الكبريت عنصر كيميائي موجود في المجموعة السادسة والثالثة من الجدول الدوري. في هذه المقالة ، سوف نلقي نظرة مفصلة على خصائصه الكيميائية والفيزيائية ، والإنتاج ، والاستخدام ، وما إلى ذلك. تشمل الخصائص الفيزيائية ميزات مثل اللون ، ومستوى التوصيل الكهربائي ، ونقطة غليان الكبريت ، وما إلى ذلك. تصف المادة الكيميائية تفاعلها مع المواد الأخرى.
كبريت في الفيزياء
هذه مادة هشة. في ظل الظروف العادية ، يكون في حالة تجميع صلبة. الكبريت لونه أصفر ليمونى.
وفي الغالب ، كل مركباتها لها صبغات صفراء. لا تذوب في الماء. الموصلية الحرارية والكهربائية منخفضة. هذه الميزات تميزها بأنها نموذجية غير معدنية. على الرغم من حقيقة أن التركيب الكيميائي للكبريت ليس معقدًا على الإطلاق ، إلا أن هذه المادة يمكن أن يكون لها العديد من الاختلافات. كل هذا يتوقف على بنية الشبكة البلورية ، بمساعدة الذرات التي ترتبط بها ، لكنها لا تشكل جزيئات.
إذن ، الخيار الأول هو الكبريت المعيني. هي تصادف أن تكونالأكثر استقرارًا. درجة غليان هذا النوع من الكبريت هي أربعمائة وخمس وأربعون درجة مئوية. ولكن لكي تنتقل مادة معينة إلى حالة تجمع غازي ، يجب أن تمر أولاً عبر الحالة السائلة. إذًا ذوبان الكبريت يحدث عند درجة حرارة مائة وثلاث عشرة درجة مئوية.
الخيار الثاني هو الكبريت أحادي الميل. إنها بلورات على شكل إبرة ذات لون أصفر غامق. ويؤدي ذوبان الكبريت من النوع الأول ثم تبريده البطيء إلى تكوين هذا النوع. هذا التنوع له نفس الخصائص الفيزيائية تقريبًا. على سبيل المثال ، لا تزال درجة غليان هذا النوع من الكبريت هي نفسها أربعمائة وخمس وأربعين درجة. بالإضافة إلى ذلك ، هناك مجموعة متنوعة من هذه المادة مثل البلاستيك. يتم الحصول عليها عن طريق سكب الماء البارد المسخن تقريبًا حتى يغلي معينيًا. درجة غليان الكبريت من هذا النوع هي نفسها. لكن المادة لديها القدرة على التمدد مثل المطاط.
عنصر آخر من الخصائص الفيزيائية التي أود التحدث عنها هو درجة حرارة اشتعال الكبريت.
قد يختلف هذا الرقم اعتمادًا على نوع المادة وأصلها. على سبيل المثال ، تبلغ درجة حرارة اشتعال الكبريت التقني مائة وتسعين درجة. هذا رقم منخفض نوعًا ما. في حالات أخرى ، يمكن أن تكون نقطة وميض الكبريت مائتين وثمانية وأربعين درجة وحتى مائتين وستة وخمسين. كل هذا يتوقف على المادة التي تم استخراجها منها ، ما هي كثافتها. ولكن يمكن استنتاجهاأن درجة حرارة احتراق الكبريت منخفضة جدًا ، مقارنة بالعناصر الكيميائية الأخرى ، فهي مادة قابلة للاشتعال. بالإضافة إلى ذلك ، في بعض الأحيان يمكن أن يتحد الكبريت في جزيئات تتكون من ثماني أو ست أو أربع أو ذرتين. الآن ، بعد أن درسنا الكبريت من وجهة نظر الفيزياء ، لننتقل إلى القسم التالي.
التوصيف الكيميائي للكبريت
يحتوي هذا العنصر على كتلة ذرية منخفضة نسبيًا ، حيث تبلغ 32 جرامًا لكل مول. تتضمن خصائص عنصر الكبريت خاصية هذه المادة مثل القدرة على الحصول على درجات مختلفة من الأكسدة. في هذا يختلف عن ، على سبيل المثال ، الهيدروجين أو الأكسجين. بالنظر إلى السؤال حول ماهية الخاصية الكيميائية لعنصر الكبريت ، من المستحيل عدم ذكر أنه ، اعتمادًا على الظروف ، يُظهر خصائص الاختزال والأكسدة. لذلك ، بالترتيب ، ضع في اعتبارك تفاعل مادة معينة مع مركبات كيميائية مختلفة.
الكبريت والمواد البسيطة
بسيطة هي المواد التي تحتوي على عنصر كيميائي واحد فقط في تركيبها. قد تتحد ذراتها في جزيئات ، على سبيل المثال ، في حالة الأكسجين ، أو قد لا تتحد ، كما هو الحال مع المعادن. لذلك ، يمكن أن يتفاعل الكبريت مع المعادن وغيرها من غير الفلزات والهالوجينات.
التفاعل مع المعادن
هذا النوع من العمليات يتطلب درجة حرارة عالية. في ظل هذه الظروف ، يحدث تفاعل إضافة. أي أن ذرات المعدن تتحد مع ذرات الكبريت ، وبالتالي تشكل كبريتيدات المواد المعقدة. على سبيل المثال ، إذا كنت تسخن2 مول من البوتاسيوم مخلوط مع مول واحد من الكبريت ، نحصل على مول واحد من كبريتيد هذا المعدن. يمكن كتابة المعادلة على النحو التالي: 2K + S=K2S.
تفاعل مع الأكسجين
هذا هو حرق الكبريت. نتيجة لهذه العملية ، يتكون أكسيدها. يمكن أن يكون الأخير من نوعين. لذلك ، يمكن أن يحدث احتراق الكبريت على مرحلتين. الأول هو عندما يشكل مول واحد من الكبريت ومول من الأكسجين مولًا واحدًا من ثاني أكسيد الكبريت. يمكنك كتابة معادلة هذا التفاعل الكيميائي على النحو التالي: S + O2=SO2. المرحلة الثانية هي إضافة ذرة أكسجين أخرى إلى ثاني أكسيد. يحدث هذا عند إضافة مول واحد من الأكسجين إلى مولين من ثاني أكسيد الكبريت عند درجات حرارة عالية. والنتيجة هي مولين من ثالث أكسيد الكبريت. تبدو معادلة هذا التفاعل الكيميائي كما يلي: 2SO2+ O2=2SO3. نتيجة لهذا التفاعل يتكون حمض الكبريتيك. لذلك ، من خلال تنفيذ العمليتين الموصوفتين ، من الممكن تمرير ثالث أكسيد الناتج عبر نفاثة من بخار الماء. ونحصل على حامض الكبريتات. تتم كتابة معادلة مثل هذا التفاعل على النحو التالي: SO3+ H2O=H2SO 4.
التفاعل مع الهالوجينات
الخصائص الكيميائية للكبريت ، مثله مثل غيره من المعادن ، تسمح له بالتفاعل مع هذه المجموعة من المواد. وهي تشمل مركبات مثل الفلور والبروم والكلور واليود. يتفاعل الكبريت مع أي منها ، باستثناء الأخير. مثال على ذلك هو عملية الفلورة في الاعتبارلنا عنصر من عناصر الجدول الدوري. يمكن الحصول على نوعين مختلفين من الفلورايد عن طريق تسخين المادة غير المعدنية المذكورة بالهالوجين. الحالة الأولى: إذا أخذنا مولًا واحدًا من الكبريت وثلاث مولات من الفلور ، نحصل على مول واحد من الفلورايد ، وصيغته هي SF6. تبدو المعادلة كما يلي: S + 3F2=SF6. بالإضافة إلى ذلك ، هناك خيار ثان: إذا أخذنا مولًا واحدًا من الكبريت ومولتين من الفلور ، نحصل على مول واحد من الفلورايد بالصيغة الكيميائية SF4. المعادلة مكتوبة على النحو التالي: S + 2F2=SF4. كما ترى ، كل هذا يتوقف على النسب التي تختلط بها المكونات. بنفس الطريقة تمامًا ، من الممكن إجراء عملية كلورة الكبريت (يمكن أيضًا تكوين مادتين مختلفتين) أو المعالجة بالبروم.
التفاعل مع المواد البسيطة الأخرى
توصيف عنصر الكبريت لا ينتهي عند هذا الحد. يمكن للمادة أيضًا أن تدخل في تفاعل كيميائي مع الهيدروجين والفوسفور والكربون. بسبب التفاعل مع الهيدروجين ، يتكون حمض الكبريتيد. نتيجة لتفاعلها مع المعادن ، يمكن الحصول على كبريتيداتها ، والتي بدورها يتم الحصول عليها أيضًا عن طريق التفاعل المباشر للكبريت مع نفس المعدن. تحدث إضافة ذرات الهيدروجين إلى ذرات الكبريت فقط في ظروف شديدة الحرارة. عندما يتفاعل الكبريت مع الفوسفور ، يتشكل فوسفيده. لها الصيغة التالية: P2S3.من أجل الحصول على مول واحد من هذه المادة ، تحتاج إلى تناول مولين من الفوسفور و ثلاث مولات من الكبريت. عندما يتفاعل الكبريت مع الكربون ، يتشكل كربيد المادة غير المعدنية المعتبرة.تبدو صيغتها الكيميائية كما يلي: CS2. من أجل الحصول على مول واحد من هذه المادة ، عليك أن تأخذ مولًا واحدًا من الكربون ومولتين من الكبريت. تحدث جميع تفاعلات الإضافة الموصوفة أعلاه فقط عند تسخين المواد المتفاعلة إلى درجات حرارة عالية. لقد درسنا تفاعل الكبريت مع مواد بسيطة ، فلننتقل الآن إلى الفقرة التالية.
الكبريت والمركبات المعقدة
المركب هي تلك المواد التي تتكون جزيئاتها من عنصرين مختلفين (أو أكثر). تسمح الخصائص الكيميائية للكبريت له بالتفاعل مع مركبات مثل القلويات ، وكذلك حمض الكبريتات المركزة. ردود أفعاله مع هذه المواد غريبة نوعًا ما. أولاً ، ضع في اعتبارك ما يحدث عندما يتم خلط المادة غير المعدنية المعنية بالقلويات. على سبيل المثال ، إذا أخذت ستة مولات من هيدروكسيد البوتاسيوم وأضفت إليها ثلاث مولات من الكبريت ، فستحصل على مولين من كبريتيد البوتاسيوم ، ومول واحد من كبريتيد هذا المعدن ، وثلاثة مولات من الماء. يمكن التعبير عن هذا النوع من التفاعل بالمعادلة التالية: 6KOH + 3S=2K2S + K2SO3+ 3H2 O. وفقًا لنفس المبدأ ، يحدث التفاعل إذا تمت إضافة هيدروكسيد الصوديوم. بعد ذلك ، ضع في اعتبارك سلوك الكبريت عند إضافة محلول مركّز من حمض الكبريتات إليه. إذا أخذنا مولًا واحدًا من المولات الأولى واثنين من المولات الثانية ، نحصل على المنتجات التالية: ثالث أكسيد الكبريت بكمية ثلاث مولات ، وكذلك الماء - مولاتان. يمكن أن يحدث هذا التفاعل الكيميائي فقط عندما يتم تسخين المواد المتفاعلة إلى درجة حرارة عالية.
الحصول على العنصر المعنيغير المعدنية
هناك عدة طرق أساسية يمكنك من خلالها استخلاص الكبريت من مجموعة متنوعة من المواد. الطريقة الأولى هي عزله عن البيريت. الصيغة الكيميائية للأخير هي FeS2. عندما يتم تسخين هذه المادة إلى درجة حرارة عالية دون الوصول إلى الأكسجين ، يمكن الحصول على كبريتيد حديد آخر - FeS - والكبريت. تتم كتابة معادلة التفاعل على النحو التالي: FeS2=FeS + S. الطريقة الثانية للحصول على الكبريت ، والتي غالبًا ما تستخدم في الصناعة ، هي احتراق كبريتيد الكبريت بشرط كمية صغيرة من الأكسجين. في هذه الحالة ، يمكنك الحصول على الماء وغير المعدني. لتنفيذ التفاعل ، يجب أن تأخذ المكونات في نسبة مولارية من اثنين إلى واحد. نتيجة لذلك ، نحصل على النواتج النهائية بنسب من اثنين إلى اثنين. يمكن كتابة معادلة هذا التفاعل الكيميائي على النحو التالي: O. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول على الكبريت أثناء العمليات المعدنية المختلفة ، على سبيل المثال ، في إنتاج المعادن مثل النيكل والنحاس وغيرها.
الاستخدام الصناعي
وجدت المواد غير المعدنية التي ندرسها في أوسع تطبيقاتها في الصناعة الكيميائية. كما ذكرنا سابقًا ، يتم استخدامه هنا للحصول على حامض الكبريتات منه. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكبريت كعنصر من مكونات تصنيع أعواد الثقاب ، نظرًا لكونه مادة قابلة للاشتعال. كما أنه لا غنى عنه في إنتاج المتفجرات والبارود والشرارات وغيرها. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكبريت كأحد المكونات في منتجات مكافحة الآفات. فيالطب ، فهو يستخدم كعنصر في صناعة الأدوية للأمراض الجلدية. أيضا ، يتم استخدام المادة المعنية في إنتاج الأصباغ المختلفة. بالإضافة إلى أنها تستخدم في صناعة الفوسفور.
التركيب الإلكتروني للكبريت
كما تعلم ، تتكون جميع الذرات من نواة تحتوي على بروتونات - جسيمات موجبة الشحنة - ونيوترونات ، أي جسيمات بدون شحنة. تدور الإلكترونات حول النواة بشحنة سالبة. لكي تكون الذرة محايدة ، يجب أن تحتوي على نفس عدد البروتونات والإلكترونات في بنيتها. إذا كان هناك المزيد من الأخير ، فهذا بالفعل أيون سالب - أنيون. على العكس من ذلك ، إذا كان عدد البروتونات أكبر من عدد الإلكترونات ، فهذا أيون موجب ، أو كاتيون. يمكن أن يعمل أنيون الكبريت كمخلفات حمضية. إنه جزء من جزيئات مواد مثل حامض الكبريتيد (كبريتيد الهيدروجين) وكبريتيدات المعادن. يتكون الأنيون أثناء التفكك الإلكتروليتي ، والذي يحدث عند إذابة مادة في الماء. في هذه الحالة ، يتحلل الجزيء إلى كاتيون ، والذي يمكن تمثيله كمعدن أو أيون هيدروجين ، وكذلك كاتيون - أيون من بقايا حمض أو مجموعة هيدروكسيل (OH -).
بما أن العدد الترتيبي للكبريت في الجدول الدوري هو ستة عشر ، يمكننا أن نستنتج أن هذا هو عدد البروتونات في نواتها. بناءً على ذلك ، يمكننا القول أن هناك أيضًا ستة عشر إلكترونًا تدور حولها. يمكن إيجاد عدد النيوترونات بطرح الرقم التسلسلي للعنصر الكيميائي من الكتلة المولية: 32- 16=16. كل إلكترون لا يدور بشكل عشوائي ، ولكن في مدار معين. نظرًا لأن الكبريت عنصر كيميائي ينتمي إلى الفترة الثالثة من الجدول الدوري ، فهناك ثلاثة مدارات حول النواة. الأول به إلكترونان ، والثاني به ثمانية إلكترون ، والثالث ستة. تتم كتابة الصيغة الإلكترونية لذرة الكبريت على النحو التالي: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
الانتشار في الطبيعة
بشكل أساسي ، يوجد العنصر الكيميائي المدروس في تكوين المعادن ، وهي كبريتيدات من معادن مختلفة. بادئ ذي بدء ، إنه البيريت - ملح الحديد ؛ هو أيضا الرصاص ، الفضة ، بريق النحاس ، خليط الزنك ، الزنجفر - كبريتيد الزئبق. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يكون الكبريت أيضًا جزءًا من المعادن ، ويمثل تركيبها ثلاثة عناصر كيميائية أو أكثر.
على سبيل المثال ، chalcopyrite ، mirabilite ، kieserite ، الجبس. يمكنك النظر في كل منهم بمزيد من التفصيل. البيريت هو كبريتيد الحديد ، أو FeS2. لها لون أصفر فاتح مع لمعان ذهبي. غالبًا ما يمكن العثور على هذا المعدن كشوائب في اللازورد ، والذي يستخدم على نطاق واسع في صناعة المجوهرات. هذا يرجع إلى حقيقة أن هذين المعدنين غالبًا ما يكون لهما رواسب مشتركة. لمعان النحاس - الكالكوسايت أو الكالكوزين - مادة رمادية مزرقة تشبه المعدن. بريق الرصاص (galena) وبريق الفضة (الأرجنتيت) لهما خصائص متشابهة: كلاهما يشبه المعادن ولونهما رمادي. سينابار معدن باهت بني محمر مع بقع رمادية. الكالكوبايرايت ، مادة كيميائيةصيغته هي CuFeS2، - أصفر ذهبي ، ويسمى أيضًا مزيج ذهبي. يمكن أن يكون لمزيج الزنك (sphalerite) لون من العنبر إلى البرتقالي الناري. Mirabilite - Na2SO4x10H2O - بلورات شفافة أو بيضاء. ويسمى أيضًا ملح جلوبر المستخدم في الطب. الصيغة الكيميائية لـ kieserite هي MgSO4xH2O. يظهر على شكل مسحوق أبيض أو عديم اللون. الصيغة الكيميائية للجبس هي CaSO4x2H2O. بالإضافة إلى ذلك ، هذا العنصر الكيميائي هو جزء من خلايا الكائنات الحية وهو عنصر تتبع مهم.
