گوگرد

گوگرد یک عنصر شیمیایی با نماد S و عدد اتمی 16 می‌باشد. این عنصر یک عنصر فراوان و در عین حال غیر فلزی و چند ظرفیتی می‌باشد. در شرایط عادی، اتم‌های گوگرد مولکول‌های اکتاتومی حلقوی با فرمول شیمیایی S8 را تشکیل می‌دهند. گوگرد عنصری جامد کریستالی و در دمای اتاق به رنگ زرد روشن است.

بسیاری از ترکیبات گوگرد بو دارند از جمله بوی موادی چون بوی گریپ فروت، بوی سیر و بوی گاز طبیعی که ناشی از وجود ترکیبات ارگانو سولفور است.

گوگرد از نظر مقداری دهمین عنصر رایج در جهان است و از نظر فراوانی پنجمین عنصر موجود در کره زمین است. اگرچه گاهی به شکل خالص و بومی یافت می‌شود، گوگرد معمولا به عنوان مواد معدنی سولفات و سولفید یافت می‌شود. سولفید هیدروژن بوی مشخصی به فرایندهای بیولوژیکی می‌بخشد.

خرید گوگرد

شما میتوانید برای خرید گوگرد به صورت کیلویی ، کیسه یا مقادیر تناژ با ما تماس گرفته و استعلام قیمت روز را داشته باشید یا میتوانید از طریق لینک زیر ثبت سفارش کرده و منتظر تماس همکاران ما برای اعلام قیمت و کسب اطلاعات بیشتر باشید.

شماره تماس ما : 02128422797

ثبت سفارش در سایت

تاریخچه گوگرد

این ماده در زمان‌های قدیم به وفور شناخته می‌شد و به دلیل کاربردهای آن در هند باستان، یونان باستان، چین و مصر باعث این شناخت گسترده شد. از نظر تاریخی و ادبیات گوگرد به عنوان برنز سنگی معروف شده بود که به معنای سنگ سوزان است.

امروزه تقریبا تمام گوگردهای عنصری به عنوان محصول جانبی برای از بین بردن آلاینده‌های حاوی گوگرد از گاز طبیعی و نفت تولید می‌شود. بیشترین کاربرد تجاری این عنصر تولید اسید سولفوریک برای کودهای سولفات و فسفات و سایر فرایندهای شیمیایی است. عنصر گوگرد در قارچ‌کش‌ها، مسابقات و حشره‌کش‌ها نیز از قدیم الایام استفاده می‌شده است.

این ماده در زمان های قدیم به وفور در دسترس طبیعی بوده و در تورات به آن اشاره می‌شود. ترجمه‌های انگلیسی کتاب مقدس به طور معمول از سوزاندن گوگرد به عنوان سنگ آهک یاد می‌شود که اصطلاح خطبه‌های آتش و سنگ آهک را به وجود می‌آورد که در آن شنوندگان از سرنوشت لعنت ابدی که در انتظار افراد بی‌ایمان و بی‌مایه هستند یاد می‌کنند. از این بخش از کتاب مقدس است که جهنم به بوی گوگرد دلالت دارد.

مصر

به گفتهEbers Papyrus ، در مصر باستان از پماد این ماده برای درمان پلک‌های گرانول استفاده می‌شد. از گوگرد برای دودکش در یونان پیش از کلاسیک استفاده می‌شد و این موضوع در کتاب ادیسه ذکر شده است. Pliny Elder در کتاب ۳۵ تاریخ طبیعی خود درباره گوگرد بحث می کند و می گوید منبع شناخته شده آن جزیره Melos است. وی استفاده از آن را برای استفاده از بخار، دارو و پارچه سفید کننده ذکر می‌کند.

چین

یک شکل طبیعی گوگرد به نام shiliuhuang از قرن ششم قبل از میلاد در چین شناخته شده بود و درHanzhang یافت می شد. تا قرن ۳ چینی‌ها کشف کردند که این ماده را می‌توان از پیریت استخراج کرد. دائوییست‌های چینی که به قابلیت اشتعال گوگرد و واکنش پذیری آن با فلزات خاص علاقه داشتند، اما اولین استفاده های عملی آن در طب سنتی چینی یافت می‌شد.

یک رساله نظامی سلسله سونگ از سال ۱۰۴۴ میلادی فرمول های مختلفی را برای پودر سیاه چینی توصیف کرد که ترکیبی از پتاسیم نیترات، زغال و گوگرد است. این ماده همچنین یک عنصر باروت سیاه است.

شما میتوانید برای خرید پتاسیم نیترات یا کسب اطلاعات بیشتر در مورد این ماده روی لینک کلیک کنید یا به وبلاگ بیسموت مراجعه کنید.

هند

کیمیاگران هندی، تمرین کنندگان علم مواد شیمیایی، از قرن هشتم میلادی به بعد گسترده در مورد استفاده از گوگرد در عملیات کیمیایی با جیوه نوشته‌اند. کیمیاگران اروپایی، اوایل به سولفور سمبل کیمیاگری منحصر به فرد، مثلثی در بالای صلیب داد. در درمان سنتی پوست، از گوگرد ابتدایی برای کاهش شرایطی مانند زخم، کرم حلقه، پسوریازیس، اگزما و آکنه استفاده می‌شد. مکانیزم عمل ناشناخته است .

گرچه گوگرد عنصری به آرامی به اسید گوگرد اکسیدان می‌شود، که یک ماده کاهنده و ضد باکتری است.

در سال ۱۷۷۷، آنتوان لاوازیه متقاعد کردن جامعه علمی کمک است که گوگرد یک عنصر است نه یک ترکیب.

سیسیل

ذخایر این ماده در سیسیل بیش از یک قرن منبع غالب بوده است. در اواخر قرن ۱۸، حدود دو هزار تن در سال گوگرد برای تولید سولفوریک اسید برای استفاده در فرایند Leblanc به کشور فرانسه وارد شد. در صنعتی سازی انگلیس با لغو تعرفه‌های نمک در سال ۱۸۲۴، برای گوگرد از سیسیل رو به افزایش شد.

دهه های مختلف دیگر

افزایش کنترل و بهره برداری انگلیس از معدن، پالایش، حمل و نقل گوگرد، همراه با عدم موفقیت این صادرات سودآور برای تبدیل اقتصاد عقب مانده و فقیر سیسیل، منجر به بحران گوگرد در سال ۱۸۴۰، هنگامی که پادشاه فردیناند دوم انحصار خود را داد. صنعت گوگرد به یک شرکت فرانسوی با توافق نامه تجاری قبلی ۱۸۱۶ با انگلیس نقض کرد. سرانجام فرانسه با یک راه حل صلح آمیز مورد مذاکره قرار گرفت.

در سال ۱۸۶۷ گوگرد ابتدایی در ذخایر زیرزمینی در لوئیزیانا و تگزاس کشف شد. فرآیند بسیار موفق Frasch برای استخراج این منبع ایجاد شده است.

در اواخر قرن ۱۸ میلادی، سازندگان مبلمان از گوگرد مذاب برای تولید تزیینات در صنایع دستی خود استفاده می‌کردند. به دلیل گوگرد دی اکسید تولید شده در طی فرایند ذوب گوگرد کاروان اینولهای گوگرد به زودی کنار گذاشته شد.

گوگرد مذاب گاهی اوقات برای تنظیم پیچ‌های فلزی در سوراخ‌های بتنی حفر شده که مقاومت در برابر شوک زیاد برای نقاط دلبستگی تجهیزات نصب شده در کف مورد نظر است، استفاده می‌شود.

پودر خالص این ماده به عنوان یک داروی مقوی و ملین استفاده می‌شد. با پیشرفت روند تماس، امروزه اکثر گوگرد برای ساختن سولفوریک اسید برای طیف وسیعی از کاربردها به ویژه کود مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گوگرد و زندگی

این ماده یک عنصر اساسی برای تمام زندگی است، اما تقریبا همیشه به شکل ترکیبات ارگانوسولفور یا سولفیدهای فلزی است. سه اسید آمینه (سیستئین، سیستین و متیونین) و دو ویتامین (بیوتین و تیامین) از جمله این ترکیبات هستند. بسیاری از کوفاکتورها نیز حاوی گوگرد هستند، ازجمله گلوتاتیون، تیوروکسین و پروتئین آهن و گوگرد.

دی سولفیدها، پیوندهای S-S استحکام مکانیکی و عدم حلالیت پروتئین کراتین را دارند که در پوست، مو و پرهای خارجی یافت می‌شود. گوگرد یکی از عناصر شیمیایی اصلی و مورد نیاز برای عملکرد بیوشیمیایی است و یک ماده مغذی اساسی برای همه موجودات زنده است.

خواص فیزیکی و شیمیایی گوگرد

این ماده با تشکیل شعله گوگرد دی اکسید با شعله آبی رنگ می‌سوزد که بوی خفه کننده و تحریک کننده‌ای دارد. گوگرد در آب غیر محلول است اما در کربن دی سولفید و تا حدی کمتر در سایر حلال‌های ارگانیک غیر قطبی مانند بنزن و تولوئن محلول است.

انرژی یونیزاسیون اول و دوم گوگرد به ترتیب 999.6 و 2252 کیلوژول بر مول است. علیرغم چنین ارقامی حالت اکسیداسیون 2+ بسیار نادرتر به نسبت حالات اکسیداسیون 4+ و 6+ می‌باشد.

انرژی یونیزاسیون چهارم و ششم 4556 و 8495.8 کیلوژول بر مول است، بزرگی این ارقام ناشی از انتقال الکترون بین مدارها است که این حالت‌ها فقط با اکسیدان‌های قوی مانند فلوئور، اکسیژن و کلر پایدار است. برخی از این واکنش‌ها نیاز به درجه حرارت بالایی دارند.

ایزوتوپ‌ها و انواع گوگرد

این عنصر دارای 23 ایزوتوپ شناخته شده است که چهار مورد آن پایدار است :

1) گوگرد با جرم مولی 32 با فراوانی 94.99% با خطای 0.26%
2) گوگرد با جرم مولی 33 با فراوانی 0.75% با خطای 0.02%
3) گوگرد با جرم مولی 34 با فراونی 4.25% با خطای 0.24%
4) گوگرد با جرم مولی 36 با فراوانی 0.01% با خطای 0.01%

به غیر از گوگرد با جرم مولی 35، بقیه دارای تقریبا نیمه عمر 87 روزه در پرتوهای کیهانی آرگون هستند در حالی که ایزوتوپ‌های رادیواکتیو گوگرد نیمه عمری کمتر از 3 ساعت دارند.
در بیشتر اکوسیستم‌های جنگلی، سولفات بیشتر از جو حاصل می‌شود. هوازدگی مواد معدنی سنگ و تبخیر باعث افزایش گوگرد می‌شود.

برای شناسایی منابع آلودگی از این ماده با ترکیب ایزوتوپی مشخص استفاده شده و گوگرد غنی شده به عنوان ردیاب در مطالعات هیدرولوژیکی اضافه شده است. تفاوت در فراوانی‌های طبیعی را می‌توان در سیستم‌هایی که تغییرات کافی در گوگرد34 اجزای اکوسیستم وجود دارد، استفاده کرد.

دریاچه‌های راکی کوه که تصور می‌شود توسط منابع جوی سولفات مسلط شده‌اند، مشخص شده است که دارای گوگرد34 مشخصه دریاچه‌ها است که تصور می‌شود توسط منابع آّبخیز سولفات تسلط دارند.

نقش گوگرد در طبیعت

گوگرد32 در ستارگان عظیم ایجاد می‌شود، در عمق جایی که دمای آن 2.5*109 درجه کلوین بیشتر است، که با هم جوشی یک هسته سیلیکون به همراه یک هسته هلیوم ایجاد می‌شود. از آن‌جا که این واکنش هسته‌‎ای بخشی از فرایتد آلفا است که عناصر را به وفور تولید می‌کند، گوگرد دهمین عنصر زایج در جهان است.

این عنصر معمولا به عنوان سولفید در بسیاری از شهاب سنگ‌ها وجود دارد. سنگ‌های کیهانی کاندریت معمولی به طور متوسط دارای 2.1% گوگرد است و با گاز کربن ممکن است به اندازه 6.6% باشد. به طور معمول به عنوان ترولیت (FeS) وجود دارد، اما استثنائاتی نیز وجود دارد.

با کاندریت کربنی حاوی گوگردآزاد، سولفات‌ها و سایر ترکیبات گوگرد می‌باشد. رنگ‌های متمایز ماه آتش فشانی سیاره مشتری به اشکال مختلف گوگرد مذاب، جامد و گازی نسبت داده می‌شود.

آتش فشان ها

این عنصر پنجمین عنصر رایج در سطح زمین است. گوگرد ابتدایی را می‌توان در نزدیکی چشمه‌های آب گرم و مناطق آتش فشانی در بسیاری از نقاط جهان، به ویژه در امتداد حلقه آتش اقیانوس آرام یافت.

چنین ذخایر آتش فشانی در حال حاضر در اندونزی، شیلی و ژاپن استخراج می‌شود. بزرگترین کرستال استخراج شده تا الان دارای ابعاد 22*16*11 سانتی متر می‌باشد. از نظر تاریخی، سیسیل در انقلاب صنعتی گوگرد منبع اصلی بود.

دریاچه‌های گوگرد مذاب به قطر 200 متر در کف دریاها یافت شده است که با آتش فشان‌های زیر دریایی همراه است، در اعماق جاهایی که نقطه جوش آب بالاتر از نقطه ذوب این ماده است.

باکتری های بی هوازی

گوگرد بومی توسط باکتری‌های بی هوازی که بر روی کانی‌های سولفات مانند گچ در گنبدهای نمکی عمل می‌کنند، سنتز می‌شود. ذخایر قابل توجهی در گنبدهای نمکی در سواحل خلیج مکزیک و تبخیرها در شرق اروپا و غرب آسیا رخ می‌دهد. گوگرد بومی ممکن است تنها با فرایندهای زمین شناسی تولید شود.

فسیلی

ذخایر فسیلی این ماده مستقر از گنبدهای نمکی زملنی برای تولید تجاری در ابالات متحده، روسیه، ترکمنستان و اوکراین پایه گذاری شده بود. در حال حاضر، تولید تجاری هنوز هم در معدن Osiek در لهستان انجام می‌شود. این گونه منابع از اهمیت تجاری ثانویه برخودار هستند و بیشتر آن‌ها دیگر کار نمی‌کنند.

ترکیبات گوگرد طبیعی که شامل مواد معدنی هستند عبارت‌اند از : پیریت (آهن سولفید)، دارچین (جیوه سولفید)، گالن (سرب سولفید)، اسفالریت (روی سولفید) و استسبنیت (آنتیموان سولفید) است ومواد معدنی سولفات مانند گچ (کلسیم سولفات)، آلونیت (آلومینیوم پتاسیم سولفات) و باریت (باریم سولفات).

در روی کره زمین، دقیقا مانند ماه مشتری، گوگرد عنصری به طور طبیعی در انتشار گازهای آتش فشانی، از جمله انتشار گازهای خروجی حرارتی رخ می‌دهد.

آلوتروپ‌های گوگرد

این عنصر بیش از 30 آلوتروپ جامد را تشکیل می‌دهد یعنی بیش از هر عنصر دیگر. علاوه در S8 چندین حلقه دیگر نیز شناخته شده است. برداشتن یک اتم از تاج به S7 تبدیل می‌شود، که بیشتر از ماده S3 رنگ زرد رنگی دارد.

گوگرد آمورف یا “پلاستیک” با خنک شدن سریع گوگرد مذاب – به عنوان مثال، با ریختن آن در آب سرد تولید می‌شود. مطالعات کریستالوگرافی اشعه ایکس نشان می‌دهد که شکل آمورف ممکن است دارای یک ساختار مارپیچ شکل با هشت انم در هر نوبت باشد.

مولکول‌های پلیمری کویل بلند، ماده قهوه‌ای را لاستیک می‌کنند و به صورت عمده این فرم احساس لاستیک خام دارند. این فرم در دمای اتاق قابل اندازه گیری است و به تدریج به آلوتروپ مولکولی بلوری، که دیگر الاستیک نیست، برمی‌گردد.

این روند طی چند ساعت تا چند روز اتفاق می‌افتد اما می‌تواند با افزودن کانالیزور سرعت آن را فازایش داد.

گوگرد در کشاورزی

این عنصر از مهمترین مواد در کشاورزی محسوب می‌شود که برای اصلاح خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد و یکی از مواد مغذی مهم برای تولید محصولات کشاورزی از جمله سبزیجات و میوه‌ها می‌باشد که برای حفظ رشد گیاه لازم و ضروری است. گیاهان زراعی برای تامین و سنتز پروتئین‌ها و کوفاکتورها و ویتامین‌ها به این عنصر احتیاج دارند.

گوگرد و خاک

این ماده بیشتر در بخش آلی خاک یافت می‌شود و چون به صورت عنصری قابل استفاده برای گیاهان نیست ابتدا باید از مادهآلی آزاد شود سپس با روند معدنی شدن که با فعالیت میکروبی همراه است که توسط میکرو ارگانیسم‌های خاک انجام می‌شود، مورد استفاده قرار گیرد.

در این فرایند میکرو ارگانیسمی عنصر گوگرد به یون سولفات تبدیل می‌شود که قابل استفاده برای گیاهان است. و از عوامل موثر بر این فرایند می‌توان به دما، رطوبت و نسبت کربن به گوگرد اشاره کرد.

تاثیرات گوگرد در گیاه

این عنصر به قدری برای گیاه حیاتی است که کمبود آن برای هر مرحله از رشد گیاه می‌تواند منجر به کاهش بازده و محصول دهی گیاه شود. از طرفی کمبود این عنصر باعث کاهش کارایی نیتروژن در گیاه می‌شود و سنتز پروتئین محدود می‌شود.

از آن‌جا که گوگرد عنصری متحرک درون گیاه نیست و با توجه به نکته‌های فوق الذکر، تامیتن آن در تمامی مراحل رشد و محصول دهی برای گیاه الزامی است.

از جمله گیاهانی که از مقدار زیادی گوگرد استفاده می‌کنند می‌تونا به یونجه و کلزا اشاره کرد. از نقش این عنصر در گیاه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• بهبود کیفیت و بازده محصول.
• تولید پروتئین. همان طور که در بالا گفته شد این عنصر، تشکیل دهنده سه اسید آمینه اصلی سیستئین، سیستین و متونین است که بلوک‌های اصلی پروتئین‌ها هستند و تقریبا 90% از گوگرد گیاه در این بخش قرار دارد.
• فعال سازی آنزیم‌ها که به واکنش‌های بیو شیمیایی که در گیاه رخ می‌دهد کمک شایانی می‌کند.
• تولید کلروفیل که باعث فتوسنتز درون گیاهان می‌شود و از طریق این روش گیاهان قند، روغن، نشاسته، جربی، ویتامین و … را تولید می‌کند.
• تولید روغن. به همین دلیل وجود مقدار کافی گوگرد در گیاهان حاوی دانه‌های روغنی بسیار مهم است.

علائم کمبود گوگرد در گیاهان

بر خلاف عنصر نیتروژن، علائم کمبود این عنصر  ابتدا بر روی برگ‌های تازه ظاهر می‌شود و با به کار بردن نیتروژن نیز این علائم از بین نمی‌رود و هم چنان ادامه دارد به غیر از برخی گیاهان از جمله پنبه، مرکبات و تنباکو که ابتدا برگ‌های قدیمی‌تر را تحت تاثیر قرار می‌دهد. از علائم رایج کمبود گوگرد می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

1) اغلب گیاهان به صورت صاف و کوچک با ساقه‌های باریک و کوتاه.
2) در غلات رشد گیاه به تاخیر می‌افتد و محصول دهی آن نیز با تاخیر رو به رو می‌شود.
3) در حبوبات گره‌زایی با ضعف رو به رو می‌شود و تثبیت نیتروژن دچار مشکل می‌شود.
4) در خصوص میوه‌ها نیز، اغلب به طور کامل رشد نمی‌کنند و کال باقی می‌مانند.

تاثیر کمبود گوگرد در محصولات مختلف

انواع کود گوگرد

اکثر کودهای گوگرد به 4 گروه تقسیم می‌شوند:
1) کود سولفاته
2) کود گوگرد گرانول عنصری
3) ترکیبی از کود سولفاته و گوگرد عنصری
4) کودهای مایع (آمونیوم تیوسولفات، کلسیم تیوسولفات و پتاسیم تیوسولفات)

گوگرد عنصری

شکل این کود معمولا به صورت گرانول یا پودری است که دارای 90% الی 99% عنصر گوگرد است. این کود برای خاک‌هایی که با کاهش بسیار زیادی از این عنصر رو به رو هستند مفید نیست چون تاثیر زودهنگام ندارد اما برای برنامه‌ای که برای طولانی مدت برنامه ریزی شده باشد موثر باشد و کمبود گوگرد خاک را جبران کند.

این نوع کود به طور مستقیم برای استفاده گیاهان قابل استفاده نیست و همانطور که در بالاتر ذکر شد باید طی یک فرایند میکرو ارگانیسمی توسط میکروب‌ها به یون سولفات تبدیل شود تا مورد استفاده قار گیرد.

فرمول کودی : 0-0-0-90 تا 99

آمونیوم سولفات

این نوع کود توانایی مخلوط شدن با سابر کودهای گرانوله را دارد و دچار مشکلی نمی‌شود اما باید مراقب بود تا ترکیب یکنواختی خودش را حفظ نماید.

آمونیوم تیوفسفات

این کود به دلیل سازگاری با سایر یون‌ها و هم چنین حلالیت بالایی دارد منبع بسیار مهمی برای تامین گوگرد خاک به خصوص در کودهای مایع به شمار می‌آید.

این کود به هر نسبتی با سوسپانسیون‌های حاوی یون فسفات خنثی یا کمی اسیدی و یا محلول‌‌ها و هم چنین با محلول‌های آمونیاک مایع سازگار است؛ بنابراین با طیف گسترده‌ای از فرمول‌ها و فرمولاسیون‌ها از جمله N-S، N-P-S و N-P-K-S با استفاده از این کود امکان پذیر است. این کود را می‌توان مستقیما با آبیاری قطره‌ای، آبپاش‌ها و یا آبیاری سطحی به خاک منتقل کرد.

فرمول کودی : 12-0-0-26

سولفات آمونیوم فسفات

این کود حاوی 16% گوگرد در خود می‌باشد. این کود از حدود 40% مونو آمونیوم فسفات و 60% آمونیوم سولفات تشکیل شده است. استفاده مستقیم از این کود برای محصولاتی از جمله علوفه و به ویژه در حبوبات در بسیاری از کشورها انجام می‌شود.

فرمول کودی : 16-20-0-14

پتاسیم فسفات

این کود برای محصولات حبوباتی و یونجه که هم زمان هم نیاز به پتاسیم و هم نیاز به گوگرد دارند بسیار مفید و کاربردی است.

فرمول کودی : 0-0-50-18

تیو سولفات پتاسیم و کلسیم

این کود مناسب محصولاتی است که علاوه بر این عنصر به کلسیم و پتاسیم نیز نیاز شایانی دارند و برای روش‌های محلولی نیز بسیار مناسب هستند به طوری که استفاده این کودها به صورت مایع برای کاربردهای مستقیم و یا روش‌های مخلوط کردن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سوپر فسفات ساده (SSP)

این کود حاوی 11% گوگرد، 8.8% فسفر و 19% کلسیم می‌باشد که به صورت کود گرانوله می‌باشد که در تمامی بخش‌های زراعی قابل استفاده است.

این کود با سایر کودها از جمله کودهای دی آمونیوم فسفات و کودهای حاوی اوره نیز قابل ترکیب می‌باشد و حتی بدون داشتن رطوبت نیز در مدت زمان طولانیی قابل ذخیره است. وجود کلسیم و فسفر موجود در این خاک می‌تواند به حفظ ساختار خاک کمک کند.

تولید گوگرد

تولید در گذشته

گوگرد ممکن است به خودی خود پیدا شود و از نظر تاریخی معمولا به این شکل به دست می‌آمد. پیریت نیز هم چنین منبعی برای تولید این ماده بوده است.

در مناطق آتش فشانی در سیسیل، در دوران باستان، در سطح زمین یافت می‌شد و از فرایند سیسیلی استفاده می‌شد .

رسوبات این ماده در کوره‌های آجری ساخته شده بر روی تپه‌های شیب دار، که فضای هوایی بین آن‌ها وجود دارد، انباشته شده و انباشته می‌شود. سپس مقداری گوگرد پودر شده و روی سنگ معدن پشته شده پخش شده و مشتعل شده باعث می‌شود گوگرد آزاد در زیر تپه‌ها ذوب شود.

سرانجام سپرده‌های حاصل از سطح زمین بازی کردند و کارگران معدن رگه‌هایی را کشف کردند که در نهایت منظره سیسیل را با معادن لابیرنتین خاتمه داد. استخراج معادن بدون مکانیزه و پر زحمت بود، با این که افراد منتخب سنگ معدن را از صخره آزاد می‌کردند و پسران مین یا کارسی که سبدهای سنگ معدن را با خود حمل می‌کردند، اغلب از طریق یک مایل یا بیشتر تونل طی می‌کردند.

هنگامی که سنگ معدن در سطح بود، در اجاق‌های ذوب، کاهش یافته و استخراج می‌شود. شرایط در معادن گوگرد سیسیل بسیار هولناک بود و باعث شد بوکرتی واشنگتن برای نوشتن “من اکنون آماده نیستم تا بگویم که در جهان بعدی به یک جهنم فیزیکی اعتقاد دارم، اما یک معدن گوگرد در سیسیل تقریبا نزدیک‌ترین چیز است. جهنمی که انتظار دارم در این زندگی ببینم.”

تولید ابتدایی

گوگرد ابتدایی در اواخر قرن بیستم از گنبدهای نمکی (که در بعضی مواقع به شکل تقریبا خالص رخ می‌دهد) استخراج شد. اکنون گوگرد به عنوان یک محصول جانبی سایر فرایندهای صنعتی مانند پالایش نفت تولید می‌شود که در آن گوگرد ناخواسته است.

تصور می‌‌شود که به عنوان یک ماده معدنی، گوگرد بومی در زیر گنبدهای نمکی یک منبع معدنی فسیلی است که با عمل باکتری‌های بی‌هوازی در رسوبات سولفات تولید می‌شود. اینگونه معادن نمکی عمدتا با فرایند Frasch برداشته شد.

در این روش، آب گرم شده بیش از حد به یک مخزن گوگرد بومی برای ذوب گوگرد پمپ می‌شود و سپس هوای فشرده شده، محصول مذاب خالص 99.5% را به سطح بازگرداند. در طی قرن بیستم این روش گوگرد عنصری تولید کرد که نیازی به تصفیه بیشتر نداشت.

با توجه به تعداد محدودی از این ذخایر گوگرد و هزینه‌ی بلای کار در ساختن آن‌ها، این فرایند استخراج گوگرد از سال 2002 تاکنون در هیچ جای دنیا به طور عمده استفاده نشده است.

تولید امروزی

امروزه این ماده از نفت، گاز طبیعی و منابع فسیلی مرتبط تولید می‌شود، که از آن به طور عمده به عنوان هیدروژن سولفید بدست می‌آید. ترکیبات ارگاسولفور، ناخالصی‌های نامطلوب در نفت، با قرار دادن آن‌ها به هیدروسولفورسازی، که باعث پیوندهای C-S می‌شود، ارتقا یافته‌اند.

R-S-R + 2H2 > 2RH + H2S

هیدروژن سولفید حاصل از این فرایند و هم‌چنین در گاز طبیعی با فرایند Claus به گوگرد عنصری تبدیل می‌شود. این فرایند مستلزم اکسیداسیون مقداری هیدروژن سولفید به دی اکسید گوگرد سپس احتراق به این دو است :

3O2 + 2H2S > 2SO2 + 2H2O
SO2 + 2H2S > 3S + 2H2O

با توجه به محتوای بالای گوگرد موجود در ماسه‌های نفتی Athabasca، انبارهای گوگرد عنصری از این فرایند در حال حاضر در سراسر آلبرتا، کانادا وجود دارد. روش دیگر ذخیره گوگرد به عنوان چسب برای بتن است، محصول حاصل از آن دارای خواص مطلوب بسیاری است.

گوگرد هنوز از ذخایر سطحی در کشورهای فقیر با آتش فشان مانند اندونزی استخراج می‌شود و شرایط کارگران از زمان بوکرتی واشنگتن خیلی بهبود یافته است.

تولید جهانی این ماده در سال 2011 بالغ بر 69 میلیون بوده است که بیش از 15 کشور در هر کدام بیش از 1 تن مشارکت دارند. کشورهایی که بیش از 5 تن از آن تولید می‌کنند عبارت‌اند از چین (9.6)، ایالات متحده (8.8)، کانادا (7.1) و روسیه (7.1). از سال 1900تا 2010 قیمت این ماده به آرامی در حال افزایش است و در دهه 1980 و حدود 2010 قیمت آن ناپایدار بوده است.

کاربردهای گوگرد

سولفوریک اسید

گوگرد عنصری عمدتا به عنوان ماده مقدماتی سایر مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تقریبا 85% از گوگرد به سولفوریک اسید تبدیل می‌شود:

2S + 3O2 + 2H2O > 2H2SO4

در سال 2010، ایالات متحده نسبت به سایر مواد شیمیایی صنعتی معدنی سولفوریک اسید بیشتری تولید کرد. مصرف اصلی اسید استخراج سنگ معدن فسفات برای تولید کودهای شیمیایی است.

سایر کاربردهای سولفوریک اسید شامل تصفیه روغن، فرآوری فاضلاب و استخراج مواد معدنی است.

کود

این ماده به طور فزاینده به عنوان یک جز کودها مورد استفاده قرار می‌گیرد. مهم‌ترین شکل گوگرد برای کود، کود معدنی کلیسم سولفات است. گوگرد ابتدایی آب گریز است (در آب قابل حل نیست) و به طور مستقیم گیاهان قابل استفاده نیستند.

با گذشت زمان، باکتری‌های خاک می‌توانند آن را به مشتقات محلول تبدیل کنند،که بعدا توسط گیاهان قابل استفاده هستند. گوگرد کارآیی سایر مواد مغذی اساسی گیاه، به ویژه ازت و فسفر را بهبود می‌بخشد.

ذرات این ماده تولید شده از نظر بیولوژیکی به دلیل داشتن پوشش بیوپلیمر به طور طبیعی آب گریز هستند و در اسپری محل دوغ رقیق پراکنده در سرزمین آسان‌تر می‌شوند و در نتیجه جذب سریع‌تری صورت می‌گیرد. نیاز گیاه شناسی برای گوگرد برابر است یا از فسفر فراتر می‌رود. این ماده مغذی اساسی برای رشد گیاهان، تشکیل گره ریشه حبوبات و سیستم ایمنی و دفاعی است.

کمبود این ماده در بسیاری از کشورهای اروپا رواج یافته است. از آن‌جا که ورودی‌های جوی گوگرد هم چنان کاهش می‌یابد، احتمالا کسری در ورودی و خروجی گوگرد افزایش می‌یابد مگر این که از کودهای گوگرد استفاده نشود. ورودی‌های جوی گوگرد به دلیل اقدامات انجام شده برای محدود کردن باران‌های اسیدی کاهش می‌یابد.

قارچ کش‌ها و سموم دفع آفات

عنصر گوگرد یکی از قدیمی ترین قارچ کش‌ها و سموم دفع آفات است. گوگرد Dusting، گوگرد ابتدایی به صورت پودری، یک قارچ کش رایج برای انگور، توت فرنگی، بسیاری از سبزیجات و چندین محصول دیگر است.

از خواص خوبی در برابر طیف گسترده‌ای از بیماری‌های کپک پودری و هم چنین لکه‌های سیاه برخوردار است. در تولید ارگانیک، این ماده مهم‌ترین قارچ کش است. این تنها قارچ کش مورد استفاده در تولید سیب ارگانیک در برابر بیماری اصلی زخم سیب در شرایط سردتر است.

بیوسولفور

(عنصر گوگرد تولید شده بیولوژیکی با خصوصیات آبگریز) نیز می‌تواند برای این کاربردها مورد استفاده قرار گیرد. گوگرد Dusting با فرمول استاندارد برای محصولات زراعی با گرد و غبار گوگرد یا از هواپیمای گرد و غبار استفاده می‌شود. گوکرد Wettable نام تجاری برای گوگرد Dusting است که با ترکیبات اضافی ساخته شده است تا آب آن قابل تبدیل شود.

پودر این عنصر به عنوان یک حشره کش ارگانیک در برابر کنه‌ها استفاده می‌شود. روش معمول استفاده غبار پوشاندن لباس یا اندام‌ها با پودر این ماده است. یک محلول رقیق گوگرد آهک (که با ترکیب کلسیم هیدروکسید با عنصر گوگرد در آب ساخته شده است) به عنوان یک شیر آب برای حیوانات اهلی برای از بین بردن کرم حلقه (قارچ)،مانژ و سایر درماتوزها و انگل‌ها استفاده می‌شود.

شمع‌های گوگرد تقریبا گوگرد خالص به منظور ساختن سازه‌ها و بشکه‌های شراب سوخته شدند، اما اکنون برای سکونت‌ها خیلی سمی تلقی می‌شود.

ضد باکتری در شراب سازی و نگهداری مواد غذایی

مقادیر اندک گاز گوگرد دی اکسید (یا معادل متابولیت پتاسیم سولفات) به شراب تخمیر شده برای تولید اثری از اسید سولفور (از واکنش آب با SO2 تولید می‌شود) و نمک‌های سولفیت آن در مخلوط، قدرتمندترین ابزار در تولید شراب نامیده شده است.

پس از مرحله تخمیر مخمر در شراب سازی، سولفیت‌ها اکسیژن را جذب می‌کنند و رشد باکتری هوازی را مهار می‌کنند که در غیر این صورت، اتانول را به استیک اسید تبدیل می‌کند و شراب را ترش می‌کند. بدون این مرحله نگهدارنده، معمولا یخچال نامحدود محضول قبل از مصرف مورد نیاز است.

روش‌های مشابه به دوران باستان برمی‌گردد، اما ذکرهای تاریخی مدرن این شیوه به قرن پازدهم برمی‌گردد. این عمل توسط تولید کنندگان بزرگ شراب صنعتی و تولید کنندگان شراب کوچک ارگانیک به طور یکسان استفاده می‌شود.

گوگرد دی اکسید و سولفیت‌های مختلف به دلیل خاصیت نگهدارنده آنتی اکسیدانی آنتی باکتریال در بسیاری از بخش‌های دیگر صنایع غذایی مورد استفاده قرار گرفته است. این عمل از زمان گزارش واکنش آلرژی برخی از افراد به سولفیت‌ها در مواد غذایی کاهش یافته است.

داروسازی

از این ماده (به طور خاص اکتا سولفور S8) در داروهای پوستی برای درمان آکنه و سایر شرایط استفاده می‎‌شود. این ماده به عنوان یک عامل کراتولیتیک عمل می‌کند و هم چنین باکتری‌ها، قارچ‌ها، کنه‌ها و سایر انگل‌ها را نیز می‌کشد. گوگرد منفی و گوگرد کلوئیدی به عنوان لوسیون‌ها، کرم‌ها، پودرها‌ صابون‌ها و مواد افزودنی حمام برای درمان آکنه، ولگاریس، روزنه آکنه و درماتیت سبوروئیک استفاده می‌شود. عوارض جانبی رایج شامل سوزش پوست در محل استفاده و هم چنین عوارضی مثل لک، خشکی، خارش و لایه برداری است.

مبلمان

از این ماده می‌توان برای ایجاد تزئینات در مبلمان چوبی استفاده کرد. بعد از این که یک طرح روی چوب پیاده شد، گوگرد مذاب درون آن ریخته شده و پس از آن جدا می‌شود و به همین دلیل پوسنه پوسته می‌شود.

درزهای گوگرد به ویژه در اواخر قرن 18 و اوایل قرن 19، به طور چشمگیری در میان کابینه سازان آلمانی پنسیلوانیا مشهور بود. این عمل به زودی از بین رفت زیرا مواد سمی و قابل اشتعال کمتری جایگزین آن شدند.

با این حال، بعضی از صنعتگران مدرن گاهی در ساخت قطعات ماکت‌ها از این روش و این ماده استفاده می‌کنند.

نقش بیولوژیکی

پروتئین و کوفاکتورهای آلی

این عنصر یکی از اجزای اساسی کلیه سلول‌های زنده است. این عنصر هفتمین یا هشتمین عنصر از نظر وزن در بدن است یعنی تقریبا برابر با مقدار پتاسیم و کمی بیشتر از سدیم و کلر! به طور مثال فردی با وزن 70 کیلوگرم دارای 140 گرم گوگرد در بدنش است.

در گیاهان و حیوانات، اسیدهای آمینه سیستئین و متیونین حاوی گوگرد زیادی هستند و این عنصر در تمام پلی پپتیدها، پروتئین‌ها و آنزیم‌های حاوی این اسیدهای آمینه وجود دارد. در انسان، متیونین یک اسد آمینه ضروری است که باید مصرف شود.

اما صرفه جویی در ویتامین‌های بیوتین و تیامین، سیستئین و تمام ترکیبات حاوی گوگرد در بدن انسان را می‌توان ار متیونین سنتز کرد. آنزیم سولفیت اکسیداز برای متابولیسم متیونین و سیتئین در انسان و حیوان مورد نیاز است. پیوندهای دی سولفید (یعنی پیوندهای S-S) بین بقایای سیستئین در زنجیره‌های پپتید در مونتاژ پروتئین و ساختار بسیار مهم است.

این پیوندهای کوالانسی بین زنجیره‌های پپتید سفتی و استحکام بیشتری به دست می‌آید. به عنوان مثال، استحکام بالای پرها و موها تا حدی ناشی از محتوای بالای پیوندهای S-S با سیستئین و گوگرد است. تخم مرغ برای تشکیل پر در جوجه‌ها از نظر گوگرد زیاد است و بوی مشخص تخم مرغ‌های گندیده به دلیل هیدروژن سولفید است.

متالو پروتئین‌ها و کوفاکتورهای معدنی

متالو پروتئین‌هایی که در آن مکان فعلا یک مجموعه فلزی درحال گذار است که به اتم این عنصر متصل است، اجزای اساسی آنزیم‌های درگیر در فرایندهای انتقال الکترون هستند.

نمونه‌ها شامل پروتئین‌های مسی آبی و ردوکتاز اکسید نیتروژن است. عملکرد این آنزیم‌ها به این واقعیت وابسته است که یون فلزی انتقال می‌تواند تحت تاثیر واکنش اکسیداسیون ردوکس قرار بگیرد. نمونه‌های دیگر شامل خوشه‌های آهن گوگرد و هم چنین بسیاری از پروتئین‌های مس، نیکل و آهن هستند.

فراگیرترین فروودوکسین‌ها هستند که به عنوان کرکره الکترونی در سلول‌ها عمل می‌کنند. در باکتری‌ها، آنزیم‌های مهم نیتروژناز حاوی یک خوشه Fe-Mo-S بوده و یک کاتالیزوری است که عملکرد مهم تثبیت نیتروژن را انجام می‌دهد، نیتروژه جوی را به آمونیاک تبدیل می‌کند که با استفاده از میکروارگانیسم‌ها و گیاهان می‌توان پروتئین، RNA، DNA، آلکانوئیدها را ساخت.

دیگر کاربردها

این ماده مستقیما با متان واکنش نشان می‌دهد تا کربن دی سولفید را بدهد، که برای ساخت سلفون و ریون استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای گوگرد ابتدایی در آتش فشانی لاستیک است که زنجیرهای پلی سولفید پلیمرهای آلی را به هم متصل می‌کنند. مقادیر زیادی سولفیت برای سفید کردن کاغذ و حفظ میوه خشک استفاده می‌شود.

بسیاری از مواد پاک کننده و مواد شوینده (به عنوان مثال سدیم لوریل سولفات) مشتقات سولفات هستند. گچ یا همان کلسیم سولفات در مقیاس 100 میلیون تن در هر سال برای استفاده در سیمان و کودهای پرتلند استخراخ می‌شود.

هنگامی که عکاسی مبتنی بر نقره گسترده بود، سدیم و تیونولفات آمونیوم به طور گسترده‌ای به عنوان مواد ثابت کننده مورد استفاده قرار گرفت. گوگرد یکی از اجزای باروت (پودر سیاه) است.

خطرات گوگرد

گوگرد از عناصر غیر سمی است، مانند بسیاری از نمک‌های محلول سولفات. نمک‌های سولفات محلول ضعیف جذب و ملین هستند. در صورت تزریق آن‌ها، آزادانه توسط کلیه‌ها فیلتر می‌شوند و با مقدار کمی گرما سمیت آن‌ها از بین می‌رود.

سوختن گوگرد با اکسیژن

وقتی این ماده در هوا می‌سوزد، گوگرد دی اکسید تولید می‌کند. در آب، این گاز اسید گوگرد و سولفیت تولید می‌کند. سولفیت‌ها آنتی اکسیدان‌هایی هستند که مانع از رشد باکتری‌های هوازی و یک افزودنی مفید غذایی در مقادیر اندک می‌شوند. در غلظت‌های بالا این اسیدها به ریه‌ها، چشم‌ها و سایر بافت‌ها آسیب می‌رسانند. در ارگانیسم‌های بدون ریه مانند حشرات یا گیاهان، سولفیت با غلظت زیاد مانع تنفس می‌شود.

گوگرد تری اکسید (ساخته شده توسط کاتالیز از دی اکسید گوگرد) و سولفوریک اسید به طور مشابه در صورت وجود آب بسیار اسیدی و خورنده هستند. اسید سولفوریک، یک ماده مرطوب قوی است که می‌تواند مولکول‌های موجود در آب و اجزای آب را از قند و بافت ارگانیک خارج کند.

سوزاندن نفت و زغال سنگ

سوزاندن زغال سنگ یا نفت توسط صنعت و نیروگاه‌ها گوگرد دی اکسید را تولید می‌کند که با آب و اکسیژن اتمسفر واکنش نشان می‌دهد و سولفوریک اسید و اسید گوگرد تولید می‌کند. این اسیدها مولفه‌هایی از باران اسیدی هستند که باعث کاهش pH خاک و آب‌های شیرین می‌شوند و گاه منجر به آسیب قابل توجهی به محیط زیست و هوازدگی شیمیایی تندیس‌ها و سازه‌ها می‌شوند.

استانداردهای سوخت به طور فزاینده‌ای نیاز دارند که تولید کنندگان سوخت گوگرد را از سوخت‌های فسیلی استخراج نمایند تا از تشکیل باران‌های اسیدی جلوگیری کنند. این گوگرد استخراج و تصفیه شده بخش بزرگی از تولید گوگرد را نشان می‌دهد.

در نیروگاه‌های دارای زغال سنگ، گاهی اوقات گازهای دودکش تصفیه می‌شوند. نیروگاه‌های مدرن‌تر که از گاز سنتز استفاده می‌کنند گوگرد را قبل از سوختن گوگرد استخراج می‌کنند.

هیدروژن سولفید به اندازه سیانید سمی است. اگرچه هیدروژن سولفید به دلیل عدم رضایت بخشی، احتمالا باعث مسمومیت‌های غافلگیر کننده از مقادیر کوچک استنشاق شده می‌شود.

بو هیدروژن سولفید به سرعت حس بو به وجود می‌آورد و یک قربانی ممکن است مقادیر فزاینده‌ای را بدون این که متوجه افزایش آن شود تا زمانی که علائم شدید منجر به مرگ شود، تنفس کند. نمک‌های سولفید محلول و هیدروسولفید یا همان مکانیزم سمی هستند.

منابع و ماخذ

1) https://en.wikipedia.org/wiki/Sulfur#:~:text=Sulfur%20(in%20British%20English%2C%20sulphur,crystalline%20solid%20at%20room%20temperature.
2) https://www.smart-fertilizer.com/articles/sulfur
3) http://polysulphate.com/sulphur-in-soil-and-in-the-plant/
4) https://www.saskatchewan.ca/business/agriculture-natural-resources-and-industry/agribusiness-farmers-and-ranchers/crops-and-irrigation/soils-fertility-and-nutrients/sulphur-fertilization-in-crop-production