گوگرد

Sulfur

عمومی   نام, علامت اختصاری, شماره Sulfur, S, 16 گروه شیمیایی نافلز گروه, تناوب, بلوک 16 (VIA), 3 , p جرم حجمی, سختی 1960 kg/m3, 2 رنگ زرد لیمویی

خواص  اتمی       وزن اتمی 32.065 amu شعاع اتمی (calc.) 100 (88) pm شعاع کووالانسی 102 pm شعاع واندروالس 180 pm ساختار الکترونی Ne]3s2 3p4] e- بازای هر سطح انرژی 2, 8, 6 درجه اکسیداسیون (اکسید) ±2,4,6 (اسیدقوی ) ساختار کریستالی اورتورومبیک

خواص  فیزیکی       حالت ماده جامد نقطه ذوب 388.36 K (239.38 °F) نقطه جوش 717.87 K (832.5 °F) حجم مولی  ש»10-6 * 15.53««متر مکعب بر مول گرمای تبخیر اطلاعات موجود نیست گرمای هم جوشی 1.7175 kJ/mol فشار بخار 2.65 E-20 Pa at 388 K سرعت صوت __ m/s at 293.15 K

متفرقه         الکترونگاتیویته 2.58 (درجه پائولینگ) ظرفیت گرمایی ویژه 710 J/(kg*K) رسانائی الکتریکی 5.0 E-22 106/m اهم رسانائی گرمایی 0.269 W/(m*K) 1st پتانسیل یونیزاسیون 999.6 kJ/mol 2nd پتانسیل یونیزاسیون 2252 kJ/mol 3rd پتانسیل یونیزاسیون 3357 kJ/mol 4th پتانسیل یونیزاسیون 4556 kJ/mol 5th پتانسیل یونیزاسیون 7004.3 kJ/mol 6th پتانسیل یونیزاسیون 8495.8 kJ/mol

 

پایدارترین  ایزوتوپها     ایزو NA نیمه عمر DM DE MeV DP 32S 95.02% S با16نوترون پایدار است 33S 0.75% Sبا17 نوترون پایدار است 34S 4.21% S با18نوترون پایدار است 35S {syn.} 87.32 d β- 0.167 35Cl 36S 0.02% S با20 نوترون پایدار است SI واحدهای STP استفاده شده مگر آنکه ذکر شده باشد.

 

گوگرد یک از عنصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن S و عدد اتمی آن 16 می باشد. گوگرد یک نافلزفراوران بی بو بی مزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل کریستالهای زرد رنگ که در کانی های سولفید و سولفات بدست می آید شناخته شده می باشند. گوگرد یک عنصر حیاتی و لازم برای تمامی موجودات زنده میباشد که مورد نیاز اسید آمینوها و پروتئین ها می باشد. این عنصر به صورت اولیه در کودها استفاده می شود ولی بصورت گسترده تر در باروت ملین ها کبریت ها و حشره کش ها بکار گرفته می شود.

ویژگیهای قابل توجه

ظاهر این نافلز به رنگ زرد کمرنگ می باشد که بسیار سبک و نرم است. این عنصر به هنگام ترکیب با هیدروژن بوی مشخصی دارد که مشابه بوی تخم مرغ فاسد شده می باشد. گوگرد با شعله آبی رنگ می سوزد و بوی عجیبی از خود ساتع می کند. گوگرد در آب حل شدنی نیست ولی در دی سولفید کربن حل می شود. حالتهای معمول اکسیداسیون این عنصر -2و+2و+4 و +6 میباشد. گوگرد در تمام حالتهای مایع جامد و گاز شکلهای چند گانه دارد که ارتباط بین آنها هنوز کاملا درک نشده است. گوگرد کریستالی به صورت حلقه گوگردی S8 نشان داده می شود. نیترید گوگرد پولیمری خواص فلزی دارد و این در حالی است که هیچ گونه اتم فلزی در خود ندارد. این عنصر همچنین خواص نوری و الکتریکی غیر معمولی نیز دارد. گوگرد غیر متبلور یا پلاستیک با عمل سرد کردن سریع کریستال گوگرد حاصل می شود. مطالعات در زمینه اشعه ایکس نشان می دهد که گونه غیر متبلور و بی نظم ممکن است که 8 اتم در هر ساختار پیچشی ستاره مانند داشته باشد. گوگرد می تواند به دو حالت کریستالی بدست آید Orthorhombic octahedral یا بلورمونو کلینیک که اولی در دماهای معمولی پایدارتر می باشد.

کاربردها

این عنصر برای استفاده های صنعتی مانند تولید (H2SO4) اسیر سولفوریک برای باطریها تولید باروت و حرارت دادن لاستیک تولید می شود. گوگرد در فرایند تولید کودهای فسفاتی به عنوان ماده ضد قارچ عمل می کند. سولفاتها در کاغذهای شستشو و خشکبار نیز کاربرد دارند. همچنین گوگرد در ساخت کبریت و آتش بازی نیز بکار گرفته می شود. تیو سولفات آمونیوم یا سدیم به عنوان عامل ثابت کننده در عکاسی کاربرد دارد. سولفات منیزیم می تواند به عنوان ماده ضد خشکی و ملین که یک مکمل منیزیم گیاهی است به کار گرفته شود.

 

نقش بیولوژیکی

اسید آمینوها Cysteine, Methionine, Homocysteine و Taurine و همچنین برخی از آنزیمها حاوی گوگرد می باشند که در واقع گوگرد را به یک عنصر حیاتی برای سلولهای زنده تبدیل کرده اند. ترکیبات دیسولفیدی مابین polypeptidها در ساختار پروتئینی بسیار مهم می باشند. برخی از گونه های باکتری از سولفید هیدروژن بجای آب در فرایند فتوسنتز خود استفاده می کنند. گوگرد توسط گیاهان بصورت ین سولفات از خاک جذب می شود. گوگرد غیر آلی یک قسمت از کلاسترهای آهن- گوگرد را تشکیل می دهد، و گوگرد لیگاند اتصال دهنده درCuA می با شد.

 

تاریخچه

گوگرد که لاتین آن Sulpur می باشد از زمانهای باستان شناخته شده بود. این عنصر با نام Brimstone در افسار پنجگانه کتاب مقدس آمده است . هومر نیز گوگرد حشره کش را در قرن 9 قبل از میلاد ذکر کرده بود. در سال 424 قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از ذغال و گوگرد سوزانیده و خراب کردند. زمانی نیز در قرن 12 در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیوم KNO3 کربن و گوگرد بود کشف شد. کیمیا گران اولیه برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته یودند. این کیمیا گران از روی تجربه می دانستند که عنصر جیوه می تواند با گوگرد ترکیب شود. در اواخر دهه 1770 Antoine Lavoaisier توانست مجامع علمی را متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است نه یک ترکیب.

 

پیدایش

گوگرد به صورت طبیعی در مقادیر زیاد به صورت ترکیبی با دیگر عناصر به صورت سولفید (مانند:pyrite) و سولفات مانند (Gypsum) یافت میشود و به صورت آزاد نزدیک چشمه های آب گرم و مناطق آتشفشانی و معادنی نظیر Cinnabar Galena و Sphalerite بدست می آید. این عنصر در مقادیر کم نیز از ذغال سنگ و نفت که در هنگام سوختن دی اکسید گوگرد تولید میکنند 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 آمد باران اسیدی می شود. این گوگرد استخراج شده بعد از پالایش یکی از بیشترین ذخایر تولید گوگرد را به خود اختصاص می دهد. این گوگرد در ساحل US Gulf با پمپاژ آب داغبه ذخایر گوگردی باعث ذوب شدن گوگرد می شود که گوگرد ذوب شده به سطح زمین پمپ می شود. گوگرد با وجود مهمتری مشتق خود یعنی اسید سولفوریک یکی از مهمترین عناصر مواد خام صنعتی می باشد که برای هر قسمت از صنعت اهمیت بسزایی دراد. تولید اسید سولفوریک مهمترین استفاده از گوگرد می باشد و مصرف اسید سولفوریک نی به عنوان شاخصی برای جوامع توسعه یافته صنعتی در نظر گرفته می شود. ایالات متحده سالانه بیشتر از هر عنصر دیگری اسید سولفوریک تولید می کند. رنگهای متمایز قمر Io سیاره مشتری به دلیل وجود گونه های مختلف گوگرد بصورت گاز جامد و گداخته شده می باشد. همچنین یک منطقه تاریک نزدیک دهانه آتش فشان Lunar مشاهده میشود که احتمالا منبع گوگردی می باشد. همچنین گوگرد در بسیاری از گونه های شهاب سنگی نیز وجود دارد.

 

ترکیبات

بسیاری از بوهای نا خوشایند که مرتبط به اندام موجود زنده هستند به دلیل وجود ترکیبات گوگردی مانند سولفید هیدروژن میباشد که بوی تخم مرغ فاسد شده را میدهد. اگر سولفید هیدروژن را در آب حل کنیم محلول اسیدی بدست خواهد آمد که با فلزات واکنش داده و سولفید فلزات را تشکیل میدهد. سولفید فلزات طبیعی مخصوصا سولفید آهن به راحتی یافت میشوند. سولفید آهن Iron Pyrites نیز نام دارد که به آن طلای احمقان نیز میگویند. این ترکیب بطور قابل توجه ای خاصیت رسانایی دارد. Galena که یک سولفید سرب طبیعی میباشد اولین نیمه رسانااصلی بود که کشف گردید. برخی از ترکیبات مهم گوگرد عباتند از: sodium dithionite, Na2S2O عامل کاهنده پر قدرت sulfurous acid, H2SO3, این ترکیب با حل کردن SO2 در آب بدست می آید. این اسید و سولفیدهای مرتبط با آن از کاهنده های نسبتا قوی میباشند. ترکیبات دیگر بدست آمده از So2 شامل Pyrosulfite یونS2O5-2 میشود. thiosulfates (S2O3-2>-).که برای ثابت کردن عکسها بکار میرود. این ترکیب یک عامل اکسید کننده است و تیو سولفات آمونیم جایگزین سیانید در تصفیه خاک طلا میباشد. ترکیبات dithionic acid (H2S2O6) polythionic acids, (H2SnO6 که در آن n از 3 تا 80 میتواند تغییر کند. سولفات ها . نمک اسید سولفوریک و نمک Epsom از سولفاتهای منیزیم میباشند. اسید سولفوریک با غلظت SO3 که اسید پیروسولفوریک را شکل میدهد. peroxymonosulfuric acid و peroxydisulfuric acids, که هر دو از عملکرد SO3 در H2O2 و H2SO4 غلیظ شده حاصل میشوند. thiocyanogen, (SCN)2. tetrasulfur tetranitride S4N4.

 

ایزوتوپها

گوگرد 18 ایزوتوپ دارد که چهار تا از آنها پایدار هستند: S-32 (95.02%), S-33 (0.75%), S-34 (4.21%), و S-36 (0.02%). به غیر از S35 بقیه ایزوتوپهای رادیو اکتیوگوگرد عمر کوتاهی دارند. گوگرد 35 از Spalation اشعه Cosmic آرگون 40 در جو شکل میگیرد که نیمه عمری برابر 87 روز دارد. هنگامی که کانی های سولفیدی ته نشین میشوند موازنه ایزوتوپی بین جامد و مایع کمی در مقادیر dS34 تفاوت خواهد کرد. تفاوت بین کانی ها میتواند در حدس دمای موازنه بکار گرفته شوند. dC13 و dC34 از کربناتها و سولفیدهای موجود میتوانند برای تعیین بی دوامی pH و اکسیژن کانی ها استفاده شوند. در بیشتر اکوسیستم های جنگلی سولفات از هوا بدست می آید فرسایش در اثر هوا و تبخیر نیز کمی گوگرد بوجود می آورد. گوگردهایی که ترکیب ایزوتوپی مجزا دارند برای بررسی منابع آلوده کننده بکار میروند . گوگردهای غنی شده نیز در مطالعات آب شناسی کاربرد دارند . تصور میشود دریاچه های کوه های راکی که با منابع سولفاتی جو احاطه شده اند حاوی مقادیر گوناگونی dS34 باشند.

 

هشدارها

به هنگام کار کردن با دی سولفید کربن سولفید هیدروژن و دی اکسید گوگرد باید مراقب باشید. دی اکسید گوگرد علاوه بر اینکه کاملا سمی است (سمی تر از سیانید) با آبی که در جو وجود دارد واکنش نشان داده و باران اسیدی را بوجود میاورد. در اگر غلظت این عنصر زیاد باشد بلافاصله با توقف در عمل دم و بازدم موجب مرگ میشود. گوگرد به سرعت حس بویایی را از کار می اندازد و از این رو قربانیان ممکن است از وجود آن بی اطلاع باشند.

 

دیکته

گوگرد در انگلیسی بریتاینایی Sulphur نوشته میشود که IUPAC دیکته Sulfur را با توجه به Royal Society of Chemistry Nomenclature Committee برگزیده است که استفاده از این نام در انگلیسی بریتانیایی در حال گسترش است.