود. این عنصر با نام Brimstone در افسار پنجگانه کتاب مقدس آمده است. هومر نیز گوگرد حشره کش را در قرن ۹ قبل از میلاد ذکر کرده بود. در سال ۴۲۴ قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از ذغال و گوگرد سوزانیده و خراب کرده اند. زمانی نیز در قرن ۱۲ در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیوم KNO3 کربن و گوگرد بود کشف شد. کیمیا گران برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفتن یودند. این کیمیا گران از روی تجربه میدانستند که عنصر جیوه می تواند با گوگرد ترکیب شود. در اواخر دهه ۱۷۷۰ Antoine Lavoaisier مجوز علمی را فراهم می کند که متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است نه یک ترکیب.
گوگرد که نام انگلیسی آن گوگرد را از زمان استفاده از بوستون در بودجه استفاده کرده است. این عنصر با نام بریمستون در اسفار پنجگانه کتاب مقدس آمده است. در سال ۴۲۴ قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از زغال و گوگرد سوزانیده و خراب کرده اند. در قرن ۱۲ در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیم KNO3 کربن و گوگرد بود کشف شد.
کیمیاگران برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته شده است. این کیمیاگران از روی تجربه تجربه کردند که عنصر جیوه را با گوگرد ترکیب می کند.
سوگند یا سئوکند در اصل به معنای گوگرد بوده است. در دوران گذشته یکی از روشهای اثبات نهایی اتابام یا برائت متهم ، خوراندن آب گوگرد به آنها بوده است. چنانچه متهم بعد از خوردن گوگرد یا همان سوگند زنده شد ، حکم به برائت وی را داد. اصطلاح سوگند خوردن که تحت تأثیر شخص در صحت گفته شده است ، در اصل از همان آیین گرفته شده است.
در اواخر دهه ۱۷۷ آن توان لاووازیه مجازی علمی دارد را متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است و نه یک ترکیب
پیدایش
گوگرد، به صورت طبیعی در مقادیر زیاد به صورت ترکیبی با سایر عناصر به صورت سولفید (مانند: پیریت) و سولفات مانند «گچ» می شود و به صورت آزاد نزدیک می شود چشمه های آب گرم و آتش آتش فشانی و معادنی نظیر Cinnabar Galena و Sphalerite بدست می آید. این عنصر در مقادیر کم نیز از ذغال سنگ و نفت است که در هنگام سوختن دی اکسید گوگرد تولید می کند بدست می آید. استانداردهای سوختی بصورت فزاینده ای به گوگرد برای استخراج سوختهای فسیلی نیاز دارند. چرا که دی اکسید گوگرد با قطرات آب ترکیب شده و باعث بوجود آمدن باران اسیدی می شود. این گوگرد استخدام شده بعد از پالیش یکی از بیشترین ذخایر تولید گوگرد را به خود اختصاص داده است. این گوگرد در ساحل US Gulf با پمپاژ آب داغبه ذخایر گوگردی باعث می شود گوگرد شود که گوگرد به سطح زمین پمپ شود
گوگرد با وجود مهمتری مشتاق خود یعنی اسید سولفوریک یکی از مهمترین عناصر مواد خام صنعتی است که برای هر قسمت از صنعت خاص بسزایی دراد. تولید اسید سولفوریک مهمترین استفاده از گوگرد است و اسید سولفوریک را به عنوان شاخصی برای جوامع توسعه یافته صنعتی در نظر گرفته می شود. سال تولید بیشتر ایالات متحده بیشتر از هر عنصر دیگری که اسید سولفوریک تولید می کند.
کاربرد گوگرد در صنعت
لاستیک سازی، صنعت بزرگی است که از مواد اولیه متفاوتی برای تولید لاستیک استفاده می کند. یکی از مهم ترین ترکیباتی که در ساخت لاستیک به کار می رود، گوگرد است. این عنصر در واکنش های افزایش زنجیره های درشت مولکول های پلیمری در لاستیک شرکت می کند. برای اینکه لاستیک های مرغوب تری تولید شوند، این عنصر در شکل پلیمری به مخلوط اولیه لاستیک سازی اضافه می شود.
یکی دیگر از کاربردهای گوگرد، استفاده از آن برای تولید کودهای شیمیایی است. این عنصر همراه با اسید سولفوریک به خاک اضافه می شود و پس از اینکه با کربنات کلسیم خاک واکنش داد، یون کلسیم را آزاد می کند. کلسیم آزاد شده توسط یون های سدیم جایگزین می شود و زمینه را برای نفوذ آب به گیاه فرآهم می سازد. از طرفی دیگر، افزایش این ماده به خاک های کشاورزی، میزان جذب عناصر مغذی گیاه نظیر فسفر، آهن و منگنز، به ویژه در خاک های آهکی توسط گیاهان افزایش می یابد. به این ترتیب، امکان کشت محصولات کشاورزی مرغوب با استفاده از این ترکیب عنصری میسر خواهد بود.
یکی دیگر از کاربردهای بسیار مهم گوگرد در صنعت، استفاده از آن برای تولید انواع مواد شوینده، صابون و محصولات مراقبت از پوست و مو است. صابون های گوگردی که در داروخانه ها موجود هستند با استفاده از این ماده تهیه شده اند. این محصولات دارای خاصیت ضد باکتریایی و ضد قارچی هستند و می توانند مشکلات پوستی را بر طرف کنند.
گوگرد در چه موادی یافت می شود؟
ترکیبات شیمیایی زیادی وجود دارند که عنصر گوگرد در ساختار مولکولی آن ها وجود دارد. ترکیباتی نظیر هیدروژن سولفید در گاز طبیعی تصفیه نشده وجود دارد. نفت خام نیز از نظر وجود این عنصر به دو دسته اصلی تقسیم بندی می شود؛ دسته اول، نفت خام سنگین نام دارد که مقدار گوگرد در آن بیش از ۱% است و معمولاً در مناطق شمال آمریکا، کانادا و جنوب آمریکا، ونزوئلا و … یافت می شود؛ دسته دوم، نفت خام سبک نام دارد که میزان این عنصر در آن کمتر از حدود ۱% است و معمولاً در مناطق مرکزی و شرقی آفریقا وجود دارد.
دسته دیگری از ترکیباتی که گوگرد در آن ها وجود دارد، نمک های سولفات هستند. اسید سولفوریک، سولفات آمونیوم، سولفات مس و … نمونه هایی اسن مواد هستند. زغال سنگ حاوی مقادیر زیادی گوگرد است. این عنصر همراه با مواد آلی در زغال سنگ وجود دارد. این عنصر در مرحله پخت کک به صورت گاز دی اکسید گوگرد از کوره ها جمع آوری می شود. در ادامه این فرآیند، گاز جمع آوری شده برای تولید اسید سولفوریک یا گوگردِ آزاد پودری شکل استفاده می شود.
اطلاعات ایمنی برای گوگرد
عنصر گوگرد، در دماهای بالاتر از ۲۳۳ درجه سانتی گراد به طور خود به خود آتش می گیرد؛ حتی غبارات این ماده نیز دارای خاصیت اشتعال پذیری است. هر گونه جرقه یا حرارت می تواند منجر به آتش گرفتن بسته های حاوی این ترکیب عنصری شود. به همین دلیل توصیه می شود بسته بندی های حاوی این محصول را در مکان خشک و خنک و به دور از هر منبع تولید گرما نگهداری کنید و همچنین انبار باید مجهز به سیستم تهویه مناسب باشد.
بهره‌برداری و تولید
ورود ذرات گرد و غبار گوگرد به درون سیستم تنفسی فرد موجب تحریک و سوزش آن می شود. اگر این ماده وارد محیط زیست شود به تدریج به اسید سولفوریک تبدیل می شود. در صورت تماس پودر این جامد زرد رنگ با پوست و چشم ها، محل تماس دچار سوزش و التهاب می شود. بهترین راه برای جلوگیری از آسیب های گوگرد، استفاده از لباس ایمنی کار است.
بر حسب نوع کانسارها ، گوگرد را هم به روش روباز و هم زیرزمینی را بد بد آورد. روش های استخراج و کانه آرایی گوگرد، با سایر مواد معدنی اختلاف دارد و روش و تکنولوژی مخصوص به خود را دارد.
در کانسارهای گوگرد طبیعی (آزاد) از روش معدنکاری سنتی جهت جذب این ماده معدنی استفاده می شود.
استخدام گوگرد از گنبدهای نمکی بیشتر با روش فراش Frasch انجام می شود. در این روش آب داغ را از طریق چاه به بخش گوگرد دار تزریق مخکنند ، سپس گوگرد را به صورت مختلف از داخل زمین به خارج از رانده انجام داد.
در مرحله فرآیند گوگرد، با استفاده از روش های مختلف پراییرسازی (تغلیظ) اقدام به مواد سازنده ماده معدنی استفاده می شود. این روش شامل موارد زیر است:
نسبی پرعیار سازی با فلوتاسیون و سپس پالیش گوگرد
ذوب توسط اتوکلاو ، قبل یا بعد از پرعیارسازی نسبی و سپس پالایش
ذوب و پالیش بدون پرعیارسازی نسبی و صاف کردن
تقطیر سنگ معدن در ظروف چدنی و اتصال آن در اتاق کندانسه در بیرون از محیط کوره و تهیه گوگرد در اتاق کندانسه (کاربرد در ژاپن)