الكبريت عنصر كيميائي شائع إلى حد ما في الطبيعة (السادس عشر من حيث المحتوى في قشرة الأرض والسادس في المياه الطبيعية). يوجد كلا من الكبريت الأصلي (الحالة الحرة للعنصر) ومركباته.
كبريت في الطبيعة
من بين أهم معادن الكبريت الطبيعية ، بيريت الحديد ، سفاليريت ، غالينا ، سينابار ، أنتيمونيت. يحتوي المحيط العالمي بشكل رئيسي على شكل الكالسيوم والمغنيسيوم وكبريتات الصوديوم التي تسبب صلابة المياه الطبيعية.
كيف يتم الحصول على الكبريت؟
يتم استخراج خامات الكبريت بطرق مختلفة. الطريقة الرئيسية للحصول على الكبريت هي صهره مباشرة في الحقل
التعدين المكشوف يتضمن استخدام الحفارات لإزالة طبقات الصخور التي تغطي خام الكبريت. بعد تكسير طبقات الخام بالانفجارات ، يتم إرسالها إلى مصهر الكبريت.
في الصناعة ، يتم الحصول على الكبريت كمنتج ثانوي للعمليات في أفران الصهر ، أثناء تكرير النفط. يوجد بكميات كبيرة في الغاز الطبيعي (مثلثاني أكسيد الكبريت أو كبريتيد الهيدروجين) ، والذي يترسب استخراجه على جدران المعدات المستخدمة. يتم استخدام الكبريت المشتت بدقة الذي يتم التقاطه من الغاز في الصناعة الكيميائية كمادة خام لإنتاج العديد من المنتجات.
يمكن أيضًا الحصول على هذه المادة من ثاني أكسيد الكبريت الطبيعي. لهذا ، يتم استخدام طريقة Claus. وهو يتألف من استخدام "حفر الكبريت" التي يتم فيها تفريغ غاز الكبريت. والنتيجة هي كبريت معدل يستخدم على نطاق واسع في صناعة الإسفلت.
التعديلات المتآصلة الرئيسية للكبريت
الكبريت لديه تآصل. من المعروف عدد كبير من التعديلات المتآصلة. وأشهر هذه الأنواع هي الكبريت المعيني (البلوري) ، أحادي الميل (الأسيكلار) ، والكبريت البلاستيكي. التعديلين الأولين مستقران ، والثالث يتحول إلى معيني عند ترسيخه.
الخصائص الفيزيائية التي تميز الكبريت
جزيئات التعديلات التقويمية (α-S) و أحادية الميل (β-S) تحتوي كل منها على 8 ذرات كبريتية ، والتي ترتبط في دورة مغلقة بواسطة روابط تساهمية مفردة.
في ظل الظروف العادية ، يحتوي الكبريت على تعديل معيني. إنها مادة بلورية صفراء صلبة بكثافة 2.07 جم / سم3. يذوب عند 113 درجة مئوية. كثافة الكبريت أحادي الميل 1.96 جم / سم3، نقطة انصهارها 119.3 درجة مئوية
عند الذوبان ، يتمدد الكبريت ويصبح سائلًا أصفر اللون يتحول إلى اللون البني عند 160 درجة مئويةيتحول إلى كتلة لزجة بنية داكنة عندما تصل إلى حوالي 190 درجة مئوية. عند درجات حرارة أعلى من هذه القيمة ، تنخفض لزوجة الكبريت. عند حوالي 300 درجة مئوية ، ينتقل مرة أخرى إلى حالة سائل سائل. هذا يرجع إلى حقيقة أنه أثناء التسخين ، يتبلمر الكبريت ، مما يزيد من طول السلسلة مع زيادة درجة الحرارة. وعندما تصل درجة الحرارة إلى أكثر من 190 درجة مئوية ، لوحظ تدمير وحدات البوليمر.
عندما يتم تبريد ذوبان الكبريت بشكل طبيعي في بوتقات أسطوانية ، يتم تكوين ما يسمى بالكبريت المقطوع - بلورات معينية ذات أحجام كبيرة ، لها شكل مشوه على شكل ثماني السطوح مع وجوه أو زوايا "مقطوعة" جزئيًا.
إذا تعرضت المادة المنصهرة للتبريد السريع (على سبيل المثال ، باستخدام الماء البارد) ، فيمكن الحصول على الكبريت البلاستيكي ، وهو عبارة عن كتلة مرنة تشبه المطاط من اللون البني أو الأحمر الداكن بكثافة 2.046 جم / سم3. هذا التعديل ، على عكس المعيني وأحادي الميل ، غير مستقر. تدريجيًا (على مدار عدة ساعات) يتغير لونه إلى اللون الأصفر ، ويصبح هشًا ويتحول إلى شكل معيني.
عندما يتم تجميد بخار الكبريت (شديد التسخين) بالنيتروجين السائل ، يتشكل تعديله الأرجواني ، ويكون مستقرًا عند درجات حرارة أقل من 80 درجة مئوية تحت الصفر.
الكبريت عمليا لا يذوب في البيئة المائية. ومع ذلك ، فإنه يتميز بقابلية جيدة للذوبان في المذيبات العضوية. موصل ضعيف للكهرباء والحرارة
نقطة غليان الكبريت 444.6 درجة مئوية.تترافق عملية الغليان مع إطلاق أبخرة برتقالية صفراء ، تتكون أساسًا من جزيئات S8، والتي ، عند التسخين اللاحق ، تنفصل ، مما يؤدي إلى تكوين أشكال التوازن S 6 ، S4و S2. علاوة على ذلك ، عند تسخينها ، تتحلل الجزيئات الكبيرة ، وعند درجات حرارة أعلى من 900 درجة ، تتكون الأزواج عمليًا فقط من جزيئات S2 ،تنفصل إلى ذرات عند 1500 درجة مئوية.
ما هي الخواص الكيميائية للكبريت؟
الكبريت هو عنصر غير معدني نموذجي. نشط كيميائيا. الأكسدة-تتجلى خصائص تقليل الكبريت فيما يتعلق بمجموعة متنوعة من العناصر. عند تسخينها ، تتحد بسهولة مع جميع العناصر تقريبًا ، مما يفسر وجودها الإلزامي في الخامات المعدنية. الاستثناءات هي Pt و Au و I2و N2والغازات الخاملة. تشير الأكسدة إلى أن الكبريت الموجود في المركبات هو -2 ، +4 ، + 6.
خصائص الكبريت والأكسجين تجعله يحترق في الهواء. نتيجة هذا التفاعل هي تشكيل الكبريت (SO2) والكبريت (SO3) أنهيدريد ، والتي تستخدم لإنتاج الكبريت والكبريت الأحماض.
في درجة حرارة الغرفة ، تتجلى خصائص اختزال الكبريت فقط فيما يتعلق بالفلور ، في التفاعل الذي يتكون به سداسي فلوريد الكبريت:
S + 3F2=SF6.
عند التسخين (على شكل ذوبان) يتفاعل مع الكلور والفوسفور والسيليكون والكربون. نتيجة للتفاعلات مع الهيدروجين ، بالإضافة إلى كبريتيد الهيدروجين ، فإنه يشكل السلفانات مجتمعة مع مشتركالصيغة H2SX.
يتم ملاحظة الخصائص المؤكسدة للكبريت عند التفاعل مع المعادن. في بعض الحالات ، يمكن ملاحظة ردود فعل شديدة العنف. نتيجة للتفاعل مع المعادن ، تتكون الكبريتيدات (مركبات كبريتية) وعديد الكبريتيدات (معادن متعددة الكبريتات).
عند تسخينها لفترة طويلة ، تتفاعل مع الأحماض المؤكسدة المركزة ، وتتأكسد في نفس الوقت.
بعد ذلك ، ضع في اعتبارك الخصائص الرئيسية لمركبات الكبريت.
ثاني أكسيد الكبريت
أكسيد الكبريت (IV) ، المسمى أيضًا بثاني أكسيد الكبريت وأنهيدريد الكبريت ، هو غاز (عديم اللون) له رائحة نفاذة وخانقة. تميل إلى التسييل تحت الضغط عند درجة حرارة الغرفة. SO2هو أكسيد حمض. يتميز بقابلية ذوبان جيدة في الماء. في هذه الحالة ، يتشكل حمض كبريتي ضعيف وغير مستقر ، والذي يوجد فقط في محلول مائي. نتيجة تفاعل ثاني أكسيد الكبريت مع القلويات تتكون الكبريتيت.
له نشاط كيميائي مرتفع إلى حد ما. الأكثر وضوحا هي الخواص الكيميائية المختزلة لأكسيد الكبريت (IV). هذه التفاعلات مصحوبة بزيادة في حالة أكسدة الكبريت.
تظهر الخواص الكيميائية المؤكسدة لأكسيد الكبريت في وجود عوامل اختزال قوية (مثل أول أكسيد الكربون).
ثالث أكسيد الكبريت
ثالث أكسيد الكبريت (أنهيدريد الكبريتيك) - أعلى أكسيد الكبريت (VI). في الظروف العادية ، هو سائل عديم اللون ومتطاير برائحة خانقة. لديه القدرة على التجميد في درجات الحرارةأقل من 16.9 درجة. في هذه الحالة ، يتم تكوين خليط من التعديلات البلورية المختلفة لثالث أكسيد الكبريت الصلب. الخصائص الاسترطابية العالية لأكسيد الكبريت تجعله "يدخن" في الهواء الرطب. نتيجة لذلك ، يتم تكوين قطرات من حامض الكبريتيك.
كبريتيد الهيدروجين
كبريتيد الهيدروجين مركب كيميائي ثنائي من الهيدروجين و الكبريت. H2S هو غاز سام عديم اللون يتميز بمذاق حلو ورائحة بيض فاسدة. يذوب عند 86 درجة مئوية تحت الصفر ، ويغلي عند 60 درجة مئوية تحت الصفر. غير مستقر حراريا. عند درجات حرارة أعلى من 400 درجة مئوية ، يتحلل كبريتيد الهيدروجين إلى S و H2.يتميز بقابلية جيدة للذوبان في الإيثانول. إنه ضعيف الذوبان في الماء. نتيجة للذوبان في الماء ، يتشكل حمض الكبريتيك الضعيف. كبريتيد الهيدروجين عامل اختزال قوي.
سريع الاشتعال. عندما تحترق في الهواء ، يمكن ملاحظة اللهب الأزرق. بتركيزات عالية يمكن أن تتفاعل مع العديد من المعادن.
حامض الكبريتيك
حامض الكبريتيك (H2SO4) يمكن أن يختلف تركيزه ونقاوته. في الحالة اللامائية ، هو سائل زيتي عديم اللون والرائحة.
درجة الحرارة التي تذوب عندها المادة 10 درجات مئوية. نقطة الغليان هي 296 درجة مئوية. يذوب جيدا في الماء. عندما يذوب حامض الكبريتيك ، تتشكل الهيدرات وتنطلق كمية كبيرة من الحرارة. درجة غليان جميع المحاليل المائية عندضغط 760 ملم زئبق. فن. يتجاوز 100 درجة مئوية. تحدث زيادة في درجة الغليان مع زيادة تركيز الحمض.
تتجلى الخصائص الحمضية لمادة ما عند التفاعل مع الأكاسيد والقواعد الأساسية. H2SO4هو حمض ثنائي القاعدة ، نظرًا لأنه يمكن أن يشكل كلاً من الكبريتات (الأملاح المتوسطة) والكبريتات (الأملاح الحمضية) ، معظم وهي قابلة للذوبان في الماء.
تتجلى خصائص حامض الكبريتيك بشكل واضح في تفاعلات الأكسدة والاختزال. هذا يرجع إلى حقيقة أنه في تكوين H2SO4يحتوي الكبريت على أعلى حالة أكسدة (+6). مثال على مظهر من مظاهر الخواص المؤكسدة لحمض الكبريتيك هو التفاعل مع النحاس:
Cu + 2H2SO4=CuSO4+ 2H2O + SO2.
الكبريت: خصائص مفيدة
الكبريت عنصر أساسي ضروري للكائنات الحية. وهو جزء لا يتجزأ من الأحماض الأمينية (ميثيونين وسيستين) والإنزيمات والفيتامينات. يشارك هذا العنصر في تكوين البنية الثلاثية للبروتين. تتراوح كمية الكبريت المرتبط كيميائياً الموجود في البروتينات من 0.8 إلى 2.4٪ بالوزن. يبلغ محتوى العنصر في جسم الإنسان حوالي 2 جرام لكل 1 كجم من الوزن (أي حوالي 0.2٪ كبريت).
لا يمكن المبالغة في تقدير الخصائص المفيدة للعناصر الدقيقة. يحمي الكبريت بروتوبلازم الدم ، وهو مساعد نشط للجسم في محاربة البكتيريا الضارة. يعتمد تخثر الدم على كميته ، أي أن العنصر يساعدالحفاظ على مستوى كاف. يلعب الكبريت أيضًا دورًا مهمًا في الحفاظ على القيم الطبيعية لتركيز الصفراء التي ينتجها الجسم.
يشار إليه غالبًا باسم "معدن الجمال" لأنه ضروري للحفاظ على صحة الجلد والأظافر والشعر. الكبريت لديه القدرة على حماية الجسم من أنواع مختلفة من التأثيرات البيئية السلبية. هذا يساعد على إبطاء عملية الشيخوخة. الكبريت يطهر الجسم من السموم ويقي من الاشعاع وهو امر مهم بشكل خاص في الوقت الحاضر نظرا للوضع البيئي الحالي.
يمكن أن تؤدي الكميات غير الكافية من العناصر الدقيقة في الجسم إلى إفراز ضعيف للسموم ، وانخفاض المناعة والحيوية.
الكبريت هو أحد المشاركين في عملية التمثيل الضوئي البكتيري. وهو أحد مكونات بكتيريا كلوروفيل ، وكبريتيد الهيدروجين هو مصدر للهيدروجين.
الكبريت: الخصائص والتطبيقات الصناعية
الكبريت الأكثر استخدامًا هو إنتاج حامض الكبريتيك. كما أن خصائص هذه المادة تجعل من الممكن استخدامها في تقسية المطاط ، كمبيد للفطريات في الزراعة ، وحتى كعقار (كبريت غرواني). بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الكبريت في إنتاج أعواد الثقاب والتركيبات النارية ، وهو جزء من تركيبات البيتومين الكبريتية لإنتاج الأسفلت الكبريت.
