กำมะถัน

กำมะถัน (อังกฤษ: Sulfur) เป็นธาตุเคมีในตารางธาตุที่มีสัญลักษณ์ S และเลขอะตอม 16 เป็นอโลหะที่มีอยู่ทั่วไป ไม่มีรสหรือกลิ่น และมีวาเลนซ์ได้มากมาย กำมะถันในรูปแบบปกติเป็นของแข็งสีเหลืองที่เป็นผลึก ในธรรมชาติ สามารถพบได้ในรูปธาตุเอง หรือแร่ซัลไฟด์และซัลเฟต เป็นธาตุจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต และพบในกรดอะมิโนหลายชนิด การใช้ในเชิงพาณิชย์ที่เป็นหลัก คือ ในปุ๋ย แต่นอกจากนี้ยังใช้ในดินปืน ไม้ขีดไฟ ยาฆ่าแมลง และยาฆ่ารา

กำมะถัน ฟอสฟอรัส ← → คลอรีน O ↑ S ↓ Se
ทั่วไป
ชื่อ, สัญลักษณ์, เลขอะตอม	กำมะถัน, S, 16
อนุกรมเคมี	แชลโคเจน
หมู่, คาบ, บล็อก	6, 3, p
ลักษณะ	สีเหลือง
มวลอะตอม	32.065(5) กรัม/โมล
การจัดเรียงอิเล็กตรอน	[Ne] 3s2 3p4
อิเล็กตรอนต่อระดับพลังงาน	2, 8, 6
คุณสมบัติทางกายภาพ
สถานะ	ของแข็ง
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	(alpha) 2.08 ก./ซม.³
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	(beta) 1.96 ก./ซม.³
ความหนาแน่น (ใกล้ r.t.)	(gamma) 1.92 ก./ซม.³
ความหนาแน่นของของเหลวที่m.p.	1.819 ก./ซม.³
จุดหลอมเหลว	388.36 K (115.21 °C)
จุดเดือด	717.8 K(444.6 °C)
ความร้อนของการหลอมเหลว	(mono) 1.727 กิโลจูล/โมล
ความร้อนของการกลายเป็นไอ	(mono) 45 กิโลจูล/โมล
ความร้อนจำเพาะ	(25 °C) 22.75 J/(mol·K)
ความดันไอ P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k ที่ T K 375 408 449 508 591 717
คุณสมบัติของอะตอม
โครงสร้างผลึก	orthorhombic
สถานะออกซิเดชัน	−1, ±2, 4, 6 (ออกไซด์เป็นกรดแก่)
อิเล็กโตรเนกาติวิตี	2.58 (พอลิงสเกล)
พลังงานไอออไนเซชัน (เพิ่มเติม)	ระดับที่ 1: 999.6 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 2: 2252 กิโลจูล/โมล
	ระดับที่ 3: 3357 กิโลจูล/โมล
รัศมีอะตอม	100 pm
รัศมีอะตอม (คำนวณ)	88 pm
รัศมีโควาเลนต์	102 pm
รัศมีวานเดอร์วาลส์	180 pm
อื่น ๆ
การจัดเรียงทางแม่เหล็ก	no data
ความต้านทานไฟฟ้า	(20 °C) (amorphous) 2×1015 Ω·m
การนำความร้อน	(300 K) (amorphous) 0.205 W/(m·K)
โมดูลัสของแรงบีบอัด	7.7 GPa
ความแข็งโมส	2.0
เลขทะเบียน CAS	7704-34-9
ไอโซโทปเสถียรที่สุด
บทความหลัก: ไอโซโทปของsulfur iso NA ครึ่งชีวิต DM DE (MeV) DP 32S 95.02% S เสถียร โดยมี 16 นิวตรอน 33S 0.75% S เสถียร โดยมี 17 นิวตรอน 34S 4.21% S เสถียร โดยมี 18 นิวตรอน 35S syn 87.32 d β- 0.167 35Cl 36S 0.02% S เสถียร โดยมี 20 นิวตรอน
แหล่งอ้างอิง

การนำไปใช้ประโยชน์

เราใช้ประโยชน์กำมะถันในอุตสาหกรรมได้มากมาย ผ่านทางอนุพันธ์ของมันคือ กรดซัลฟิวริก (H₂SO₄), กำมะถันถูกจัดให้เป็นหนึ่งในธาตุที่มีความสำคัญในการเป็นวัตถุดิบอุตสาหกรรมมาก อาจจะกล่าวได้ว่ามันมีความสำคัญมากต่อเศรษฐกิจโลก

การผลิตกรดซัลฟิวริก ถือว่าเป็นการใช้ประโยชน์ปลายทางหลักของธาตุกำมะถัน และการบริโภคกรดซัลฟิวริก ถือเป็นดรรชนีชี้วัดที่ดีในการพัฒนาอุตสาหกรรมของชาติ ในสหรัฐอเมริกามีการผลิตกรดซัลฟูริกมากกว่าสารเคมีอื่น ประโยชน์ของมันพอสรุปได้ดังนี้

• ใช้ในอุตสาหกรรมผลิต แบตเตอรี
• ผงซักฟอก
• วัลแคไนเซชัน (vulcanization) ยาง
• ยาฆ่าเชื้อรา
• ใช้ผลิตฟอสเฟต ในอุตสาหกรรมทำปุ๋ย
• ซัลไฟต์ ใช้ในการฟอกสีกระดาษ
• เป็นสารถนอมอาหารในการผลิตไวน์
• ใช้ในการอบแห้งผลไม้
• เป็นส่วนผสมของไม้ขีดไฟ, ดินปืน, และ ดอกไม้ไฟ
• เป็นสารเคมีในงานถ่ายรูปในรูปของเกลือโซเดียมหรือแอมโมเนียม เช่น โซเดียมไทโอซัลเฟต
• แมกนีเซียมซัลเฟต หรือที่รู้จักกันในชื่อ เกลือยิปซัม (Epsom salts) ใช้เป็นยาระบาย
• เป็นอาหารเสริมในพืช
• การบำบัดน้ำเสีย
• การทำลูกเหม็น

สารประกอบของกำมะถัน (S)

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (Hydrogen sulfide) หรือ ก๊าซไข่เน่า มีกลิ่นเหม็นมาก ตัวมันเองมีฤทธิ์เป็นกรด ทำปฏิกิริยากับโลหะได้โลหะซัลไฟด์ ถ้าเป็นซัลไฟด์ของเหล็กเรียก ไพไรต์ (FeS₂) หรือ ทองของคนโง่ (fool's gold) มีคุณสมบัติเป็นสารกึ่งตัวนำ

กลิ่นเหม็นที่ไม่พึงปรารถนาของสารประกอบอินทรีย์ส่วนใหญ่ จะเป็นสารประกอบที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย เช่น

• เอตทิล และ เมตทิล เมอร์แคปแทน ใช้ผสมในก๊าซธรรมชาติเพื่อการตรวจสอบว่ามีก๊าซรั่วหรือไม่
• กลิ่นของกระเทียม และตัวสกังก์ ก็เกิดจากสารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถันเป็นองค์ประกอบอยู่

สารประกอบอื่นของกำมะถันที่สำคัญมีดังนี้

สารประกอบประเภทอนินทรีย์

• ซัลไฟด์ (S^2-) เป็นสารประกอบอย่างง่ายที่สุดของธาตุกำมะถันกับธาตุอื่น
• ซัลไฟต์ (SO₃^2-), เป็นเกลือของ กรดซัลฟิวรัส, H₂SO₃, ได้จากการละลาย SO₂ ในน้ำ, กรดซัลฟิวรัสและสารประกอบซัลไฟต์เป็นรีดิวซิ่งเอเจนต์อย่างแรง สารประกอบอื่นที่เป็นอนุพันธ์ของ SO₂ ประกอบด้วย ไพโรซัลไฟต์ (pyrosulfite) หรือ เมต้าไบซัลไฟต์ ( metabisulfite) ไอออน (S₂O₅²⁻)
• ซัลเฟต (SO₄^2-), เกลือของ กรดซัลฟิวริก เมื่อกรดซัลฟูริกทำปฏิกิริยากับ SO₃ ในสัดส่วนโมเลกุลที่เท่ากันจะได้ กรดไพโรซัลฟิวริก (H₂S₂O₇)
• ไทโอซัลเฟต (บางครั้งเรียก ไทโอซัลไฟต์ หรือ ไฮโปซัลไฟต์ (thiosulfites or "hyposulfites") (S₂O₃²⁻) ใช้ในงานถ่ายรูป
• โซเดียมไดไทโอไนต์, Na₂S₂O₄ จากกรดไทโอซัลฟูรัส/ไดไทโอรัส (hyposulfurous/dithionous acid), เป็นรีดิวซิ่งเอเจนต์อย่างแรง* โซเดียมไดไทโอเนต (Na₂S₂O₆)
• กรดพอลิไทโอนิก (H₂S_nO₆), ตัวอักษร n สามารถมีค่าจาก 3 ถึง 80.
• กรดเปอร์ออกซิโมโนซัลฟิวริก (Peroxymonosulfuric acid-H₂SO₅) และ กรดเปอร์ออกซิไดซัลฟิวริก (peroxydisulfuric acid-H₂S₂O₈), ได้จากปฏิกิริยาของ SO₃ กับสารละลายเข้มข้นของ H₂O₂, และ H₂SO₄ กับสารละลายเข้มข้นของ H₂O₂ ตามลำดับ
• โซเดียมพอลิซัลไฟด์ (Sodium polisulfide-Na₂S_x)
• ซัลเฟอร์เฮกซาฟลูออไรด์ (Sulfur hexafluoride) SF₆, เป็นก๊าซโพพิแลนต์ไม่มีพิษไม่ไวต่อปฏิกิริยา
• เตตร้าซัลเฟอร์เตตร้าซัลไนไตรด์ (Tetrasulfur tetranitride) S₄N₄.
• ไทโอไซยาเนต (Thiocyanate) เป็นสารประกอบที่มีไทโอไซยาเนตไอออน, SCN^- เกี่ยวข้องกับ ไทโอไซยาโนเจน, (thiocyanogen-SCN)₂.

สารประกอบอินทรีย์

• ไดเมตทิลซัลโฟไนโอโพรพิโอเนต (dimethylsulfoniopropionate-DMSP; ((CH₃ )₂S⁺CH₂CH₂COO^-) ซึ่งเป็นส่วนประกอบกลางของวงจรของกำมะถันอินทรีย์ในทะเล
• ไทโออีเทอร์ (thioether) เป็นโมเลกุลที่มี R-S-R, ที่ซึ่ง R และ R เป็นหมู่อินทรีย์ที่กำมะถันสมมูลกับ อีเทอร์
• ไทโอล (thiol หรือเรียกอีกอย่างว่า mercaptan) เป็นโมเลกุลที่มี หมู่ฟังก์ชัน-SH มีกำมะถันสมมูลกับ แอลกอฮอล์
• ไทโอเลตไอออน (thiolateion) มี หมู่ฟังก์ชัน -S^- มีกำมะถันสมมูลกับ อัลคอกไซด์ไอออน (alkoxideions)
• ซัลฟอกไซด์ (sulfoxide) เป็นโมเลกุลที่มี R-S(=O)-R หมู่ฟังก์ชัน R และ R เป็นหมู่อินทรีย์ ตัวอย่างของซัลฟอกไซด์คือ DMSO (dimethyl sulfoxide)
• ซัลโฟน (sulfone) เป็นโมเลกุลที่มี R-S(=O)-R หมู่ฟังก์ชัน R and R เป็นหมู่อินทรีย์
• รีเอเจนต์ของลอวีสสัน (Lawesson's reagent) เป็นรีเอเจนต์ที่สามารถนำอะตอมของกำมะถันไปแทนออกซิเจนได้
• แนพทาเลน-1,8-ไดอิล 1,3,2,4-ไดไทอะไดฟอสฟีเทน 2,4-ไดซัลไฟด์ (Napthalen-1,8-diyl 1,3,2,4-dithiadiphosphetane 2,4-disulfide)