گوگرد
گوگرد در جدول تناوبی در سمت چپ کلر، زیر اکسیژن و بالای سلنیوم جای گرفته‌است و نماد شیمیایی آن S و عدد اتمی آن ۱۶ است. اکتشاف این عنصر به پیش از تاریخ بازمی‌گردد.
گوگرد یک نافلز بدبو، بدمزه و چند ظرفیتی است که بیشتر به شکل بلورهای زرد رنگ موجود است. گوگرد ازبین برنده کک و و برای کود و کشاورزی مفید است. گوگرد عنصری مهم برای همهٔ موجودات زنده است؛ برای نمونه می‌توان به حضور گوگرد در ساختار اسید آمینوها 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.
گوگرد که نام انگلیسی آن "Sulphur" می‌باشد از زمان‌های باستان شناخته شده بود. این عنصر با نام "Brimstone" در اسفار پنجگانه کتاب مقدس آمده‌است. هومر نیز گوگرد حشره‌کش را در قرن ۹ قبل از میلاد ذکر کرده بود. در سال ۴۲۴ قبل از میلاد قبیله "Bootier" دیوارهای یک شهر را با سوزاندن مخلوطی از زغال و گوگرد سوزانیده و خراب کردند. در قرن ۱۲ در چین باروت که مخلوطی از نیترات پتاسیم KNO3 کربن و گوگرد بود کشف شد.
کیمیاگران اولیه برای گوگرد نماد مثلثی که در بالای یک خط قرار داشت در نظر گرفته بودند. این کیمیاگران از روی تجربه می‌دانستند که عنصر جیوه می‌تواند با گوگرد ترکیب شود.
سوگند یا سئوکند در اصل به معنای گوگرد بوده‌است. 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.
ظاهر این نافلز به رنگ زرد کمرنگ می‌باشد که بسیار سبک و نرم است. این عنصر به هنگام ترکیب با هیدروژن بوی مشخصی داشته که مشابه بوی تخم‌مرغ فاسد شده‌است. گوگرد با شعله آبی رنگ سوخته و بوی عجیبی از خود ساطع می‌کند (بنگرید به تصویر). گوگرد در آب حل نمی‌شود ولی در دی‌سولفید کربن (سولفور دو کربن) حل می‌شود. 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+ از قاعده هشت‌تایی پیروی نمی‌کنند. گوگرد در تمام حالت‌های مایع، جامد و گاز شکل‌های چندگانه دارد که ارتباط بین آن‌ها هنوز کاملاً درک نشده‌است. گوگرد کریستالی به صورت حلقه گوگردی S8 نشان داده می‌شود.
نیترید گوگرد پلیمری خواص فلزی دارد و این در حالی است که هیچ گونه اتم فلزی در خود ندارد(شبه فلز است). این عنصر همچنین خواص نوری و الکتریکی غیرمعمول دارد. گوگرد غیر متبلور یا پلاستیک با عمل سرد کردن سریع کریستال گوگرد حاصل می‌شود. 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.
گوگرد ۲۵ ایزوتوپ دارد که چهار تای آن پایدار هستند: S (95.02%), S (0.75%), S (4.21%), و S (0.02%). به جز S با نیمه‌عمر ۸۷ روز وجود دارد که از برخورد Ar به وجود می‌آید. بقیه ایزوتوپ‌های گوگرد کمتر از سه ساعت نیمه عمر دارند. در بسیاری از اکوسیستم جنگل‌ها سولفات از اتمسفر استخراج می‌شود و گوگرد موجود در طبیعت در مقدار ایزوتوپ S 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 آلوده‌است.
از آنجایی که گوگرد یک نافلز است انواع ترکیبات یونی به وجود می‌آورد.
گوگرد بیش از سی آلوتروپ جامد دارد بیشتر از هر عنصر دیگری. در کنار S چند نوع حلقه دیگر نیز شناخته شده هستند. حذف یک اتم از تاج S را نتیجه می‌دهد که زرد تیره‌تری نسبت S است. تحلیل کروماتوگرافی مایعی کارا نشان می‌دهد که عنصر گوگرد معمولاً به شکل مخلوطی از S, به همراهS و مقدار کمی S است. حلقه‌های بزرگتری مانند S و S نیز دیده شده‌اند.
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 داشته‌باشد که وزن آن هشت اتم بر هر مرتبه است. این سیستم پلیمری می‌تواند علت خاصیت الاستیکی گوگرد آمورف باشد.آنیون سولفیت به صورت SO است. نمک‌های سولفیت پر کاربرد اما اسید ان (سولفورو اسید) کم کاربرد است. از نمک‌های به عنوان نگه‌دارنده مواد غذایی استفاده می‌شود. همچنین سولفیت در شراب به‌طور طبیعی یافت می‌شود.
سم‌های فسفاته آلی در طول جنگ جهانی دوم در آلمان گسترش یافتند. سم دی‌ایزوپزوپیل فلوئور فسفات (DFP) یک معرف بسیار سمی است. پاراتیون و مالاتیون ترکیبات آلی فسفره هستند و به عنوان حشره‌کش مؤثر و کم‌دوام گسترش یافته‌اند. در ساختمان شیمیایی پنی سیلین نیز گوگرد موجود است.
در تخم‌مرغ هیدروژن سولفید وجود دارد این ماده در آب حل می‌شود و اسید تولید می‌کند.
اسید آمینه‌های سیستئین ، متیونین , هوموسیستئین , تائورین و همچنین برخی از آنزیم‌ها حاوی گوگرد هستند.
نزدیک به ۰٫۲۵ درصد از وزن بدن انسان را گوگرد تشکیل می‌دهد. گوگرد در کراتین که در ساختار مو و ناخن است، جز عناصر اصلی محسوب می‌شود. همچنین ترکیبات گوگرددار (VSC) باعث ایجاد بوی بد در دهان می‌گردند.
ترکیبات دی‌سولفیدی مابین پلی‌پپتیدها (پلی‌پپتید از به هم پیوستن چندین پپتید حاصل می‌گردد) در ساختار پروتئینی بسیار مهم می‌باشند.
چرخه گوگرد اولین چرخه بیوژئوشیمی بود که کشف شد. 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 (HS) را اکسید می‌کند و تکمیل قطره‌های بین‌سلولی گوگردی می‌دهد. وینگرادسکی به این فرم از متابولیسم اکسیداسیون ترکیب‌های معدنی (inorgoxidation) نام نهاد و تا دهه ۱۹۵۰ به همراه سلمان واکسمن روی آن کار کرد.
اکسیدکننده‌های گوگرد می‌توانند به عنوان منبع انرژی استفاده شوند. 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.
باکتری‌های کاهنده سولفات سولفات را به جای اکسیژن «تنفس» 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. هیدروژن سولفید ساخته شده توسط این باکتری‌ها باعث به وجود آمدن باد شکم می‌شود.
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.
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.
عنصر گوگرد به صورت ترکیبات مختلف در کانسارهای بسیاری قابل پی جویی و اکتشاف است. در این گونه کانسارها گوگرد به صورت طبیعی یافت می‌شود و براساس خاستگاه آنها، خود به چهار گروه تقسیم می‌شوند:
که باکتری‌ها در تشکیل آن‌ها نقش اصلی را داشته و معمولاً رسوبی هستند.
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.اینگونه ذخایر معمولاً کوچک هستند و کاوک‌ها و شکاف‌های سنگ‌ها را پر می‌کنند.
گوگرد در این کانسارهای از واکنش شیمیایی بین هیدروکربنها و انیدریت در حرارت و فشار زیاد ایجاد می‌گردد. گوگرد به صورت ترکیبی همراه با دیگر عناصر به صورت سولفید (مانند:پیریتPyrite) یافت می‌شود. گوگرد در این کانسارها، از کانی‌های آهنی همراه با پیریت و پیروتیت بدست می‌آید. همچنین در کانسارهای رسوبی آهن لایه‌ای که دارای زون سولفیدی می‌باشند، گوگرد یافت می‌شود. گوگرد همراه با کانی‌های سولفوره مانند اسفالریت بازیابی می‌شود.
از بزرگترین منابع گوگرد به‌شمار می‌روند. گوگرد در این نوع کانسارهای همراه با مواد معدنی مانند گچ(CaSO4·2H2O) و انیدریت است. همچنین همراه با سولفات باریوم یافت می‌شود.مهمترین ذخایر گوگرد در جهان امروز به‌شمار می‌آیند. از این منابع، گاز طبیعی به همراه گاز ترش یا سولفید هیدروژن گازی (H2S) استخراج شده و گوگرد آزاد به عنوان محصول همراه بازیابی می‌گردد. گوگرد همچنین در نفت خام و گازهای طبیعی وجود دارد. از جهتی دیگر نکته شایان ذکر در مورد وجود ترکیبات گوگرددار در مواد نفتی قابلیت خورندگی آن‌ها و صدمه زدن به تجهیزات توزیع است.
گوگرد به صورت کمپلکس آلی در آن‌ها وجود داشته و به عنوان محصول همراه به هنگام پالایش آنها، بدست می‌آید. 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. 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.
بیشتر کانسارهای گوگرد ایران به صورت ترکیب با گازهای ترش و منابع نفتی همراه‌است که امروزه از این منابع مقادیر نسبتاً زیادی گوگرد تولید و صادر می‌گردد.
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. ذخیره اعلام شده این معادن حدود ۵٬۷ میلیون تن می‌باشد.
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. گوگرد یکی از اجزای باروت می‌باشد. همچنین گوگرد برای جوشکاری لاستیک به کار می‌رود. 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. سولفید هیدروژن با سرعت حس بویایی را از بین می‌برد. دی‌اکسید گوگرد آلوده‌کننده مهم جوی می‌باشد. این عنصر برای استفاده‌های صنعتی مانند تولید (HSO)اسید سولفوریک برای باتریها تولید باروت و حرارت دادن لاستیک تولید می‌شود. گوگرد در فرایند تولید کودهای فسفاتی به عنوان ماده ضد قارچ عمل می‌کند. سولفاتها در کاغذهای شستشو و خشک‌بار نیز کاربرد دارند. همچنین گوگرد در ساخت کبریت و در آتش‌بازی نیز به‌کار گرفته می‌شود. تیوسولفات آمونیوم یا سدیم به عنوان عامل ثابت‌کننده در عکاسی کاربرد دارد. سولفات منیزیم می‌تواند به عنوان ماده ضد خشکی و ملین که یک مکمل منیزیم گیاهی است به کار گرفته شود.
بر حسب نوع کانسارها، گوگرد را هم به روش روباز و هم زیرزمینی می‌توان بدست آورد. 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.
استخراج گوگرد از گنبدهای نمکی بیشتر با روش فراش "Frasch" انجام می‌گیرد. 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:
گوگرد در ۷۰ کشور پراکنده در سطح جهان تولید می‌شود.
آرژانتین با تولید کمتر از هزار تن در سال کوچک‌ترین تولیدکننده در جهان است. 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.
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، 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.بر پایهٔ لغت‌نامه دهخدا نام گوگیرد در اوراق مانوی (به زبان پهلوی) برای آن ذکر شده‌است.
منجیک ترمذی:
واندر کوه‌های وی (ماوراءالنهر) همه داروها است که از کوه خیزد، چون ناک و زرنیخ و گوگرد و نشادر.
فردوسی:
خاقانی:
نظامی:
گلستان سعدی:
گفتم آن سفر کدام است گفت گوگرد پارسی خواهم به چین بردن.
ضرب‌المثل‌ها:
گوگرد به فارس بردن. (مانند زیره به کرمان بردن)
مثل گوگرد احمر؛ کنایه از نایاب بودن.
گوگرد سرخ زردشتی؛ کنایه از آتش است.
گوگرد احمر یا سرخ: از جواهر است و معدن آن در وادی موران می‌باشد و موران آنجا مقابل بزی می‌شوند گویند در شب مانند آتش می‌درخشد چنان‌که روشنایی آن چند فرسخ می‌رود، و چون از معدن بیرون آورند این خاصیت ندارد و آن جزو اعظم اکسیر است چنان‌که سیماب را ابوالارواح خوانند و آن را ابوالاجساد نامند. گرم و خشک است در چهارم و اقسام آن منافع بسیار دارد. و در کبریت احمر اقوال بسیار است و به اصطلاح اهل صناعت کیمیا اکسیر مصنوع در غایت سرخی را کبریت احمر نامند. کنایه از اکسیر، چرا که اکسیر از او ساخته شود و آن جزو اعظم اکسیر است. لقب زر است در اصطلاح کیمیاگران.
منوچهری:
اسدی طوسی:
خاقانی:
نظامی:
سعدی:
ناصر خسرو:
در هفت پیکر می‌خوانیم:
ناصر خسرو در سفرنامه‌اش نوشته‌است: گویند بر سر دماوند چاهی است که نشادر و کبریت (گوگرد) از آن گیرند.
محمد زکریای رازی را کاشف اسید سولفوریک یا همان جوهر گوگرد می‌دانند.
کانسارهای گوگرد در ایران، تألیف سید علیرضا آشفته، انتشارات فرهیختگان دانشگاه، تهران