硫黄と元素記号Sの基礎知識と金属加工産業での活用

硫黄と元素記号Sの基礎知識

硫黄の元素記号Sと周期表上の位置

硫黄は元素記号「S」で表される原子番号16の元素で、周期表の第3周期・第16族（酸素族）に位置しています。原子量は32.066で、電子配置は[Ne]3s²3p⁴となっています。この電子配置により、硫黄は最外殻に6個の電子を持ち、さらに2個の電子を得て8電子配置になりやすいという特性があります。
参考）硫黄 - Wikipedia

硫黄の名称は古代ラテン語の「sulphur」（燃える石を意味する）に由来し、日本語の「いおう」は音読みの「リュウオウ」が変化したものです。古くから知られている元素の一つで、聖書にも「brimstone」という名で登場するほど人類との関わりが長い元素です。
参考）「硫黄(イオウ，　ユオウ)」の意味や使い方 わかりやすく解説…

硫黄の物理的性質と化学的特性

硫黄は常温では淡黄色の結晶性固体で、密度は2.07g/cm³、融点は112.8°C、沸点は444.7°Cです。水には溶けませんが、ベンゼンや二硫化炭素などの有機溶媒には溶解します。硫黄には複数の同素体が存在し、常温では斜方硫黄（α硫黄）が最も安定で、加熱すると単斜硫黄（β硫黄）に転移します。
参考）硫黄 - Sulphur

化学的には非常に反応性の高い元素で、-2から+6までの幅広い酸化状態を取ることができます。特に高温では極めて反応性が高く、空気中で燃焼すると青い炎を出して二酸化硫黄を生成します。この多様な酸化状態により、硫酸（H₂SO₄）、二酸化硫黄（SO₂）、三酸化硫黄（SO₃）、硫化水素（H₂S）など多くの重要な化合物を形成します。
参考）硫黄S｜周期表と元素データ【高校化学Net参考書】

硫黄の金属加工産業での極圧添加剤としての用途

金属加工産業において、硫黄は極圧添加剤として重要な役割を果たしています。極圧条件下で金属表面と反応して潤滑反応膜（トライボフィルム）を形成し、耐焼き付き性を向上させる効果があります。具体的には、プレス加工用潤滑剤や切削剤に配合され、加工時の摩擦を軽減し工具の寿命延長に貢献しています。
参考）極圧添加剤の原理とは？ href="https://nichi-mecha.co.jp/staff_blog/extreme-pressure-additive/" target="_blank">https://nichi-mecha.co.jp/staff_blog/extreme-pressure-additive/amp;#8211; 日本メカケミカル株式…

また、二硫化モリブデン（MoS₂）のような硫化物系潤滑剤は、重建機分野で広く使用されています。これらの硫黄系潤滑剤は、屋外の粉塵混入などの厳しい環境下でも優れた潤滑性能を発揮するため、建設機械や工作機械の重要部品に採用されています。

硫黄の鉄鋼業における品質管理と脱硫技術

鉄鋼業において硫黄は材料の機械的性質に大きな影響を与える重要な元素です。鉄鋼材料中の硫黄は材料をもろくさせる性質があるため、含有量をできるだけ減らすことが必要とされています。現代の製鉄技術では、硫黄含有量を数10ppmから数ppmレベルまで減らした極低硫黄鋼の製造が可能になっています。
参考）JFEスチール＞ニュースリリース＞2013＞11-21JFE…

JFEスチールでは、鉄鋼中の極微量硫黄を0.1ppmレベルまで分析できる「高周波燃焼－紫外線蛍光法」を世界で初めて開発し、従来の分析方法に比べ10倍以上の精度での測定を実現しています。また、鉄鋼製造で発生する脱硫スラグなどの硫黄を含有するスラグからも硫黄を除去する技術が開発され、環境負荷の低減が図られています。
参考）https://patents.google.com/patent/JP5954265B2/ja

硫黄系化合物の新材料開発と革新的応用

近年、硫黄を活用した新しい材料開発が注目されています。廃棄硫黄を原料とした高機能プラスチックの創出技術では、室温合成により製造工程でのCO₂発生量を75%削減し、毒ガス（硫化水素）を99%以上削減することに成功しています。この硫黄ポリマーは簡単に分解でき、他の材料となじみやすい特性を持つため、接着剤や異種材料の接合に応用されています。
参考）廃棄硫黄を原料とした高機能プラスチック創出技術の開発｜国立研…

また、含硫黄化合物を原料とするポリマーは、硫黄の金属との高い親和性により優れた金属接着性を示します。特に銅に対する接着性が大幅に向上し、エポキシ樹脂の改質剤として用いた場合、引張せん断接着強度と剥離強度の両方を同時に向上させることができています。
参考）https://www.jstage.jst.go.jp/article/adhesion/45/1/45_1-4/_pdf

さらに、革新的な硫黄化合物合成法として、水素利用触媒プロセスが開発されています。従来の毒性の高い硫化水素に代えて水素ガスを使用することで、潤滑油添加剤として有用な硫黄化合物を環境にやさしく安全に製造する技術が確立されています。
参考）水素利用触媒プロセスを用いた革新的な硫黄化合物合成法