硫黄のソースを表示

{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" style="float: right; margin-left: 0.5em; background-color: white"
|-
| colspan="2" style="text-align: center" |
{| style="border-style: none"
| colspan="2" style="text-align: center" | [[リン]] - '''硫黄''' - [[塩素]]
|-
| rowspan="2" style="text-align: center; vertical-align: middle" | [[酸素|O]]<br />'''S'''<br />[[セレン|Se]]&nbsp;<br />&nbsp;<br />&nbsp;
|-
| [[画像:S-TableImage.png|250px|]] <div style="text-align: right;"><small>[[周期表]]</small></div>
|}
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0" | 一般特性
|-
| [[元素の名前順一覧|名称]], [[元素の記号順一覧|記号]], [[元素の番号順一覧|番号]] || 硫黄, S, 16
|-
| [[元素の分類|分類]] || [[非金属元素|非金属]]
|-
| [[元素の族|族]], [[元素の周期|周期]], [[元素のブロック|ブロック]] || [[第16族元素|16 (VIB)]], [[第3周期元素|3]] , [[pブロック元素|p]]
|-
| [[密度]], [[モース硬度|硬度]] || 1960 kg/m<sup>3</sup>, 2
|-
| 単体の色 || style="text-align: center" | 淡黄色<br />[[画像:Sulfur.jpg|128px|硫黄]]
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0" | 原子特性
|-
| [[質量]] || 53.092 x 10<sup>-24</sup> g
|-
| [[原子量]] || 32.065 [[原子質量単位|u]]
|-
| [[原子半径]] （計測値） || 100 (88) [[ピコメートル|pm]]
|-
| [[共有結合半径]] || 102 pm
|-
| [[ファンデルワールス半径|VDW半径]] || 180 pm
|-
| [[電子配置]] || <nowiki>[</nowiki>[[ネオン|Ne]]<nowiki>]</nowiki>3[[s軌道|s]]<sup>2</sup>3[[p軌道|p]]<sup>4</sup>
|-
| [[電子殻]] || 2, 8, 6
|-
| [[酸化数]]（[[酸化物]]） || ±2, 4, '''6''' （[[酸|強酸性]][[酸化物]]）
|-
| [[結晶構造]] || [[斜方晶]]
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0" | 物理特性
|-
| [[相]] || 固体
|-
| [[融点]] || [[1 E2 K|388.36]] [[ケルビン|K]] (112.8 [[摂氏|℃]])
|-
| [[沸点]] || 717.87 K (444.7 ℃)
|-
| [[モル体積]] || 15.53 &times; 10<sup>&minus;3</sup> m<sup>3</sup>/mol
|-
| [[気化熱]] || データなし
|-
| [[融解熱]] || 1.7175 kJ/mol
|-
| [[蒸気圧]] || 2.65 &times; 10<sup>&minus;20</sup> [[パスカル|Pa]] (388 [[ケルビン|K]])
|-
| [[音速|音の伝わる速さ]] || データなし<!--__ [[メートル毎秒|m/s]] (293.15 [[ケルビン|K]])-->
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0" | その他
|-
| [[クラーク数]] || 0.06 [[パーセント|%]]
|-
| [[電気陰性度]] || 2.58（[[ライナス・ポーリング|ポーリング]]）
|-
| [[比熱容量]] || 710 J/(kg・K)
|-
| [[導電率]] || 5.0 &times; 10<sup>&minus;16</sup> [[オーム|Ω]]<small><sup>−1</sup></small>・m<small><sup>−1</sup></small>
|-
| [[熱伝導率]] || 0.269 W/(m・K)
|-
| 第1[[イオン化エネルギー]] || 999.6 kJ/mol
|-
| 第2イオン化エネルギー || 2252 kJ/mol
|-
| 第3イオン化エネルギー || 3357 kJ/mol
|-
| 第4イオン化エネルギー || 4556 kJ/mol
|-
| 第5イオン化エネルギー || 7004.3 kJ/mol
|-
| 第6イオン化エネルギー || 8495.8 kJ/mol
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0" | （比較的）安定同位体
|-
| colspan="2" |
{| class="wikitable" style="background-color: white; width: 100%; margin: 0" 
|- style="font-size: 85%; text-align: center; font-weight: bold"
| [[同位体]] || [[天然存在比|NA]] || [[半減期]] || [[崩壊モード|DM]] || [[崩壊エネルギー|DE]]/[[メガ|M]][[電子ボルト|eV]] || [[崩壊生成物|DP]]
|-
| <sup>32</sup>S || 95.02% || colspan="4" | [[中性子]]16個で[[安定同位体|安定]]
|-
| <sup>33</sup>S || 0.75% || colspan="4" | [[中性子]]17個で[[安定同位体|安定]]
|-
| <sup>34</sup>S || 4.21% || colspan="4" | [[中性子]]18個で[[安定同位体|安定]]
|-
| <sup>35</sup>S || [[放射性同位体|{syn.}]] || 87.32 d || [[ベータ崩壊|&beta;<sup>&minus;</sup>]] || 0.167 || [[塩素|<sup>35</sup>Cl]]
|-
| <sup>36</sup>S || 0.02% || colspan="4" | [[中性子]]20個で[[安定同位体|安定]]
|}
|-
! colspan="2" style="background-color: #a0ffa0; font-size: 85%" | 注記がない限り[[国際単位系]]使用及び[[標準状態]]下。
|}

'''硫黄'''（いおう）は[[原子番号]]16の[[元素]]。[[元素記号]]は'''S'''。[[酸素族元素]]の1つ。多くの[[同素体]]や[[結晶]][[多形]]が存在し、[[融点]]、[[密度]]はそれぞれ異なる。[[沸点]]444.674℃。

== 用途 ==
硫黄から製造される[[硫酸]]は[[化学工業]]上、最も重要な[[酸]]である。一般的に酸として用いられるのは希硫酸、脱水剤や[[乾燥剤]]に用いられるのは濃硫酸である。また、種々の硫黄を含んだ化合物が合成されている。

硫黄は黒色[[火薬]]の原料であり、[[合成繊維]]、[[医薬品]]や[[農薬]]、また[[抜染剤]]などの重要な原料であり、さまざまな分野で[[硫化物]]や各種の化合物が構成されている。[[農家]]における[[干し柿]]、干し[[イチジク]]などの[[漂白剤]]には、硫黄を燃やして得る[[二酸化硫黄]]が用いられる（燻蒸して行われる）。

[[ゴム]]に数%の硫黄を加えて加熱すると（[[架橋]]により）弾性が増し、さらに添加量を増やすと硬さを増して行き、最終的には[[エボナイト]]となる。

第一次世界大戦で[[化学兵器]]として[[マスタードガス|硫黄マスタードガス]]が使用され、多くの死傷者を出した。

また、金属の硫化鉱物は[[半導体]]の性質を示すものが多く、[[シリコン]][[鉱石検波機]]や[[ゲルマニウム]]ダイオードが実用化される以前は、鉱石検波機の主要部品として重用された。

== 同素体 ==
{{main|硫黄の同位体}}

硫黄は30以上の同素体を形成するが、これは他の元素に比べてもかなり多い。通常、天然に見ることのできる同素体は環状のS<sub>8</sub>硫黄である。

常温、常圧で[[固体]]であるS<sub>8</sub>硫黄は3つの結晶形を持つ。
* α硫黄（斜方硫黄） - [[融点]]112.8℃、比重2.07、淡黄色斜方晶
* β硫黄（単斜硫黄） - 融点119.6℃、比重1.96、淡黄色単斜晶
* γ硫黄（単斜硫黄） - 融点106.8℃、比重1.955、淡黄針状晶

いずれも、S<sub>8</sub>硫黄を単位構造とする結晶であるが、95.6℃以下では斜方硫黄が安定であり、それ以上の温度では単斜硫黄系が安定である。また、250℃まで加熱すると50万個以上の硫黄原子が繋がった[[直鎖]]状硫黄 (S<sub>n</sub>) となる。これはゴム状硫黄またはプラスチック硫黄とも呼ばれる。

== 性質 ==
S<sub>8</sub>硫黄は融点直上の温度では黄色をしており、粘性も低いが、温度が上昇するにつれて直鎖状硫黄へと変化が進み、159.4℃以上では暗赤色となり粘性が増大し殆ど流動性を失う。この温度以上ではS<sub>8</sub>硫黄の環が解裂し、直鎖状の[[ビラジカル]]が発生し、直鎖状S<sub>16</sub>、S<sub>24</sub>などのオリゴマー化が進行し直鎖状硫黄 (S<sub>n</sub>) が形成され粘性が急速に増大する。さらに加温すると、直鎖状の分子が切れて再び流動性を取り戻し、沸点の444.674℃にいたる。暗赤色の150&ndash;195℃の硫黄を冷水に投入すると、鉄分など不純物を含む場合は黒褐色、不純物が微量である（純度が99%を超える）場合は黄色のゴム状硫黄となるが<ref>[http://www.asahi.com/science/update/0105/TKY200901050126.html ゴム状硫黄「黄色」です - ―17歳が実験、教科書変えた 2009年1月5日閲覧]</ref>、放置すると斜方硫黄になる。

他の同素体として、硫黄蒸気の分子量測定からS<sub>2</sub>、S<sub>4</sub>、S<sub>6</sub>、S<sub>7</sub>等が存在することが判明している。また、[[ハッブル宇宙望遠鏡]]での[[木星]]の[[衛星]]「[[イオ (衛星)|イオ]]」の[[スペクトル]]観測では、S<sub>2</sub>、S<sub>3</sub>、S<sub>4</sub>の存在が観測されている。

また、硫黄の同素体は環状硫黄分子として人為的に合成されてきており、シクロ-S<sub>6</sub>を筆頭に、シクロ-S<sub>7</sub>、シクロ-S<sub>9</sub>、シクロ-S<sub>10</sub>、シクロ-S<sub>11</sub>、シクロ-S<sub>12</sub>、シクロ-S<sub>18</sub>、シクロ-S<sub>20</sub>等が合成され、X線結晶構造解析でその構造が確認されている。

シクロ--S<sub>6</sub>は[[アルケン]]の硫化に用いる際の反応性がS<sub>8</sub>硫黄より高いことが知られている。

== 硫黄の所在・製法 ==
天然には数多くの硫黄鉱物（[[硫黄#硫化鉱物|硫化鉱物]]、[[硫酸塩#硫酸塩鉱物|硫酸塩鉱物]]）として産出する。[[単体]]でも産出する（[[自然硫黄]]）。[[深海]]では[[熱水噴出口]]付近で[[鉄]]などの[[金属]]と結合した[[硫化物]]や[[温泉]]（[[硫黄泉]]）では硫黄が昇華した硫黄華や、[[湯の花]]としてコロイド状硫黄が見られ、白く濁って見える。そして人体では硫黄を含む[[システイン]]や必須[[アミノ酸]]の[[メチオニン]]として存在する

[[火山性ガス]]には[[硫化水素]]、[[二酸化硫黄]]が含まれ、それが冷えると硫黄が析出する。

:2 H<sub>2</sub>S + SO<sub>2</sub> → 3 S + 2 H<sub>2</sub>O

単体硫黄を産出することで、古来から[[イタリア]]の[[シチリア島]]が有名である。また現代ではハーマン・フラッシュが1891年に開発した、165℃の過熱水蒸気を鉱床に吹き込み硫黄を回収するフラッシュ法で、[[アメリカ合衆国|アメリカ]]の[[テキサス州]]や[[ルイジアナ州]]、[[メキシコ]]、[[チリ]]、[[南アフリカ共和国|南アフリカ]]の鉱山で大量に採掘される。この方法は、上記の火山性ガスからの硫黄の析出の逆反応である。取り出されたガスを冷やすと硫黄が析出する。

:3 S + 2 H<sub>2</sub>O → 2 H<sub>2</sub>S + SO<sub>2</sub> （高温で進行）
:2 H<sub>2</sub>S + SO<sub>2</sub> → 3 S + 2H<sub>2</sub>O （低温で進行）

また[[石油精製]]の[[水素化脱硫装置|脱硫]]による副産物として大量の硫黄が供給されている。石油精製における製法については[[硫黄回収装置]]の項に説明されている。

=== 日本での硫黄の生産 ===
日本には[[火山]]が多く、火口付近に露出する硫黄を露天掘りにより容易に採掘することが可能であることから、古くから硫黄の生産が行われていた。早くも8世紀の「[[続日本紀]]」には、[[信濃国]]（[[長野県]][[米子鉱山]]）から[[朝廷]]へ硫黄の献上があったことが記されている。[[鉄砲]]の伝来により、火薬の材料として中世以降、日本各地の硫黄[[鉱山]]開発が活発になった。江戸時代には硫黄付け木として火を起こすのに用いられた。明治期の[[産業革命]]に至り鉱山開発は本格化する。純度の高い国産硫黄は、[[マッチ]]（当時の主要輸出品目）の材料に大量に用いられ、各地の鉱山開発に拍車が掛かった。1889年には[[知床硫黄山]]が噴火と共にほぼ純度100％の溶解硫黄を大量に噴出した。硫黄は沢伝いに海まで流下し、当時未踏の地だった同地に鉱業関係者が殺到したという。

昭和20年代の[[朝鮮戦争]]時には、硫黄価格がつり上がり「黄色いダイヤ」と呼ばれ、鉱工業の花形に成長する。昭和30年代に入ると資源の枯渇に加え、石油の脱硫装置からの硫黄生産が可能となり、生産方法は一変する。エネルギー転換に加え、大気汚染の規制が強化されたことから、石油の副生成物である硫黄の生産も急増。硫黄の生産者価格の下落は続き、昭和40年代半ばには国内の硫黄鉱山は、全て閉山に追い込まれた（[[岩手県]]の[[松尾鉱山]]など）。現在、国内に流通している硫黄は、全量が[[水素化脱硫装置|脱硫装置]]起源のものである。

== 硫黄の化合物 ==
=== 硫黄のオキソ酸 ===
硫黄は数種のオキソ酸を作る。最も有名なのものに[[硫酸]]がある。
{{main|硫黄のオキソ酸}}

=== その他の硫黄化合物 ===
* [[硫化水素]] H<sub>2</sub>S
* [[一酸化硫黄]] SO &mdash; [[二酸化硫黄]] SO<sub>2</sub> &mdash; [[三酸化硫黄]] SO<sub>3</sub>
* [[フッ化硫黄]] &mdash; [[六フッ化硫黄]] SF<sub>6</sub>
* [[二塩化硫黄]] SCl<sub>2</sub> &mdash; [[一塩化硫黄]] S<SUB>2</SUB>Cl<sub>2</sub>
* [[二硫化炭素]] CS<SUB>2</SUB>
* [[発煙硫酸]] H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>・SO<sub>3</sub>
* [[有機硫黄化合物]]
* [[:Category:硫黄の化合物]]

=== 塩 ===
* [[チオ硫酸ナトリウム]]（ハイポ） Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
* [[硫酸バリウム]]  BaSO<sub>4</sub>

=== 硫化鉱物 ===
[[鉱物学]]において、金属元素が硫黄と結合している[[鉱物]]を'''硫化鉱物'''（りゅうかこうぶつ、sulfide mineral）という。[[黄鉄鉱]]（FeS<sub>2</sub>）、[[黄銅鉱]]（CuFeS<sub>2</sub>）、[[方鉛鉱]]（PbS）、[[辰砂]]（HgS）などがある。

== 生物における硫黄化合物 ==
硫黄化合物は生物でも不可欠な役割を果たしている。

[[植物]]の根では、硫黄は[[硫酸]][[イオン]]の形で吸収され、還元されて最終的に硫化水素となってから、[[システイン]]やその他の有機化合物に取り込まれる。

[[アミノ酸]]ではシステインと[[メチオニン]]が硫黄を含み、それらがさらに[[ペプチド]]・[[蛋白質]]に取り込まれる。そのほか含硫アミノ酸としては[[ホモシステイン]]と[[タウリン]]があり、これらはペプチド・蛋白質には取り込まれないが[[代謝]]上は重要である。

蛋白質のシステイン残基にあるチオール基は、システイン[[プロテアーゼ]]などの[[活性中心]]として機能する。また1対のシステイン残基の間に[[ジスルフィド結合]]（S-S結合）が形成され、蛋白質の高次構造（[[三次構造]]・[[四次構造]]）を形成・維持する上で重要である。顕著な例として、[[羽毛]]や[[毛髪]]が力学的・化学的に頑丈なのは、主要蛋白質[[ケラチン]]に多数のS-S結合が含まれていることが大きな要因である。これらを燃やしたときの特異なにおい、また[[ゆで卵]]のにおいも、主に硫黄化合物による。

硫黄を含む低分子ペプチドとして特に重要なのは[[グルタチオン]]で、細胞内でそのチオール基により[[還元剤]]として、あるいは[[解毒代謝]]に働いている。また[[カルボン酸|アシル基]]に関係した多くの反応は、例えば[[補酵素A]]、[[α-リポ酸]]などの、チオール基を含む補欠分子を必要とする。

一部の[[光合成]]・化学合成[[細菌]]では、[[硫化水素]]が水の代わりに電子供与体として使われる。多くの生物の[[電子伝達系]]で、硫黄と[[鉄]]からなる[[鉄-硫黄クラスター]]が働いている（[[フェレドキシン]]など）。また[[呼吸鎖]]の[[シトクロムc酸化酵素]]の銅中心Cu<sub>A</sub>にも含まれる。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
<references />

== 関連項目 ==
{{Commonscat|Sulfur}}
* [[自然硫黄]]

== 外部リンク ==
* [http://hfnet.nih.go.jp/contents/indiv_agreement.html?613 硫黄 - 「健康食品」の安全性・有効性情報] （[[国立健康・栄養研究所]]）

{{元素周期表}}

{{DEFAULTSORT:いおう}}
[[Category:元素]]
[[Category:硫黄の化合物|*]]
[[Category:化学物質]]
[[Category:第2類危険物]]

[[en:Sulfur]]