آشنایی با عنصر گوگرد
عنصر گوگرد از عناصر شیمیایی جدول تناوبی بوده و با نماد شیمیایی S شناخته می شود. عدد اتمی عنصر گوگرد ۱۶ و عدد جرمی آن تقریبا ۳۲ است. عنصر گوگرد نافلز بوده و در گروه ۱۶ و تناوب سوم جدول مندلیف قرار گرفته است. خواص عنصر گوگرد از نافلز بودن این عنصر به دست می آید. از کاربرد عنصر گوگرد می‌توان به مصرف در کشاورزی اشاره نمود. ویژگی انواع گوگرد منجر به استفاده های گسترده از این ماده در مصارف صنعتی مختلف شده است. ایزوتوپ عنصر گوگرد نیز شناخته شده و در ادامه مقاله بررسی می‌گردد. انواع عنصر گوگرد با بیش از ۳۰ آلوتروپ شناسایی شده اند. منابع عنصر گوگرد در طبیعت به وفور یافت شده و کانسارهای بسیاری از این ماده کشف شده است. عنصر گوگرد نافلزی چند ظرفیتی بوده و بیشتر به شکل بلور هایی زرد رنگ یافت می شود.
ویژگی عنصر گوگرد عنصر شماره ۱۶ جدول تناوبی
عنصر گوگرد نافلزی به رنگ زرد کمرنگ است. این ماده بسیار سبک و نرم است و هنگام ترکیب با هیدروژن بوی مشخصی شبیه بوی تخم مرغ فاسد شده دارد. شعله عنصر گوگرد به شکل آبی رنگ سوخته و بوی عجیبی هم از خود ساطع می‌کند. جالب است بدانید که عنصر گوگرد در آب حل نمی شود. اما در دی سولفید کربن حل می شود. مدل اتمی بور برای عنصر گوگرد نیز تعریف شده است.
حالت های اکسیداسیون این عنصر ۲- و۲ + و ۴+ و۶ + است. ۲- و ۴+ کاهنده بوده و تمایل دارند به ۶+ که پایدار تر است برسند. حالت های ۴+ و ۶+ از قاعده هشت تایی پیروی نمی‌کنند. گوگرد در تمامی حالت های مایع، جامد و گاز اشکال چندگانه دارد که ارتباط بین آن ها به طور کامل شناخته نشده است. عنصر گوگرد کریستالی هم به صورت حلقه گوگردی S8 نشان داده می شود.
نیترید گوگرد پلیمری شبه فلز است و بنابراین مقداری خواص فلزی دارد و این در حالی است که هیچ گونه اتم فلزی در این ماده وجود ندارد. داشتن خواص نوری و الکتریکی غیر معمول از ویژگی این ماده است. گوگرد غیر متبلور با سرد کردن سریع کریستال گوگرد به دست می آید. اشعه ایکس مشخص نموده است که گونه غیر متبلور و بی نظم ممکن است در هر ساختار پیچشی ستاره مانند ۸ اتم داشته باشد.
عنصر گوگرد به دو حالت کریستالی بدست می آید: گوگرد هشت وجهی یا بلور مونو کلینیک که در دماهای معمولی نوع هشت وجهی پایداری بیشتری دارد.
انواع اشکال عنصر گوگرد
- پودر گوگرد میکرونیزه
- انواع گوگرد معدنی
- عنصر گوگرد به شکل کلوخه
- گوگرد گرانوله
- کود گوگرد آلی گرانوله
- پایه گوگرد نوع نفتی و گازی
- انواع گوگرد دانه بندی
-
منابع عنصر گوگرد
-
- زندگی بر روی زمین به دلیل وجود عناصر مختلف امکان پذیر بوده است. در دریاهای اولیه شرایط به گونه ای بود که واکنش های شیمیایی ساده توانستند اسیدهای آمینه را ایجاد کنند. اسید آمینه ای که اجزای سازنده زندگی است. به طور طبیعی این ماده را می توان در نزدیکی آتشفشان ها یافت. بسیاری از مواد معدنی سولفید شناخته شده است. پیریت و مارکایست سولفید آهن هستند. استیبین، سولفید آنتیموان است. گالن، سولفید سرب است. سینابار، سولفید جیوه و اسفالریت، سولفید روی است. دیگر سنگ معدن های سولفیدی، کالکوپیریت، بورنیت، پنلاندیت، میلریت و مولیبدنیت،گچ و نمک های اپسوم هستند.
- اما منابع اصلی گوگرد برای مصارف صنعتی سولفید هیدروژن گاز طبیعی است. کشور کانادا تولید کننده اصلی این ترکیب است. تولید عنصر گوگرد مدرن به طور کامل از فرآیند های مختلف تصفیه ای صورت می گیرد. این تصفیه برای حذف گوگرد از گاز های طبیعی، نفت و ماسه های قیری استفاده می شود.
- موجودات زنده همگی دارای گوگرد هستند. هنگام فسیل شدن گوگرد به محیط باز می گردد. در صورت سوختن سوخت های فسیلی تصفیه نشده، دی اکسید گوگرد می تواند وارد جو شود و باران اسیدی ایجاد کند. بنابراین فرآیند گوگرد زدایی از سوخت فرایند بسیار مهمی در بهبود محیط زیست است.
كانسارهاي سولفاتي :
اين كانسارها شامل مواد معدني نظير گچ و انيدريت بوده و از بزرگترين منابع گوگرد بشمار مي روند. از اين كانسارها مقدار محدودي گوگرد به صورت اسيد سولفوريك توليد مي شود. تكنولوژي موجود براي جداسازي گوگرد از اين منابع هنوز صرفه اقتصادي ندارد. گچ به عنوان باطله در توليد اسيدفسفريك از سنگ فسفات به مقدار زياد توليد مي شود و مي تواند دوباره تبديل به اسيدسولفوريك گردد.
•گازهاي طبيعي :
ئيدروژن سولفوره گازي در كانسارهاي گاز طبيعي نيز وجود دارد. از اين منابع گاز طبيعي تجاري استخراج مي گردد و گوگرد آزاد به عنوان محصول همراه بازيابي مي شود. اين نوع كانسارها از منابع بزرگ و در حال گسترش گوگرد محسوب مي شود. عمده اين كانسارها در كانادا، خاورميانه و به صورت كانسارهاي بزرگ در آمريكا، آلمان، ونزوئلا و روسيه وجود دارد.
•ماسه هاي قيري و نفتي :
گوگرد به صورت تركيب در كمپلكسهاي آلي موجود در ماسه هاي نفتي و قيري وجود دارد و جريان پالايش اين مواد، به صورت محصول جانبي يا همراه و به شكل گوگرد آزاد بازيابي مي شود. ذخاير بزرگ از اين ماسه ها در خاورميانه و كانادا وجود دارد و پتانسيل خوبي براي بازيابي گوگرد محسوب مي شود.
•زغال سنگ و شيل نفتي :
همراه كانسارهاي زغال سنگ و شيلهاي نفتي سولفورهاي آهني (پيريت) و تركيبات آلي گوگردي با غلظتهاي مختلف وجود دارد. مقادير كمي گوگرد از اين منابع امروزه در اروپا بازيابي مي شود. ايالات متحده و بعضي ديگر از مناطق دنيا داراي پتانسيل براي توليد گوگرد از اين نوع مي باشند.
•اقيانوس ها :
اقيانوسها يكي از بزرگترين منابع مطرح نشده گوگرد مي باشند. گوگرد در آب اقيانوسها به صورت سولفاتهاي محلول كلسيم، منيزيم و پتاسيم وجود دارد. مقدار آنها به 880 گرم در تن مي رسد. بدين ترتيب هر كيلومتر مكعب آب دريا داراي 860000 تن گوگرد به شكل سولفات است. ژيپس و انيدريت موجود در آب را نيز مي توان به اين رقم افزود. سولفاتهاي محلول از نظر كمي نسبت به مواد محلول در رديف دوم قرار دارند.
کاربرد عنصر گوگرد
گوگرد به صورت آزاد و به صورت ترکیبی موارد مصرف بسیاری دارد ولی بیشترین کاربرد آن برای ساخت ترکیبات شیمیایی و فراورده‌های میانی در چرخه صنعت را داراست.
- بیشترین مصرف گوگرد در سال‌های اخیر در صنایع کشاورزی و تهیه کود های فسفاتیک بوده است.
- پودر گوگرد از اجزای باروت است.
- گوگرد میکرونیزه برای جوشکاری لاستیک نیز به کار می‌رود.
- از گوگرد به عنوان ماده از بین برنده قارچ و همچنین ضدعفونی‌کننده و کود به کار می‌رود.
- عنصر گوگرد برای تهیه اسید سولفوریک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- از گاز گوگرد برای ساختن چندین نوع کاغذ، ماده سفیدکننده و به عنوان عایق الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد.
- فراورده های گوگردی در فرایند تولید کودهای فسفاتی به عنوان ماده ضد قارچ عمل می‌کند.
- سولفات ها در کاغذ های شستشو و خشک بار نیز کاربرد دارند.
- در ساخت کبریت و در آتش بازی نیز از پودر گوگرد به کار گرفته می‌شود.
- تیوسولفات آمونیوم یا سدیم به عنوان عامل ثابت‌کننده در عکاسی کاربرد دارد.
کاربرد عنصر گوگرد در کشاورزی
کاربرد این ماده در تولید کود های کشاورزی بسیار مورد استفاده است. مهم‌ترین شکل مصرف آن به صورت ترکیب معدنی کلسیم سولفات است. شکل عنصری این گوگرد، آب‌گریز است. بنابراین به طور مستقیم توسط گیاهان نمی تواند مصرف و جذب شود. باکتری های خاک با گذشت زمان قادرند تا این ماده را به مشتقات محلول در آب تبدیل کنند. تا قابل جذب توسط باشد. این عنصر عملکرد سایر مواد مغذی مورد نیاز گیاه از جمله نیتروژن و فسفر را افزایش می‌دهد.
لازم به ذکر است که تولید مواد گوگردی از طریق فرآیندهای بیولوژیکی، به صورت آب‌دوست طراحی می شود. این مواد قابلیت جذب بالایی توسط گیاه دارند.
کاربرد بیولوژیکی گوگرد
استفاده از خواص عنصر گوگرد برای تمام موجودات زنده ضروری است. این ماده به عنوان سولفات از خاک (یا آب دریا) توسط گیاهان و جلبک ها گرفته می شود. از این ماده جهت ساخت دو اسید آمینه ضروری مورد نیاز برای ساخت پروتئین استفاده می گردد. در برخی از آنزیم ها نیز از این عنصر استفاده می گردد. گوگرد و سولفات غیر سمی هستند. اما دی سولفید کربن، سولفید هیدروژن و دی اکسید گوگرد سمی هستند. سولفید هیدروژن بسیار خطرناک بوده و می تواند فلج تنفسی ایجاد کرده و منجر به مرگ شود.
هنگام سوختن زغال سنگ و روغن تصفیه نشده دی اکسید گوگرد تولید می شود. دی اکسید گوگرد در جو باعث باران اسیدی می شود. باران اسیدی می تواند باعث مرگ دریاچه ها شود.
