گوگرد|تاریخ گوگرد|استفاده از گوگرد|

گوگرد

گوگرد خالص بی مزه، بی بو، جامد شکننده است که رنگ زرد کم رنگ است، یک هادی ضعیف برق و غیر قابل حل در آب است. این با تمام فلزات به غیر از طلا و پلاتین واکنش می دهد و سولفید را تشکیل می دهد. همچنین ترکیبات را با چند عنصر غیر فلزی تشکیل می دهد. میلیون ها تن گوگرد در هر سال تولید می شود، بیشتر برای تولید اسید سولفوریک که به طور گسترده ای در صنعت استفاده می شود.

گوگرد، در میان عناصر نهمین عنصر را تشکیل می دهد، که فقط یک اتم از هر 20،000 تا 30،000 را تشکیل می دهد. سولفور در ناحیه ترکیب شده و همچنین در ترکیب با سایر عناصر در سنگ ها و مواد معدنی که به طور گسترده ای توزیع می شوند رخ می دهد، هر چند که در میان اجزای جزئی پوسته زمین قرار دارد که نسبت آن بین 0.03 و 0.06 درصد محاسبه می شود. بر اساس یافته هایی نشان می دهد که برخی از شهاب سنگ ها حاوی 12 درصد گوگرد هستند، همچنین پیشنهاد شده است که لایه های عمیق زمین دارای نسبت بسیار بیشتری هستند. آب دریا حاوی حدود 0.09 درصد گوگرد در فرم سولفات است. در رسوبات زیرزمینی گوگرد بسیار خالص که در ساختارهای جغرافیایی متداول وجود دارد، به نظر می رسد که گوگرد بوسیله عمل باکتری ها بر روی آنیدریت معدنی ایجاد شده باشد، که گوگرد با اکسیژن و کلسیم ترکیب شده است. رسوبات گوگرد در مناطق آتشفشانی احتمالا از سولفید هیدروژن گاز تولید شده و در زیر سطح زمین ایجاد شده و با واکنش با اکسیژن در هوا تبدیل به گوگرد می شوند.

تاریخ گوگرد

احتراق گوگرد در مراسم مذهبی مصری تا 4000 سال پیش نقش داشت. منابع "آتش و سنگ" در کتاب مقدس مربوط به گوگرد هستند، که نشان می دهد آتش سوزی های جهنمی توسط گوگرد کار می کنند. آغاز مصارف صنعتی و صنعتی گوگرد به مصری ها داده می شود که در اوایل سال 1600 قبل از میلاد، از دی اکسید گوگرد برای سفید کردن پنبه استفاده می کرد.

استفاده از گوگرد در مواد منفجره و آتش نشان ها به حدود 500 سال قبل از میلاد در چین می رسد و عوامل تولید شعله در جنگ (آتش یونانی) با گوگرد در قرون وسطی تهیه شده است. پلینی سالمند در سال 50 میلادی تعدادی از کاربردهای انسانی گوگرد را گزارش کرد و به طرز وحشیانه ای احتمالا با گازهای گوگردی در زمان فوران بزرگ (79میلادی) کشته شد، گوگرد توسط کیمیاگران به عنوان اصل اشتعال پذیرفته شد. طبیعت عنصر آن توسط جیمز گای لواسک و لوئیس تردارد شیمیایی فرانسوی تاسیس شد.

آلوتروپیک

در گوگرد، آلوتروپسی از دو منبع بوجود می آید: (1) حالت های مختلف اتصال اتم ها به یک مولکول واحد و (2) بسته شدن مولکول های سولفور مولکولی به شکل های مختلف بلورین و آمورف. حدود 30 نوع آلوتروپیک گوگرد گزارش شده است، اما برخی از این ها احتمالا مخلوط هستند. فقط هشت تا از 30 نوع به نظر من منحصر به فرد هستند پنج حلقه از اتم های گوگرد و دیگران شامل زنجیر هستند.

مولکول های تشکیل شده از حلقه های شش گوگرد تشکیل شده در انتروپسولفور تعیین شده است. این فرم از طریق درمان تری سولفات سدیم با اسید هیدروکلریک اسیدی سرد، متمرکز شده و با باقی مانده با تولوئن استخراج می شود و محلول را برای تهیه بلورهای شش ضلعی آماده می کند. گوگرد ناپایدار است، و در نهایت به سولفورمرتک-گوگرد بازگشت می کند.

دومین رده کلی آلوتروپیک گوگرد، این است که از مولکول حلقه هشت عضو تشکیل شده است که سه شکل بلورین آن به خوبی مشخص شده است. یکی از شکل های مرتجعین (اغلب نامرئی به نام رامبنی)، گوگرد است. در دمای زیر 96 درجه سانتیگراد پایدار است. یکی دیگر از آلوتروپ های حلقه ای S8 کریستال، مونوکلینیک یا بتا شکل است که در آن دو محور کریستالی عمود هستند، اما سومین زاویه مکش با دو عدد اول است. هنوز هم در مورد ساختار آن مشخص نیست؛ این تغییرات از 96 درجه سانتیگراد تا نقطه ذوب، 118.9 درجه سانتیگراد پایدار است.

درست بالای نقطه ذوب آن، گوگرد یک مایع زرد، شفاف و متحرک است. پس از گرمایش بیشتر، ویسکوزیته مایع به تدریج به حداقل حدود 157 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، اما سپس به سرعت افزایش می یابد، رسیدن به حداکثر مقدار در حدود 187 درجه سانتی گراد؛ بین این درجه حرارت و نقطه جوش 444.6 درجه سانتی گراد، ویسکوزیته کاهش می یابد. رنگ نیز تغییر می کند، از زرد رنگ تا قرمز تیره و در نهایت سیاه شدن حدود 250 درجه سانتیگراد. تغییرات هر دو رنگ و ویسکوزیته از تغییرات ساختار مولکولی حاصل می شود. کاهش ویسکوزیته به دلیل افزایش درجه حرارت مایع است، اما افزایش ویسکوزیته گوگرد بالاتر از 157 درجه سانتیگراد احتمالا ناشی از تجزیه حلقه های هشت عضو از اتم های گوگرد به منظور تشکیل واحدهای واحد S8 است که با هم در زنجیره های بلند حاوی هزاران اتم مایع هستند سپس ویسکوزیته بالا ویژگی های چنین ساختار را در بر می گیرد. در دمای کافی بالا، تمام مولکولهای چرخه شکسته می شوند و طول زنجیرها به حداکثر می رسد. فراتر از این درجه حرارت، زنجیر به قطعات کوچک تقسیم می شود. پس از تبخیر، مولکول های(S8 و S6) دوباره تشکیل می شوند. در حدود 900 درجه سانتیگراد، S2 شکل غالب است؛ در نهایت گوگرد یک اتمی در دمای بالای 1800 درجه سانتیگراد تشکیل شده است.

حدود 9،000،000 تن گوگرد در سالهای اخير در ایالات متحده از گاز طبیعی، گازهای پالایشگاهی نفت، پریت و گازهای ذوب شده از پردازش مس، روی و سرب تولید شده است. در اغلب موارد، گوگرد از گازهای دیگر به عنوان سولفید هیدروژن جدا شده و سپس توسط فرایند کلاوس، که شامل سوزاندن بخشی از سولفید هیدروژن به دی اکسید گوگرد، با واکنش بعدی بین این دو به تولید گوگرد تبدیل می شود، تبدیل به گوگرد عنصری می شود. یکی دیگر از مهمات مهم، دی اکسید گوگرد است که توسط نیروگاه های بخار زغال سنگ به جو جوشیده می شود. در اوایل دهه 1970 تکنیک های جمع آوری این دی اکسید گوگرد و تبدیل آن به گوگرد قابل استفاده توسعه یافت.

سولفاتها (مانند گچ یا باریت) ممکن است در دمای بالا با کربن کار کنند و سولفید های فلزی CaS یا BaS را تشکیل دهند (فرآیند Chance-Claus). سولفید های فلزی را می توان با اسید درمان کرد، تولید سولفید هیدروژن، که به نوبه خود می تواند برای تولید گوگرد عنصری سوخته شود.

تناژ های بسیار زیاد گوگرد در عملیات ذوب و تولید برق بوسیله احتراق سوخت های فسیلی و ترش است که در برخی از آنها 4 درصد گوگرد وجود دارد. بنابراین تولید انرژی الکتریکی و گرما یک منبع اصلی آلودگی هوا توسط دی اکسید گوگرد است. متاسفانه، بازیافت و تصفیه دی اکسید گوگرد از گازهای پشته عملیات گران قیمت است.

گوگرد به طور عمده از تولیدات تجاری در دسترس است که بیش از 99 درصد خالص است و برخی از نمک ها حاوی 99.9 درصد گوگرد هستند. برای اهداف پژوهشی، نسبت اعمال ناخالصی ها به مقدار کمی به عنوان یک قسمت در 10،000،000 با استفاده از روش هایی مانند ذوب منطقه، کروماتوگرافی ستون، الکترولیز یا تقطیر تقریبی کاهش یافته است. چین، کانادا، آلمان و ژاپن در اوائل قرن بیست و یکم جهان تولید گوگرد را رهبری می کردند.

استفاده از گوگرد

گوگرد به طور گسترده ای در فرایندهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد که مصرف آن اغلب به عنوان شاخص قابل اعتماد از فعالیت های صنعتی و وضعیت اقتصاد ملی در نظر گرفته می شود. تقریبا شش هفتم از تمام گوگرد تولید شده به اسید سولفوریک تبدیل شده است، که بزرگترین استفاده تک در تولید کودهای (فسفات و سولفات آمونیوم) است. سایر کاربردهای مهم دیگر شامل تولید رنگدانه ها، مواد شوینده، فیبر، محصولات فرآورده های نفتی، ورق فلز، مواد منفجره و باتری های ذخیره سازی است. صدها برنامه دیگر شناخته شده است. گوگرد به اسید سولفوریک تبدیل نمی شود، در ساخت کاغذ، حشره کش ها، قارچ کش ها، رنگ ها و سایر محصولات دیگر استفاده می شود.

لینک منبع