گوگرد

شاید در ظاهر مشخص نباشد اما گوگرد در زندگی روز مره همه ما نقش مهمی دارد. این ماده از آن دسته موادی است که از گذشته تا کنون به هزاران گونه در طبیعت یافت شده و در صنعت مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله توضیحاتی جامع و کامل درمورد این ماده با ارزش در اختیار شما قرار می دهیم.

گوگرد، یکی از عناصر مغذی در خاک های کشاورزی است که نقش مهمی در رشد گیاهان ایفا می کند. میزان گوگرد مورد نیاز برای رشد یک گیاه خاص یا دانه ها با توجه به نوع گیاه و گونه آن، متغیر است. برخی دیگر از ترکیبات آلی و معدنی نیز در خاک وجود دارند که بر عملکرد گوگرد تأثیر می گذارند.

گوگردچیست؟

گوگرد یکی از عناصر مشهور جدول تناوبی است که آن را با علامت S نشان می دهند و عدد اتمی آن ۱۶ می باشد.گوگرد یک نافلز فراوان بی مزه و بی بو است که بیشتر به شکل کریستال های زرد رنگ وجود دارد.این ماده با کیفیت و کارایی بالا یک عنصر حیاتی برای تمام جانوران است و برای حیات لازم است که مورد نیاز اسید ها و پروتئین ها است. گوگرد به رنگ آبی می سوزد و بوی عجیبی به وجود می آورد. این ماده پرکاربرد حالت های مختلفی دارد مانند حالت گاز، مایع و جامد که هنوز در مورد آنها و چگونگی تشکیل از صورتی به صورت دیگر و ارتباط میان آنها اطلاعات کاملی در دست نیست. این ماده خواص فلزی زیادی دارد اما حتی یک اتم فلزی در آن نیست و این جای تعجب دارد و این عنصر خواص الکتریکی و نوری دارد.

تاریخچه ای از گوگرد را بدانیم:

گوگرد از آن دسته عناصری است که گذشته واضح و روشنی دارد.تاریخ پیدایش و استفاده از آن به قرن ها پیش بر می گردد.آن دورانی که یونانی ها برای ضد عفونی کردن منازلشان از این ماده و خواص دی اکسید گوگرد حاصل از سوختن آن بهره می بردند. بشر از قرن ها پیش به وجود عناصر گوگرد در سیسیل و ایتالیا اشاره کرده بود.نام معمول آن در زمان های گذشته brimstone بوده و معنی آن سنگی است که می سوزد.در انجیل نیز گوگرد با همین نام آمده است.همین طور در قرآن سوره ی جن به این صورت به گوگرد اشاره شده که " سپس خداوند از بهشت بر سر شهرهای سدوم و غموره بارانی از گوگرد و آتش بارانی".

در لاتین به معنای sulpur آمده است و در یونانی Θειο اطلاق می¬شده است.نام یونانی گوگرد معنی خدایی و الوهیت نیز می دهد. در آن زمان، گوگرد جزئی از آتش تلقی شده و روشنایی آتش به آن نسبت داده می¬شده است.

ماهیت عنصریگوگرد توسط آنتوان لاوازیه،شیمیدان وقت شناخته و ارائه شد.در واقع در سال 1772 لاوازیه اثبات کرد که این ماده یک عنصر پایه است و در سال 1809،به طور رسمی به عنوان یک عنصر پذیرفته شد.

هومر نیز اسم گوگرد را به نام حشره کشی مناسب در قرن ۹ قبل از میلاد مسیح ذکر کرده بود.قبیله ای در یونان نیز دیوار قلعه ای را با ترکیب این ماده با ذغال سنگ سوزانده و تخریب کرده بودند.کیمیاگران نیز از گوگرد برای جادو های خود و آتش بازی ها استفاده می کردند و بعضی از آنها با ترکیب این ماده با جیوه جادو هایی می کردند و مردم را تحت تاثیر قرار می دادند.

ترکیبات گوگرداز چه مواردی تشکیل می شود؟

اگر سولفید هیدروژن را در آب حل کنیم محلولی اسیدی و خطرناک به وجود می آید که با سولفید فلزات واکنش نشان می دهد.سولفید فلزات همچون سولفید آهن بسیار فراوان است و به راحتی یافت می شود به سولفید آهن نیز به دلیل رنگ شبیه به طلا، به طلای احمقان مشهور است.این ماده نیز به دلیل وجود مواد و ترکیبات خاصی دارد در بعضی موارد گوگرد زرد را به وجود می آورد.

چرخه گوگردچگونه است ؟

در دهه ۱۸۸۰ در حال مطالعه باکتری بژیوتوا (یک باکتری که در مناطق دارای گوگرد زندگی می کند) وینوگرادسکی کشف کرد که این باکتری سولفید هیدروژن را به عنوان معدن انرژی اکسید می کند و موجب تشکیل ذرات بین سلولی گوگرد می شود.

بعضی از باکتری ها نیز از سولفید هیدروژن در آب به عنوان دهنده الکترون استفاده می کردند تا سنتز شیمیایی انجام دهند. ( سنتز شیمیایی پروسه ای همچون فتوسنتز است که در آب وجود دارد و نتیجه آن شکر است. باکتری های اولیه نیز در اعماق اقیانوس ها منافذ هیدروترمال زندگی می کنند و سولفید هیدروژن را اکسید می کنند و به گوگرد تبدیل می کنند.کرم های حلقوی نمونه ای مناسب برای نشان دادن ارگانیسم و چرخه این ماده است.

گوگرد چه کاربرد هایی دارد؟

در گذشته این ماده نقشی اساسی در زندگی روزمره بشر داشت و امروزه گوگرد مصرفی جهان از سه منبع عمده گوگرد معدنی، گوگرد در ترکیبات سولفوری و گوگرد همراه با نفت و گاز تامین می شودسولفا‌‌‌ت‌ها گروه مهم دیگری از ترکیبات گوگردی هستند که برخی از آن¬ها مواد بسیار مهمی در صنایع به شمار می¬‌روند. سنگ گچ یا سولفات کلسیم آبدار و باریت (سولفات باریم) دو نمونه از این گروه مواد حاوی این ماده می-باشند.کاربردهای جالب و باور نکردنی آن را در این قسمت ذکر خواهیم کرد.

● تولید سولفوریک اسید: از گوگرد برای تولید سولفوریک اسید که ماده ای مناسب در کود ها است استفاده می شود.

● مصرف مستقیم در کشاورزی: از این ماده به طور مستقیم برای تقویت گیاهان و اصلاح ژنتیکی آنها استفاده می شود.

● تولید آسفالت گوگردی: این نوع آسفالت با ترکیب این ماده با قیر و سنگ ساخته می شود و در پیچ های جاده ها، انتهای جاده های و محل های توقف اتومبیل ها برای جلوگیری از موج برداشتن آسفالت استفاده می کنند.

● تولید باروت: این ماده برای ساخت فشنگ ها و باروت درون موشک ها و توپ ها استفاده می شود و از اهمیت خاصی برخوردار است.

● تولید کبریت: از گوگرد که خاصیت آتش زایی دارد در تولید انواع کبریت ها و ماده های آتش زا استفاده می کنند.

• در ساختن رنگ ها و هم چنین به عمل آوردن الیاف.

• همانند کربن از زمان های خیلی دور در آتش بازی ها استفاده می شد.

• کیمیاگران نیز از ترکیب این ماده با فلز جیوه استفاده های مختلفی می کردند.

• از آن در گذشته به عنوان حشره کش نیز استفاده می کردند.

• تولید سیمان،اسفالت و اوره با پوشش گوگردی.

• استفاده دارویی.

• سفید کاری با استفاده از بخار گوگرد.

• این ماده در پالایش نفت خام و اورانیوم نیز نقش اساسی ایفا می کند.

• جداسازی مس .

• سنتز مواد شیمیایی.

• صنایع غذایی به ویژه خوراک دام ها.

• مورد استفاده در صنعت کاغذ و چرم سازی.

• آبکاری فلزات.

• بتون های گوگردی.

• و در آخر مورد استفاده قرار گرفتن آن در صنعت لاستیک سازی.

و اما خواص فیزیکی گوگرد

این ماده خواص فیزیکی جالب و شنیدنی زیادی دارد که تعدادی از آن ها را نام می بریم

• عنصری زرد رنگ وبلورین است.

• در دمای اتاق و فشار 1 اتمسفر حالت جامد دارد.

• دارای دمای ذوب 388.36 کلوین و دمای جوش 717.8 کلوین است.

• دارای عایق الکتریسیته است.

• در حالت های جامد و مایع و بخار شکل های آلوتروپی مختلفی دارد.

• بی بو و بی طعم است و در آب،غیر محلول است.

• در گذشته کیمیاگران این ماده را عامل اصلی احتراق می دانستند زیرا از قابلیت احتراق بسیار خوبی برخوردار است.

• بنزن،نفتالین و تولوئن مقداری از گوگرد را می توانند در خودشان حل کنند.

• دارای عدد اتمی 16 و جرم اتمی 32 است.

• با یک شعله آبی می سوزد و تشکیل گوگرد دی اکسید می دهد.

• یک عنصر ضروری برای بدن است. اسیدهای آمینه سیستئین، سیستین و متیونین و ویتامین های بیوتین و تیامین ترکیبات سولفوری دارند.

ساختار مولکولی و خصلت اسیدی گوگرد

اگر سولفید هیدروژن را در آب حل کنیم محلولی اسیدی به دست می آید که با فلزات واکنش داده و سولفید فلز را تشکیل می دهد.زمانی که این ماده یا سولفور به حالت اسیدی در می آید با نام سولفوریک اسید خوانده می شود.

سولفوریک اسید،اسیدی بسیار قوی با بویی شدیدا تند است و دلیلشPH بالا یا اسیدی بودن بیش از حد این ترکیب است.این ماده متشکل شده از یک اتم گوگرد به همراه چهار اتم اکسیژن و دو اتم هیدروژن.با از دست دادن اولین هیدروژن،آنیون هیدروژن سولفات تولید شده که با توجه به ساختار های رزونانسی بسیار پایدار است.در تشکیل این ترکیب اسیدی دو نوع تفکیک صورت می گیرد که به ترتیب به این صورت است :

H2SO4 + H2O → HSO4- + H3O+ (1

HSO4- + H2O ⇔ H3O+ + SO42- (2

تولید اسید سولفوریک

اما در ارتباط با اسید سولفوریک و نحوه ی تولید آن باید به موضوع فرایند مجاورت بپردازیم.البته غیر از فرایند مجاورت روش های دیگری وجود دارد که در ادامه به توضیح آن ها می پردازیم.

1) فرایند مجاورت :

علت نام گذاری این روش تولید مجاورت گوگرد در کنار اتم اکسیژن است که در همان ابتدا اکسید شده و سپس وارد مرحله دوم از این فرایند می شویم.در مرحله دوم گوگرد دی اکسید تولید شده توسط کاتالیزگری بهSO3 تبدیل شده و واکنش به اتمام می رسد و سولفوریک اسید تولید می شود.

مراحل واکنش به این صورت است

S(s) + O2(g) → SO2(g) (1

SO2(g) + O2(g) → SO3(g) (2

2)دیگر روش ها

• علاوه بر واکنش فرایند مجاورت سولفوریک اسید را در آزمایشگاه از واکنش گوگرد دی اکسید با آب اکسیژنه نیز به دست می آورند.

• روش اتصالی نمونه ای دیگر برای تولید سولفوریک اسید است که مراحلش به این صورت است.

• انتقال گوگرد.

• ذوب کردن آن.

• پمپ و تبدیل به ذرات کردن گوگرد مذاب.

• سورزاندن آن.

• خشک کردن هوای احتراق.

• خنک کردن گاز SO2.

• اکسیداسیون SO2 به SO3 توسط مبدل.

• جذب SO3 به صورت اسید قوی.

• خنک کردن اسید از طریق جاذب ها.

• پمپ کردن اسید و انبار کردن آن.