硫黄 - パスト＆プレゼント

硫黄とは何か、どこで発見され、どのようにしてこの鉱物が得られるのかについて説明します。また、その特徴、特性、用途など。

硫黄とは何ですか?

硫黄は、自然界に豊富に存在する非金属のグループに分類される化学元素です。腐った卵のような独特の臭いがあり、強いレモンイエロー、茶色がかった色、またはオレンジ色をしています。水には不溶ですが、二硫化炭素（CS ₂ ）に溶け、二酸化硫黄（SO ₂ ）を放出して青い炎をあげます。

原子番号は 16、元素記号は S です。周期表の第 16 族、周期 3、ブロック p に属します。その原子質量は 32.065(5) u、電子配置 [Ne] 3s ² 3p ⁴ 、準位あたりの電子数は 2,8,6 です。これは多価であり、一般的な酸化状態は -2、+2、+4、+6 です。

亜鉛も参照

硫黄の語源

語源的には、ラテン語のsulphuriumに由来し、これはサンスクリット語のśulbāriに由来しており、「銅は硫黄と結合すると価値を失う」という意味です。「可燃石」とも呼ばれた。

硫黄の歴史

硫黄は古代から知られていました。ギリシャやローマの文化では、薬効があるとされ、布地を白くするために使用されていました。エジプト人は寺院の浄化にそれを使用しました。

これは古代の錬金術師の教義において主導的な役割を果たし、この元素は人工金を作るために賢者の石に欠けている要素であると考えていました。

硫黄は太古の昔から知られていましたが、元素としてはヘニングブランドによって発見されました。ハンブルク出身の商人でアマチュア錬金術師（リン（P）の発見者でもある）。しかし、1777 年に行われた一連の実験を通じて、硫黄が化合物ではなく元素であることを発見し、硫黄を化学元素として初めて分類したのはフランスの化学者アントワーヌラヴォアジエでした。

硫黄はどこで見つかりますか?

遊離硫黄は、主に米国 (テキサス、ルイジアナ)、ロシア、日本、カナダ、フランス、メキシコ、ポーランド、シチリア島の火山鉱床、温泉、地下鉱床にも存在します。

結合した状態では、硫化物(黄鉄鉱と方鉛鉱)および硫酸塩(石膏)の形で、多くの鉱物に含まれます。また、動物性タンパク質や一部の野菜など、さまざまな有機化合物にも含まれています。

硫黄はどのようにして得られるのでしょうか？

硫黄の採取は、主にフラッシュプロセスという、地下鉱床に含まれる硫黄を溶かして地中深くから元素を抽出する方法（石油探査と同様のシステム）によって行われます。

硫黄は、硫化水素 (H ₂ S) を含む天然ガスの酸化プロセスによる分離からも得られます。また、石油、石油を含む岩石の製錬、火山灰と結合した純粋な硫黄の鉱床での手作業による収集からも抽出されます。

硫黄の特性

非金属なのでテカリや光沢がないのが特徴です。
光を反射せず、自然な状態ではレモンイエローに見えます。
粘稠度はしっかりしていますが、柔らかくてもろいです。
熱伝導性が悪く、電気を絶縁します。
融点は比較的低いです。
4 つの天然同位体: ³² S (95.02%)、 ³³ S (0.75%)、 ³⁴ S (4.21%)、および³⁶ S (0.02%)。 ³⁵ S (半減期は 87.32 日) に加えて、半減期が 21 ミリ秒の範囲の 20 の不安定物質。

硫黄の構造形態

硫黄は、固体、液体、気相でさまざまな形または同素体で発生します。

固体硫黄は、8 個の原子のいびつな環の分子構造で構成され、斜方晶八面体 (Sα) と単斜晶角柱 (Sβ) の 2 つの結晶形のいずれかをとります。分子の配置によって所定の形態が決まり、その分子から別の分子への転移温度は 96 °C です。室温では形状の転移は遅くなります。
温度が上昇すると、流動性のある黄色透明の液体となり、性質や構造が変化します。色は茶色で濃厚になり、沸点に達すると再び透明になり、赤色の粘稠な液体になります。これらの形状変化は、燃焼により硫黄環が分離して破壊されるときに発生します。粘稠な液体を冷却すると、プラスチック硫黄と呼ばれるゴム状の塊が生成されます。冷却すると結晶化し、菱形構造をとります。
780℃の気相では、二原子分子とのバランスの取れた混合形態をとります。 1800 °C を超えると分子の分離が完了し、硫黄原子が見つかります。

硫黄の原子的性質

平均半径: 100 午後
電気陰性度: 2.58 (ポーリングスケール)
原子半径 (計算値): 88 pm (ボーア半径)
共有結合半径： 102pm
ファンデルワールス半径: 180pm
酸化状態: ±2、4.6 (強酸)
1次イオン化エネルギー： 999.6 kJ/mol
2次イオン化エネルギー: 2252 kJ/mol
3次イオン化エネルギー: 3357 kJ/mol
4次イオン化エネルギー： 4556 kJ/mol
5次イオン化エネルギー： 7004.3 kJ/mol
6次イオン化エネルギー： 8495.8 kJ/mol

硫黄の物性

通常の状態：固体
密度: 1960 kg/m ³
融点: 388.36 K (115 °C)
沸点: 717.87 K (445 °C)
蒸発エンタルピー: 5 kJ/mol
融解エンタルピー: 1.7175 kJ/mol
蒸気圧: 2.65 × 10 ^-20 Pa at 388 K
臨界点: 1314 K (1041 °C) (20.7 MPa)

硫黄の用途

そのほとんどは、最も重要な化学製品の 1 つである硫酸(H ₂ SO ₄ ) の製造に使用され、リン酸塩とアンモニアから肥料を製造する際にも使用されます。

また、ゴムの加硫、石鹸、洗剤、セメント、電気絶縁体、プラスチック、爆薬、漂白剤、染料、薬品、塗料、紙、石油精製の製造にも使用されます。

さらに、皮膚疾患の症状を和らげ、湿疹やアレルギー性皮膚反応の治療に最適です。毒素を除去するため、ニキビ対策製品やグリース対策製品によく配合されています。

硫黄の栄養特性

硫黄が豊富な食品の摂取は健康に有益であり、体に栄養素を提供します。スパイシーな味わいで存在感を発揮します。硫黄を最も多く含む食品には次のようなものがあります。

野菜。ブロッコリー、キャベツ、カブ。ニンニクとタマネギ。キュウリ、ピーマン、ナス。大豆、レンズ豆、豆。マンゴー、グレープフルーツ、オレンジ、プラム、梨、バナナ、リンゴ。ヒマワリの種、オーツ麦。
肉。魚介類。

硫黄サイクル

硫黄は次のように生物圏を循環します。

土壌、空気、水から野菜に吸収されます。
摂取することで野菜から動物へ。
それは、有機物（硫化水素 – H ₂ S および二酸化硫黄 – SO ₂ ）または火山の分解によって放出されるガスの形で大気中に到達します。
堆積、雨、生物の分解、ガスによる大気浸透などを経て、土や水に戻ります。
酸性雨: 大気中に蓄積された SO ₂は別の酸素原子と結合して三酸化硫黄 (SO ₃ ) を形成し、大気中の湿気と接触すると生命に有害な硫酸 (H ₂ SO ₄ ) になります。それが「酸性雨」となって地表に降り注ぎます。酸性雨に対抗するには、汚染ガスの排出を削減し、エネルギーを節約し、硫黄を含む化石燃料の消費を削減する必要があります。

世界の硫黄の生産量と埋蔵量

天然硫黄埋蔵量は50億トン。産業で使用される硫黄の半分は、天然ガスと石油の脱硫によって硫黄化合物を硫化水素に変換することによって得られます。自然保護区からの回収には費用がかかり、環境汚染に対する規制が強化されています。

化石燃料中に存在する硫黄は 6 億トンに達すると推定されています。年間生産量は6,300万トン。世界の主な生産国は米国（1,000万トン）で、次にカナダ（850万トン）、ロシア（680万トン）が続く。

硫黄が健康に及ぼす悪影響

工業プロセスで得られる天然の硫化物や硫黄酸化物は、人間の健康に悪影響を与える可能性があります。これらを回避するには、安全な取り扱い方法に従う必要があります。彼らは以下を生み出すことができます：

神経および心臓の損傷
行動の変化
循環と呼吸の変化
感覚障害：視覚と聴覚
生殖系、免疫系、ホルモン代謝への影響
胃および胃腸障害
肝臓と腎臓の機能へのダメージ
接触皮膚炎
吸入による肺および粘膜の炎症

硫黄毒性

硫黄は、低濃度では有毒ではありませんが、粘膜を刺激し、代謝される可能性がありますが、高濃度では呼吸停止を引き起こす可能性があります。

二酸化硫黄 (SO ₂ ) は大気汚染ガスであり、硫黄酸化物 SO ₃に変化して酸性雨を生成します。二硫化炭素 CS ₂は引火性が高く、少量摂取すると麻痺を引き起こす可能性があります。

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