كيمياء الكبريت

الكبريت، هو عنصر كيميائي لا فلز ذو رمز “S” والعدد الذري 16، يعتبر واحدًا من العناصر الأساسية في الجدول الدوري، وهو ينتمي إلى المجموعة السادسةعشر .

يُعتبر الكبريت أحد العناصر الكيميائية المهمة والمتعددة الاستخدامات التي تؤثر في مختلف جوانب الحياة البشرية والصناعية.

منذ العصور القديمة، كان الإنسان يعرف الكبريت ويستخدمه لأغراض متنوعة، ولعل أحد أشهر استخداماته في العصور القديمة كان في صناعة البارود والعلاجات الطبية. ومع مرور الزمن، اتسعت دائرة استخداماته لتشمل الصناعات الكيميائية والزراعية والبيطرية وغيرها.

يتمتع الكبريت بخصائص فيزيائية وكيميائية مميزة تجعله مادة قيمة للعديد من الصناعات الحديثة. كما يلعب دورًا حيويًا في تحسين جودة الأراضي الزراعية وتعزيز الإنتاجية الزراعية.

ومع هذه التطورات العلمية والتكنولوجية، يأتي الاهتمام المتزايد بتأثيرات الكبريت على الصحة البشرية والبيئة. يُعتبر الكبريت من الملوثات الجوية الهامة والتي تؤثر على جودة الهواء وتلوث المياه، وهو موضوع يجذب اهتمام العلماء والباحثين لدراسته وتحليل تأثيراته ووضع سياسات بيئية تقلل من انبعاثاته.

أين يوجد عنصر الكبريت في الطبيعة؟

يوجد الكبريت في النيازك وهو أصلي بالقرب من الينابيع الحارة والبراكين. يوجد في العديد من المعادن ، بما في ذلك الجالينا ، البايرايت الحديدي ، السفاليريت ، الستيبنيت ، الزنجفر ، أملاح إبسوم ، الجبس ، السيليستيت ، والباريت.

 يوجد الكبريت أيضًا في النفط الخام البترولي والغاز الطبيعي. 

يمكن استخدام عملية فراش للحصول على الكبريت تجاريًا. في هذه العملية ، يتم دفع الماء الساخن إلى الآبار المغمورة في قباب الملح لإذابة رواسب الكبريت تحت الأرض بحيث يمكن تجميعها على السطح في حالتها السائلة .

يتم إنتاجه الآن أثناء عمليات تنقية النفط ورمال القطران والغاز الطبيعي حيث يتم فصل الكبريت .

بينما يوجد الكبريت في جميع الكائنات الحية ، فإنه يبقى فيها بعد التحجر ، كما هو الحال في الوقود الأحفوري

عندما يتم العثور على الكبريت بشكل طبيعي ، يكون لونه مصفرًا وغالبًا ما يوجد على شكل بلورات.

أين يوجد عنصر الكبريت في الجدول الدوري الحديث ؟

ما هي خصائص الكبريت الفيزيائية؟

1-الكثافة (جم / سم مكعب): 2.07
2-نقطة الانصهار (K): 386
3-نقطة الغليان (K): 717.824
4-المظهر: لا طعم له ، عديم الرائحة ، أصفر ، الكبريت المنصهر لونه أحمر .

5-حالة المادة في درجة حرارة الغرفة : صلب .

6-أعداد التأكسد: 6 ، 4 ، 2 ، -2

ملحوظة: (لكبريت النقي ليس له رائحة. يجب أن تُعزى الرائحة القوية المرتبطة بالكبريت إلى مركبات الكبريت.

إن الرائحة الكريهة المرتبطة بالعنصر تأتي من بعض مركباته ،فمثلا كبريتيد الهيدروجين (H ₂ S) له رائحة “البيض الفاسد”.

بما أن الأمعاء الغليظة في الإنسان مليئة بالبكتيريا ، يتم إنتاج مركبات الكبريت؛ هذا هو سبب الرائحة الكريهة للغاز المعوي  .

ما هي خصائص الكبريت الكيميائية؟

1- الكبريت غير متفاعل في درجات الحرارة العادية.

2-يحترق الكبريت بلهب أزرق في اختبار اللهب.

3- في حين أنه غير قابل للذوبان في الماء ، فإنه لا يذوب بسهولة في المواد الكيميائية الأخرى.

4-يتفاعل الكبريت مع الأكسجين لينتج ثاني أكسيد الكبريت. ويدخل في صناعه حمض الكبريتيك و ذلك بطريقة التلامس.

5- يتفاعل الكبريت مع الحديد بوجود الحرارة لينتج لنا كبريتيد الحديد.

6- يتفاعل الكبريت مع الهيدروجين لينتج غاز كبريتيد الهيدروجين وهو غاز سام له رائحة تشبه رائحة البيض الفاسد .

7- يتفاعل الكبريت مع حمض الكبريتيك لينتج ثلاثة جزيئات من ثاني أكسيد الكبريت و جزيئين من الماء.

ما هي الاستخدامات الهامة لعنصر الكبريت؟   

1- الكبريت هو أحد مكونات البارود.

2-يتم استخدامه في تقسية المطاط ؛ حيث يتم استخدامه في عملية الفلكنة لجعل المطاط الأسود أكثر متانة.

3- للكبريت تطبيقات كمبيد للفطريات .

4- يستخدم الكبريت في صناعة عدة أنواع من الورق وكعامل مبيض.

5- يستخدم الكبريت بشكل شائع لإنتاج حمض الكبريتيك ، والذي له استخدامات عديدة بما في ذلك إنتاج حامض الفوسفوريك لصنع الأسمدة  .

6- يستخدم عنصر الكبريت كعازل كهربائي.

7-بسبب رائحته المميزة ، يستخدم الكبريت في إمدادات الغاز الطبيعي للكشف عن تسرب الغاز بسهولة .

8-يتم استخدام العديد من مشتقات الكبريتات كمنظفات وخافضات للتوتر السطحي.

ما هي الآثار الصحية والبيئية للكبريت؟

في حين أن الكبريت والكبريتات ليست سامة للإنسان ، فإن ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين وثاني كبريتيد الكربون تعتبر جميعها مواد سامة  .

1-كبريتيد الهيدروجين ، على وجه الخصوص ، خطير لأنه يمكن أن يسبب شللًا في الجهاز التنفسي ، مما يؤدي إلى الوفاة .

2–ثاني أكسيد الكبريت هو ملوث جوي ، حيث يتسبب ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن احتراق الزيت والفحم غير المنقيين ، وينطلق في الهواء ، في هطول أمطار حمضية ، والتي يمكن أن تؤدي إلى موت الكائنات الحية داخل وحول المسطحات المائية .

يلعب الكبريت دورًا رئيسيًا في الجسم فمثلا:

1-هو ضروري لتركيب بعض البروتينات الرئيسية، على سبيل المثال ، ضروري لتخليق الجلوتاثيون ، والذي يعمل كمضاد أكسدة قوي لحماية خلاياك من التلف.

2-في حين أن الكبريت المستهلك بشكل طبيعي في الطعام مهم للجسم ، إلا أن هناك أدلة قليلة على أنه من المفيد تناول مكملات الكبريت. غالبًا ما يتم علاج هشاشة العظام باستخدام مكملات الكبريت.

3-الكبريت هو عنصر معتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء الأمريكية للاستخدام في منتجات قشرة الرأس ذات الطبيعة التي لا تستلزم وصفة طبية. غالبًا ما يأتي مع حمض الساليسيليك. ومع ذلك ، هناك أدلة محدودة لدعم هذا الاستخدام.

ملحوظة هامة جدا: 

يعتبر العنصر نفسه حيويًا لجميع الكائنات الحية ، حيث تستخدم النباتات والطحالب كبريتات من التربة أو الماء . متوسط ​​الكبريت لدى الإنسان 140 جرامًا ، يحصل عليه من البروتين الذي يتناوله (حوالي 1 جرام / يوم) .

ما المقصود بمصطلح دورة الكبريت؟

يمر الكبريت من وإلى التربة والصخور والمجاري المائية ثم من خلال الكائنات الحية ، والتي تسمى مجتمعة دورة الكبريت .

كيفية تكوين كريستالات الكبريت؟

من السهل أن تنمو بلورات الكبريت الأصفر . الكبريت هو ناقل للشكل ينتقل تلقائيًا من بلورات تشبه الإبرة إلى أشكال هندسية معينية ، اعتمادًا على درجة الحرارة.

 في حين أن البلورات الصفراء الشفافة جميلة بما يكفي لتكون أحجار كريمة ، فإن العنصر النقي ناعم للغاية (1.5 إلى 2.0 على مقياس موس ) وهش للاستخدام في المجوهرات.

فيما يلي طريقتان سهلتان لتنمية بلورات الكبريت التي ستغير شكلها بمرور الوقت.

الطريقة الأولى :تنمو بلورات الكبريت من الذوبان:

الكبريت غير مكلف ومتوفر بسهولة في شكل نقي كمسحوق ، لذلك من السهل زراعة بلورات من الذوبان .

كل ما تحتاجه هو:

• كبريت نقي
• ملعقة أو قطعة من ورق القصدير
• مصدر الحرارة

يذوب الكبريت عند 115.21 درجة مئوية أو 239.38 درجة فهرنهايت ، لذلك يمكنك تحقيق نقطة الانصهار باستخدام شواية خارجية (لأن الكبريت كريه الرائحة) أو الموقد .

1. ضع القليل من مسحوق الكبريت على ملعقة أو قطعة من ورق القصدير.
2. سخن الكبريت حتى يذوب. عندما يذوب الكبريت ، يتحول إلى سائل أحمر . لا تستخدم الكثير من الحرارة وإلا سوف يتحد الكبريت مع الهواء ويحترق بلهب أزرق!
3. بمجرد ذوبان الكبريت ، أخرجه من الحرارة.
4. اترك السائل يبرد من تلقاء نفسه أو اسكبه في ماء بارد أو حتى فوق ثلج مجروش. لا تتردد في تجربة طرق التبريد لملاحظة الأشكال المختلفة للعنصر.

في البداية ، يبرد الكبريت ليشكل مادة صلبة غير متبلورة ، مطاطية بنية اللون. يسمى هذا أحيانًا كبريت البلاستيك لأنه بوليمر مصنوع من سلاسل من ذرات الكبريت. يتحول الكبريت غير المتبلور تلقائيًا إلى إبر بلورية كبريتية. في غضون ساعات قليلة ، يتم إعادة ترتيب الذرات مرة أخرى لتشكيل بلورات معينية.

ملحوظة هامة :

 يشكل الكبريت في الواقع أكثر من 30 مادة متآصلة صلبة ! وهي تشتمل على أشكال شفافة وغير شفافة بألوان تشمل البني والأصفر والأصفر المخضر والأصفر البرتقالي.

الطريقة الثانية :تنمو بلورات الكبريت من المحلول :

بينما الكبريت غير قابل للذوبان في الماء ، فإنه يذوب في العديد من المذيبات العضوية . وتشمل هذه ثاني كبريتيد الكربون والزيلين والتولوين.

من بين هؤلاء ، التولوين هو الأكثر أمانًا والأكثر توافرًا. يمكنك أن تجده في متاجر المستلزمات المنزلية.يستخدم الزيلين كمخفف طلاء.

 إنه يعمل بشكل جيد لهذا المشروع ، ولكن فقط إذا كان لديك غطاء دخان. باستخدام الكبريت والمذيب . تنمو البلورات مثل بلورات السكر أو بلورات البوراكس.

تقوم بتسخين السائل لإذابة المادة الصلبة حتى تحصل على محلول مشبع ثم تنمو البلورات عندما يبرد المحلول .

كل ما تحتاجه هو :

و في الختام، يمكن القول إن الكبريت يعتبر عنصرًا لا غنى عنه في حياتنا اليومية وفي الصناعات المختلفة. إن فهم خصائصه الكيميائية وتأثيراته على البيئة يساعدنا في استخدامه بشكل مستدام وفعَّال.

المراجع:

1- موقع www.thoughtco.com أطلعت عليه بتاريخ 5/7/2023.

2- موقع www.byjus.com أطلعت عليه بتاريخ 5/7/2023.

3- موقع www.chemistrylearner.com أطلعت عليه بتاريخ 5/7/2023.

4- موقع www.sciencenotes.org أطلعت عليه بتاريخ 5/7/2023.

5- موقع www.wepal.net أطلعت عليه بتاريخ 5/7/2023.