موضوع مقاله: گوگرد | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # گوگرد | مقدمه: این ماده زردرنگ، جامد و بی‌بو است، اما وقتی می‌سوزد بوی تندی شبیه کبریت به مشام می‌رسد. | ## بخش 1: گوگرد | گوگرد در طبیعت هم به‌صورت خالص پیدا می‌شود و هم در ترکیب با مواد دیگر، مثلاً در سنگ‌ها و مواد معدنی یا حتی در بدن موجودات زنده. بدن انسان هم مقدار کمی گوگرد دارد که برای ساخت پروتئین‌ها و برخی ویتامین‌ها لازم است. از زمان‌های قدیم، مردم از گوگرد برای ساخت دارو، ضدعفونی‌کننده و حتی آتش‌بازی استفاده می‌کردند. وقتی گوگرد می‌سوزد، گازی به نام دی‌اکسید گوگرد تولید می‌شود که اگر وارد هوا شود می‌تواند باعث آلودگی و باران اسیدی شود. به همین دلیل در صنایع تلاش می‌کنند این گاز را کنترل کنند تا به محیط زیست آسیب نزند. گوگرد در جدول تناوبی در سمت چپ کلر، زیر اکسیژن و بالای سلنیم جای گرفته‌است و نماد شیمیایی آن S و عدد اتمی آن ۱۶ است. گوگرد یکی از معدود موادی است که به‌طور طبیعی و در شرایط متداول زمین به هر سه حالت جامد و مایع و گاز یافت می‌شود. گوگرد یک نافلز بدبو، بدمزه و چند ظرفیتی است که به وفور به شکل بلورهای زرد رنگ یافت می‌شود. گوگرد عنصری مهم برای همهٔ موجودات زنده است؛ برای نمونه می‌توان به حضور گوگرد در ساختار آمینواسیدها 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. در سال ۴۲۴ قبل از میلاد قبیله Bootier دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از زغال و گوگرد سوزانیده و خراب کردند. کیمیاگران اولیه برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته بودند. در دوران گذشته یکی از روش‌های نهایی اثبات اتهام یا برائت متهمان، خوراندن آب گوگرد به آنان بوده‌است. چنانچه متهم بعد از خوردن گوگرد یا همان سوگند زنده می‌ماند، حکم به برائت وی می‌دادند. اصطلاح سوگند خوردن که تأکید شخص بر صحت گفته‌هایش است، در اصل از همین آیین گرفته شده‌است. در اواخر دهه ۱۷۷۰ آنتوان لاووازیه توانست مجامع علمی را متقاعد کند که گوگرد یک عنصر است و نه یک ترکیب. این عنصر به هنگام ترکیب با هیدروژن بوی مشخصی داشته که مشابه بوی تخم‌مرغ فاسد شده‌است. حالت‌های معمول اکسیداسیون این عنصر ۲-و۲+و۴+و۶+ است که ۲- و ۴+ کاهنده‌اند و تمایل رسیدن به ۶+ که پایدارتر است را دارند و حالت‌های ۴+ و ۶+در برخی ترکیبات مانند و از قاعده هشت‌تایی پیروی نمی‌کنند. گوگرد در تمام حالت‌های مایع، جامد و گاز شکل‌های چندگانه دارد که ارتباط بین آن‌ها هنوز کاملاً درک نشده‌است. نیترید گوگرد پلیمری خواص فلزی دارد و این در حالی است که هیچ گونه اتم فلزی در خود ندارد(شبه فلز است). مطالعات در زمینه اشعه ایکس نشان می‌دهد که گونه غیر متبلور و بی‌نظم ممکن است که ۸ اتم در هر ساختار پیچشی ستاره مانند داشته باشد. گوگرد می‌تواند به دو حالت کریستالی بدست آید به صورت اورتورومبیک (گوگرد هشت وجهی) یا بلور مونو کلینیک که اولی در دماهای معمولی پایدارتر می‌باشد. ایزوتوپ‌ها گوگرد ۲۵ ایزوتوپ دارد که چهار تای آن پایدار هستند: ۳۲S (95.02%), ۳۳S (0.75%), ۳۴S (4.21%), و ۳۶S (0.02%). در بسیاری از اکوسیستم جنگل‌ها سولفات از اتمسفر استخراج می‌شود و گوگرد موجود در طبیعت در مقدار ایزوتوپ دارد به همین دلیل زمانی که تصور می‌شد دریاچه‌های رشته‌کوه راکی از اتمسفر در حال آلوده شدن هستند بررسی تفاوت ایزوتوپ‌های گوگرد نشان داد که سرچشمه آبی این دریاچه‌ها آلوده است. تحلیل کروماتوگرافی مایعی کارا نشان می‌دهد که عنصر گوگرد معمولاً به شکل مخلوطی از , به همراه و مقدار کمی است. جامد آمورف یا گوگرد «پلاستیک» نیز از طریق سرد کردن سریع گوگرد مذاب به دست می‌آید؛ مثلاً از ریختن آن روی آب. مطالعات بلورشناسی پرتو ایکس نشان داده‌است که گوگرد آمورف ممکن است ساختارهای پیچه‌ای داشته باشد که وزن آن هشت اتم بر هر مرتبه است. ترکیبات معدنی سولفید گالن یک که نام علمی آن سولفید سرب است نیز یک ترکیب مشتق از گوگرد است که در صنایع نیمه‌رساناها کاربرد دارد. سولفیت سدیم – Na۲SO۳ ترکیبات آلی سم‌های فسفاته آلی در طول جنگ جهانی دوم در آلمان گسترش یافتند. | ## بخش 2: گوگرد | پاراتیون و مالاتیون ترکیبات آلی فسفره هستند و به عنوان حشره‌کش مؤثر و کم‌دوام گسترش یافته‌اند. در تخم‌مرغ هیدروژن سولفید وجود دارد این ماده در آب حل می‌شود و اسید تولید می‌کند. ترکیبات دی‌سولفیدی مابین پلی‌پپتیدها (پلی‌پپتید از به هم پیوستن چندین پپتید حاصل می‌گردد) در ساختار پروتئینی بسیار مهم می‌باشند. در دهه ۱۸۸۰ در حال مطالعه بگیوتوآ (یک باکتری که در محیط‌های غنی از گوگرد زندگی می‌کند) سرگئی وینوگرادسکی کشف کرد که این باکتری به عنوان منبع انرژی سولفید هیدروژن (H2S) را اکسید می‌کند و تکمیل قطره‌های بین‌سلولی گوگردی می‌دهد. سولفید هیدروژن، گوگرد خالص، سولفیت، تیوسولفات و چندین پلی‌تیونات (مانند تتراتیونات) از این دسته هستند. آن‌ها بر آنزیم‌هایی همچون گوگرد دی‌اکسی‌جنس و سولفیت اکسیداس برای اکسید کردن گوگرد به سولفات متکی هستند. بعضی از باکتری و باستانیان از سولفید هیدروژن در آب به عنوان دهنده الکترون استفاده می‌کنند تا سنتز شیمیایی انجام دهند. پروسه‌ای شبیه به فتوسنتز و نتیجه آن شکر خواهد بود و از اکسیژن به عنوان اتم پذیرنده استفاده می‌کنند. فتوسنتز باکتریای گوگرد سبز و باکتری گوگرد بنفش از اکسیژن خالص استفاده می‌کنند تا چنین اکسیداسیونی انجام دهند تا از سولفید هیدروژن گوگرد بسازند. باکتری‌های اولیه که در اعماق اقیانوس‌ها در کنار منافذ هیدروترمال زندگی می‌کنند، هیدروژن سولفید را اکسید می‌کنند. کرم حلقوی بزرگ یک مثال از ارگانیسم‌های بزرگ است که از هیدروژن سولفید به عنوان غذا استفاده می‌کنند. آن‌ها از ترکیبات معدنی یا هیدروژن ملکولی به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کنند و از گوگرد به عنوان پذیرنده الکترون استفاده کرد و گوگردهای اکسید را می‌کاهند تا به سولفید تبدیل شوند (به‌طور معمول هیدروژن سولفید). آن‌ها می‌توانند روی گروه‌های دیگر گوگردهای اکسید شده مانند تیوسولفات، تیونات، پلی‌سولفیدها و سولفیت‌ها رشد کنند. گوگرد جذب شده توسط گیاهان که آن را به شکل سولفات از طریق ریشه از خاک جذب می‌کنند. سولفات به سولفید کاهیده می‌شود و سپس در سیستئین و دیگر ترکیبات آلی گوگرددار گنجانده می‌شود. SO42– → SO32– → H2S → سیستئین → متیونین کانی‌ها عنصر گوگرد در طبیعت به صورت طبیعی و خالص، یا به صورت ترکیبات سولفید و سولفات همراه با دیگر عناصر فلزی و نافلزی یافت می‌شود. گوگرد سرد و خالص، زرد رنگ می‌باشد ولی بیشتر به سبب حرارت بالا یا ناخالصی‌ها تغییر رنگ می‌دهد. بنا به سیستم تبلور، این نوع گوگرد به صورت گوگرد آلفا (رومبیک یا اکتاهدرال) گوگرد بتا (مونوکلینیک یا منشوری)، گوگرد گاما (پلاستیک) و گوگرد بی‌شکل (کلوئیدی) می‌باشد. عنصر گوگرد به همراه عناصر دیگر در کانی‌های مختلفی یافت می‌شود که مهم‌ترین آنها، پیریت، مارکاسیت، پیروتیت، کالکوپیریت، کالکوزیت، کوولیت، بورنیت، اسفالریت، انیدریت، ژیپس و… است. کانسارهای گوگرد آزاد: در این گونه کانسارها گوگرد به صورت طبیعی یافت می‌شود و براساس خاستگاه آنها، خود به چهار گروه تقسیم می‌شوند: کانسارهایی با خاستگاه زیستی: که باکتری‌ها در تشکیل آن‌ها نقش اصلی را داشته و معمولاً رسوبی هستند. کانسارهایی با خاستگاه آتشفشانی: گوگرد در سنگ‌های آسمانی، در مجاورت چشمه‌های جوشان و همچنین آتش‌فشانها و مخروطهای آتشفشانی یا به صورت رگه‌های گوگردی در داخل سنگ‌های آتشفشانی یافت می‌شود. کانسارهایی با خاستگاه گرمابی: گوگرد در این کانسارهای از واکنش شیمیایی بین هیدروکربنها و انیدریت در حرارت و فشار زیاد ایجاد می‌گردد.Ruckmic, J. کانسارهای سولفیدی گوگرد: کانسارهای سولفورهای آهن: گوگرد به صورت ترکیبی همراه با دیگر عناصر به صورت سولفید (مانند:پیریتPyrite) یافت می‌شود. همچنین در کانسارهای رسوبی آهن لایه‌ای که دارای زون سولفیدی می‌باشند، گوگرد یافت می‌شود. کانسارهای سولفورهای فلزی غیر آهنی: گوگرد همراه با کانی‌های سولفوره مانند اسفالریت بازیابی می‌شود. از جهتی دیگر نکته شایان ذکر در مورد وجود ترکیبات گوگرددار در مواد نفتی قابلیت خورندگی آن‌ها و صدمه زدن به تجهیزات توزیع است. ماسه‌های قیری و نفتی: گوگرد به صورت کمپلکس آلی در آن‌ها وجود داشته و به عنوان محصول همراه به هنگام پالایش آنها، بدست می‌آید. زغال سنگ و شیل نفتی: این عنصر در مقادیر کم نیز از زغال سنگ و نفت که در هنگام سوختن دی‌اکسید گوگرد تولید می‌کنند بدست می‌آید. استانداردهای سوختی به صورت فزاینده‌ای به گوگرد برای استخراج سوختهای فسیلی نیاز دارند، لیکن دی‌اکسید گوگرد با قطرات آب ترکیب شده و باعث به وجود آمد باران اسیدی می‌شود. | ## بخش 3: گوگرد | اقیانوس‌ها: گوگرد در آب اقیانوس‌ها به صورت سولفات‌های محلول کلسیم، منیزیم و پتاسیم وجود دارد. بنا بر آمار سال ۲۰۰۱ میلادی، کشورهای کانادا، هلند، اسپانیا، چین و آمریکا بیشترین میزان ذخایر گوگرد دنیا را بخود اختصاص داده‌اند. از مهم‌ترین کانسارهای دگرگونی گوگرد در ایران می‌توان به کانسار بستانه در غرب بندر لنگه (ذخیره ۵۰۰ هزار تن)، کانسار خمیر در شمال غرب بندر خمیر (ذخیره ۴۰۰ هزار تن)، کانسار دستکده در پایانه غربی جزیره قشم (ذخیره ۲۵ هزار تن)، کانسار لاتیدان در غرب بندرعباس (ذخیره ۶ هزار تن)، کانسار غرب بندرعباس (ذخیره ۱۲۰ هزار تن) و کانسار دلازیان در جنوب شرق سمنان (ذخیره ۱ میلیون تن) اشاره نمود. تعداد کانسارهای معدنی گوگرد ایران حدود ۵۰ واحد است که از این تعداد فقط معدن دلازیان (پیوند کشت زرند) در سمنان با بالاترین خلوص جهت کشاورزی ارگانیک فعال می‌باشد. کاربردها 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 است. بیشترین مصرف گوگرد در سال‌های پیشین در صنایع کشاورزی و تهیه کودهای فسفاتیک بوده‌است چراکه گوگرد یکی از عناصر مهم برای گیاه است و بعد از ازت، فسفر و پتاسیم چهارمین عنصر ضروری گیاه به‌شمار می‌آید و در ساختار پروتئین‌های گیاه شرکت دارد و برای عملکرد آنزیم‌ها دارای اهمیت فراوانی است. گوگرد در گیاهان به صورت سولفات جذب می‌شود و این سولفات در ساختمان دو آمینواسید مهم متیونین و سیستئین وجود دارد. گوگرد به عنوان ماده از بین برنده قارچ و همچنین ضدعفونی‌کننده و کود به کار می‌رود گوگرد برای تهیه اسید سولفوریک نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. گوگرد همچنین برای ساختن چندین نوع کاغذ، ماده سفیدکننده و به عنوان عایق الکتریکی مورد استفاده‌است. ترکیبات گوگرد بسیار سمی است، برای مثال مقدار کمی سولفید هیدروژن می‌تواند متابولیسم بدن را دگرگون کند اما مقادیر بیشتر آن می‌تواند به سرعت باعث مرگ از راه فلج تنفسی شود. این عنصر برای استفاده‌های صنعتی مانند تولید (H2SO4)اسید سولفوریک برای باتریها تولید باروت و حرارت دادن لاستیک تولید می‌شود. سولفات منیزیم می‌تواند به عنوان ماده ضد خشکی و ملین که یک مکمل منیزیم گیاهی است به کار گرفته شود. نقش گوگرد در کشاورزی گوگرد قسمتی از هر سلول زنده است و در سنتز آمینو اسیدهایی مثل سیستئین و متیونین، کلروفیل و به طورکلی پروتئین‌ها و همچنین ویتامین‌ها شرکت دارد. محصولات کشاورزی نیازمند کود نیتروژن، باید به مقدار کافی گوگرد در اختیار داشته باشند تا بتوانند نیتروژن مورد نیاز خود را جذب نمایند. کیفیت و راندمان محصولات کشاورزی ازجمله علوفه، غلات و محصولات کشاورزی فیبردار با بکار بردن کودهای گوگردی به مقدار قابل توجهی افزایش یافته است . در سال‌های اخیر علائم کمبود گوگرد در گیاهان بیشتر مشاهده شده است، علائم کمبود گوگرد شبیه علائم کمبود نیتروژن ظاهر می‌شود. چون گوگرد عنصر متحرکی نیست که از برگ‌های پیرتر گیاه به سمت برگ‌های جوان برود بنابراین زردی از برگ‌های جوان‌تر شروع‌شده و به برگ‌های مسن‌تر سرایت می‌کند.، علل کمبود گوگرد در گیاهان خاک شنی یا ماسه‌ای با مواد آلی کم شسته شدن گوگرد در اثر بارندگی در فصل زمستان عدم افزودن کودهای آلی و دامی به زمین کشاورزی عدم جابه‌جایی گوگرد در اثر خشکی در فصل بهار اثرات کمبود گوگرد از اثرات کمبود گوگرد می‌توان به تجمع ازت غیر پروتئینی در گیاه اشاره کرد که مصرف آن برای حیوانات نشخوار زیان‌آور است و تجمع نیترات ناشی از کمبود گوگرد در گیاهان برای حیوانات سمی است. شکل قابل‌استفاده گوگرد توسط گیاهان به‌صورت یون سولفات است از این رو اگر گوگرد عنصری استفاده شود برای تبدیل آن به سولفات باید شرایط اکسیداسیون در خاک مهیا باشد. ازجمله این شرایط رطوبت، ماده آلی، دمای ایدئال، سطح تماس و وجود میکروارگانیسم‌های اکسیدکننده گوگرد (تیوباسیلوس) هست. روش‌های استخراج و کانه آرایی گوگرد با دیگر مواد معدنی تفاوت دارد و روش و تکنولوژی مخصوص به خود را دارد. در کانسارهای گوگرد طبیعی (آزاد) از روش‌های معدنکاری سنتی جهت استخراج این ماده معدنی استفاده می‌شود. در این روش آب داغ را از طریق چاه به بخش گوگرد دار تزریق می‌کنند، سپس گوگرد به صورت مایع از داخل زمین به خارج رانده می‌شود. در مرحله فرآوری گوگرد، با استفاده از روش‌های مختلف پرعیارسازی (تغلیظ) اقدام به غنی سازی ماده معدنی می‌نمایند. این روش‌ها شامل موارد زیر است: پرعیار سازی نسبی با فلوتاسیون و سپس پالایش گوگرد ذوب توسط اتوکلاو، قبل یا بعد از پرعیارسازی نسبی و سپس پالایش ذوب و پالایش بدون پرعیارسازی نسبی و صاف کردن تقطیر سنگ‌های معدنی در ظروف چدنی و اتصال آن‌ها به اتاق کندانسه در بیرون از محیط کوره و تهیه گوگرد در اتاق کندانسه (کاربرد در ژاپن) اقتصاد معدنیبرگرفته از ماهنامه سبزینه - شماره هشتم. ۱۱ کشور عمده تولیدکننده گوگرد به ترتیب حجم تولید عبارت‌اند از ایالات متحده، کانادا، روسیه، عربستان سعودی، ژاپن، آلمان، امارات متحده عربی، قزاقستان، ایران، مکزیک و لهستان که در مجموع در سال ۲۰۰۲ مقدار ۳۴ میلیون تن گوگرد تولید نموده‌اند که ۷۹ درصد کل تولید جهانی گوگرد در سال مذکور است.امیرمکری، ۱۳۸۲ گوگرد عنصری حیاتی است که در بخش‌های کشاورزی و صنعت در تمامی کشورهای جهان مصارف گوناگون دارد. ۱۲ کشور عمده مصرف‌کننده (به ترتیب مقدار مصرف) عبارت‌اند از: ایالات متحده، جمهوری خلق چین، مراکش، روسیه، هندوستان، برزیل، تونس، کانادا، ژاپن، مکزیک، آلمان و استرالیا که در جمع در برگیرنده ۷۰ درصد میانگین جهانی مصرف گوگرد در سه سال گذشته بوده‌اند. ایران با مصرف ۲۷۶ هزار تن گوگرد در سال ۱۳۸۱ در رده ۲۱ فهرست کشورهای مصرف‌کننده گوگرد قرار داشت. تا سال ۲۰۰۶ بیش از ۶۵ درصد (معادل ۲/۸ میلیون تن) به گوگرد مازاد بر مصرف در منطقه خاورمیانه افزوده شده‌است. | ## جمع‌بندی | اقسام گوگردهای صنعتی گوگرد آلی: حاوی ۶۰ درصد گوگرد و ۴۰ درصد مواد آلی (مواد کمپوست شده، کود حیوانی ـ مرغی).