گوگرد رومبیک

گوگرد یکی از عناصر گروه VIA می باشد و در دمای معمولی به صورت جامد است.

در مطالب قبل دانستید که گوگرد یکی از عنصر های شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن S و عدد اتمی آن 16 می باشد.
همان طور که می دانید گوگرد آلوتروپ های متعددی دارد و از نظر شیمیایی فعال است و با بیشتر عنصرها به طور مستقیم ترکیب می شود، گوگرد در هوای مرطوب به کندی اکسید می شود و سولفوریک اسید می دهد.
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.

شکلی از گوگرد که از نظر ترمودینامیکی در دمای معمولی پایدار است، گوگرد رومبیک (شکل1) می باشد که رنگ زرد روشنی دارد، بی بو و بی طعم و عملا در آب نامحلول است، ولی در کربن دی سولفید، CS₂، حل می شود (حدود 50 گرم در 100 گرم حلال در دمای 25 درجه سانتی گراد ). وقتی گوگرد رومبیک را تا دمای 95/6 درجه سانتی گراد حرارت دهیم به کندی به گوگرد مونوکلینیک تبدیل می شود. این تبدیل به اندازه ای کند است که حتی اگر گوگرد رومبیک را به سرعت تا دمای ذوب آن، دمای 112/8 درجه سانتی گراد گرم کنیم، تبدیل آن به شکل مونوکلینیک بسیار اندک است. گوگرد مونوکلینیک مانند گوگرد رومبیک به رنگ زرد روشن است، بی بو و بی طعم بوده، در آب حل نمی شود و بلورهای آن سوزنی شکل می باشد. در هر دو شکل رومبیک و مونوکلینیک، گوگرد به صورت مولکول های S₈ است. 

شکل 1: بلورهای (الف) رومبیک و (ب) مونوکلینیک گوگرد

تغییراتی که در گوگرد بر اثر ذوب شدن و گرم کردن آن رخ می دهد، پیچیده و در عین حال جالب توجه است. دمای ذوب واقعی گوگرد رومبیک 112/8 درجه سانتی گراد و گوگرد مونوکلینیک 119 درجه سانتی گراد می باشد. وقتی گوگرد جامد را گرم می کنیم، در دمای 115 درجه سانتی گراد ذوب می شود و مایعی سیال به رنگ زرد می دهد. در این عمل، حلقه های S₈ به میزان بسیار کمی شکسته می شود و زنجیره های S₆ و S₂ می دهند.
بین دمای ذوب تا دمای 160 درجه سانتی گراد تغییر چندانی در سیالیت گوگرد مایع دیده نمی شود، ولی بین دمای 160 درجه سانتی گراد و دمای 187 درجه سانتی گراد، گرانروی گوگرد مایع 10000 برابر می شود و رنگ آن به قهوه ای می گراید، افزایش گرانروی به خاطر تشکیل زنجیره های طویل از اتم های گوگرد است که به هم گره می خورند، در دماهای بیشتر از 200 درجه سانتی گراد، احتمالا به خاطر شکسته شدن زنجیره های طویل گوگرد، گرانروی کم می شود و در دمای جوش یعنی 444/6 درجه سانتی گراد مجددا به صورت مایعی سیال در می آید. چنانچه گوگرد مایع که دمای آن حدود 200 درجه سانتی گراد است با ریختن آن در آب سرد به سرعت سرد شود، ماده ای نرم و لاستیکی به نام گوگرد الاستیک تشکیل می شود. در گوگرد الاستیک، زنجیره های طویل اتم های گوگرد به شکل مارپیچ می باشند و خصلت لاستیکی آن هم به این خاطر است که این زنجیره ها می توانند به صورت مارپیچ درآیند یا از هم باز شوند. گوگرد الاستیک به مرور زمان به کندی به گوگرد رومبیک تبدیل می شود.

بخار گوگرد دارای مولکول های S₈، S₆، S₄ و S₂ است و مقادیر نسبی آنها با دما و فشار تغییر می کند و نسبت S₂ همان طور که انتظار می رود با افزایش دما بیشتر می شود.

شکل 2: مولکول S₈ (الف) ساختار الکترونی گوگرد رومبیک (ب) ساختار حلقوی S₈ 

برای این که اتم گوگرد بتواند بیش از هشت الکترون در لایه ظرفیت خود جای بدهد، لازم است که جفت الکترون های اوربیتال های s و p اتم گوگرد از هم جدا شوند و به اوربیتال های خالی 3d ارتقا یابند و در این مورد، شش اوربیتال هیبریدی هم ارز sp³d² تشکیل گردد. گوگرد دهگزافلوئورید، SF₆، به صورت یک مولکول هشت وجهی است و شش پیوند کووالانسی دارد. ترکیب های مشابه با سایر هالوژن ها شناخته نشده است، احتمالا به این علت که اتم های کلر، برم و ید از اتم فلوئور بزرگ تر هستند و نمی توانند برای به وجود آوردن یک آرایش هشت وجهی پایدار در اطراف گوگرد جای بگیرند.

منابع معدنی:
عنصر گوگرد به صورت ترکیبات مختلف در کانسارهای بسیاری قابل پی جویی و اکتشاف 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 آتش‌فشان ها و مخروط های آتشفشانی و یا به صورت رگه‌ های گوگردی در داخل سنگ های آتشفشانی یافت می‌شود.
کانسار گوگرد به رنگ زرد با خاستگاه آتشفشانی – دریاچه کوه آتشفشان Kawah Ijen در جاوا اندونزی
کانسارهایی با خاستگاه اکسیداسیون و احیا: اینگونه ذخایر معمولاً کوچک هستند و کاوک ‌ها و شکاف‌ های سنگ ‌ها را پر می‌کنند.
کانسارهایی با خاستگاه گرمابی: گوگرد در این کانسارهای از واکنش شیمیایی بین هیدروکربن ها و انیدریت در حرارت و فشار زیاد ایجاد می‌گردد.
کانسارهای سولفورهای آهن: گوگرد به صورت ترکیبی همراه با دیگر عناصر به صورت سولفید  یافت می‌شود. گوگرد در این کانسارها، از کانی‌های غیرآهنی همراه با پیریت و پیروتیت بدست می‌آید. 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.

منبع:

مرکز یادگیری سایت تبیان، مرجان سلیمانیان