كبريت

الكبريت هو عنصر كيميائي لا فلزي رمزه الكيميائي S وعدده الذري (16)، ولون الكبريت أصفر، ويوجد في الطبيعة بشكل خام ويدخل في صناعة البارود وعيدان الثقاب.[2][3][4]

كلوركبريتفسفور
O

S

Se
16S
المظهر
بلورات صفراء ليمونية مكروئية متكتلة (زهر الكبريت)


الخطوط الطيفية للكبريت
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز كبريت، 16، S
تصنيف العنصر لا فلز
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 16، 3، p
الكتلة الذرية 32.065 غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ne]; 3s2 3p4]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 6 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور صلب
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) (ألفا) 2.07 غ·سم−3
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) (بيتا) 1.96 غ·سم−3
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) (غاما) 1.92 غ·سم−3
كثافة السائل عند نقطة الانصهار 1.819 غ·سم−3
نقطة الانصهار 388.36 ك، 115.21 °س، 239.38 °ف
نقطة الغليان 717.8 ك، 444.6 °س، 832.3 °ف
النقطة الحرجة 1314 ك، 20.7 ميغاباسكال
حرارة الانصهار (أحادي) 1.727 كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر (أحادي) 45 كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) 22.75 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 375 408 449 508 591 717
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة 6, 5, 4, 3, 2, 1, -1, -2
(أكاسيده حمضية قوية)
الكهرسلبية 2.58 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 999.6 كيلوجول·مول−1
الثاني: 2252 كيلوجول·مول−1
الثالث: 3357 كيلوجول·مول−1
نصف قطر تساهمي 3±105 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 180 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية نظام بلوري معيني قائم
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة[1]
مقاومة كهربائية (لابلوري)
2×1015أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية (لابلوري)
0.205 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
معامل الحجم 7.7 غيغاباسكال
صلادة موس 2.0
رقم CAS 7704-34-9
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر الكبريت
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
32S 95.02% 32S هو نظير مستقر وله 16 نيوترون
33S 0.75% 33S هو نظير مستقر وله 17 نيوترون
34S 4.21% 34S هو نظير مستقر وله 18 نيوترون
35S مصطنع 87.32 يوم β 0.167 35Cl
36S 0.02% 36S هو نظير مستقر وله 20 نيوترون

يوجد الكبريت في النفط المستخرج وهو النفط الحمضي الحاوي على غاز H2S وللاستفادة من هذا النفط في التصدير أو المصافي يستوجب التخلص من هذا الغاز وبالتالي يمكن استخراج الكبريت من هذا الغاز ويكون على شكلين أما على شكل كتل وبودرة صفراء اللون أو على شكل شرائح صفراء اللون.

عنصر الكبريت لا فلزي وهو من أملاح المعادن، والكبريت هو ثالث أكبر معدن في جسم الإنسان، ويحتوي الجسم على 14 غرام منه حيث إنه موجود في كل خلية حية.

خصائصه

- يساعد البروتينات في المحافظة على تركيبتها ويساعد الشعر على التجعد. - يشترك في عمل بعض الانزيمات. - يساعد الجسم على استعمال الطاقة. - يساعد على إخراج المواد الضارة من الجسم. - ينظم عملية تخثر الدم. - يدخل في تركيب بعض الفيتامينات من المجموعة B وفي تركيب الانسولين والكولاجين.

التاريخ

عُرف الكبريت منذ أقدم العصور وذلك لأنه يوجد في الطبيعة على هيئة حرة طليقة ومتبلورة، وقد استخدم المصريون القدماء الكبريت في تبيض الأقمشة وفي بعض الصناعات الأخرى منذ حوالي 2000 سنة قبل الميلاد، كما استخدمه الصينيون بعد ذلك في صناعة مسحوق البارود، واستخدمه الكيميائيون العرب في إنتاج حمض الكبريتيك الذي أطلقوا عليه زيت الزاج.

يوجد الكبريت بكميات كبيرة على حالة منفردة خصوصا في الأماكن البركانية نتيجة لتفاعل غازى كبريتيد الهدروجين وثاني أكسيد الكبريت اللذان يتصاعدان ضمن الغازات الأخرى:

2H2S + SO2 ----> 3S + 2H2O

كما يوجد الكبريت في حالة اتحاد مع كثير من الفلزات مكوناً كبريتيداتها واكثرها انتشاراً هو : بيريت الحديد FeS2 وبيريت الحديد والنحاس ويعرف بالشالكوبيريت CuFeS2 والجاليناPbS وبلند الخارصينZnS ويوجد كذلك على هيئة كبريتات أهمها كبريتات الكاليسوم المائية وهي الجبس CaSO4.2H2O ويكون عنصر الكبريت حوالى 0.03% من وزن القشرة الأرضية، وتحتوي البحار والمحيطات على حوالى 0.09 % من الكبريت على هيئة كبريتات، وكثيرا ما تحتوي الشهب على بعضا من كبريتيد الحديد، ويحتوى الفحم الحجري على حوالى (1- 1.5%) من الكبريت على شكل مركبات عضوية أو على هيئة بيريت. كما وجد الكبريت على سطح قمر آيو وهو أكبر أقمار كوكب المشتري وهو أحد أكثر الأقمار نضارة في المجموعة الشمسية، ويعود لونه الأصفر البرتقالي الزاهي إلى فيض الكبريت من براكينه الثائرة والتي اكتشفت بواسطة المركبات الفضائية حديثاً.

استخلاص الكبريت من خاماته

يفصل الكبريت من المواد المعدنية المختلطة بسهولة وذلك لانخفاض درجة انصهاره وتعتمد طريقة الاستخلاص على نوع الخام ومكان وجوده.

الخام الموجود على سطح الأرض

في هذه الحالة يجمع الخام في أكوام بها فتحات عمودية لخروج الغازات على أرض مائلة وتشعل الكومة من أعلى فيحترق بعض الكبريت مكوناً ثاني أكسيد الكبريت وتصهر الحرارة الناتجة من التفاعل الكبريت المتبقي فيسيل على الأرض المائلة ويجمع في قوالب خاصة، وتستغرق هذه العملية من شهر إلى ثلاثة أشهر حسب حجم الكومة، ويتراوح الناتج بين 50 – 70 % من الكبريت الموجود أصلاً في الخام وذلك لأن نسبة كبيرة منه تتحول إلى ثاني أكسيد الكبريت. وينقى الكبريت المستخلص بالطريقة السابقة بالتقطير في معوجات من الحديد متصلة بحجرات للتكثيف، ويكثف البخار الناتج على جدرانها على هيئة مسحوق يسمى (زهر الكبريت) ويستمر تكثفه على هذه الصورة طالما كانت درجة الحرارة أقل من 112 درجة مئوية فإذا زادت عن ذلك تحول الكبريت إلى سائل حيث يجمع في قوالب على هيئة (كبريت العمود).

الخام الموجود تحت سطح الأرض

يستخلص الكبريت في هذه الحالة بطريقة فراش (Frasch) فقد اكتشف هيرمان فراش، المهندس الكيميائي الأمريكي، عام 1891م، أن بالإمكان صهر الكبريت وهو في باطن الأرض، وذلك باستخدام جهاز يتكون من ثلاثة أنابيب داخل بعضها البعض ويدفع بخار الماء المسخن إلى درجة 130 درجة مئوية في الأنبوبة الخارجية فينصهر الكبريت ويرفع إلى أعلى بدفع الهواء المضغوط في الأنبوبة الداخلية فيخرج مصهور الكبريت من الأنبوبة الوسطى مختلطاً ببعض فقاعات الهواء،. وأغلب الكبريت المنتج بهذه الطريقة له درجة نقاء تتراوح ما بين 99,5% و99.9 % ولا داعي إلى تنقيته بالتقطير.

خواص الكبريت

الكبريت عنصر لا فلزي ذو لون أصفر زاهٍ لاطعم له، وتتراوح صلابة الكبريت من 1.5 إلى 2.5 على مقياس موز، وهو هش ويتكسر بسهولة والكبريت ردئ التوصيل للحرارة جداً لدرجة أن مسكه باليد وتقريبه من الأذن يؤدي إلى سماع طقطقة ناتجة من تمدد السطح الخارجي بحرارة اليد دون تأثر الأجزاء الداخلية مما يؤدي إلى حدوث تشققات دقيقة يوجد الكبريت في أشكال عدّة تُسمى المتآصلات، وأكثر المتآصلات شيوعًا هو: الكبريت المعيني والكبريت المطاط.

الكبريت معيِّني الشكل

وهو عبارة عن مادة متبلِّورة صفراء ليمونيّة اللّون وثابتة عند درجة حرارة الغرفة، يتألف جزئ الكبريت المعيني من ثماني ذرات. وتتطابق جزيئات هذا الشكل معاً بإحكام.

وهذا الشكل ثابت فقط ما بين درجة حرارة 94°م و120°م. وتتواجد منه بلورات على شكل بلورة إبريّة طويلة عديمة اللّون تقريبًا. ويتألف جزئ الكبريت أحادي الميل من ثماني ذرات الفسحات بينها أوسع مما هي عليه في الشكل المعيني.(s8)

الكبريت غير المتبلور أو البلاستيكي

وهو شكل ناعم وليّن ولزج من الكبريت ويتمدد كالمطاط. وكلا النوعين ـ الكبريت أحادي الميل والكبريت غير المتبلور ـ يتحولان إلى الكبريت معيني الشكل عند درجة حرارة الغرفة.

استخدامات الكبريت

يستخدم الكبريت في صناعة الثقاب (ثقابُ الإشتعال) والبارود كما يستخدم في الزراعة لمعادلة قلوية التربة. أما أهم استخدامات الكبريت هو استخدامه في تحضير حمض الكبريتيك، وهو مركب كبريتي، ويُعد أهم عنصر كيميائي تجاري في العالم. ويستخدم في إنتاج الأصباغ والدهانات (الطلاء)، والورق والمنسوجات وعدد من الكيميائيات الصناعية. كما يُستخدم أيضًا في إنتاج الفلزات وفي تكرير النفط. أما المنتجات الأخرى المحتوية على الكبريت، فتشمل بعض أنواع الأسمدة، والمتفجرات ومبيدات الفطر والحشرات، والمطاط، والشامبو، والبطاريات (المراكم) وكذلك المواد الكيميائية المستخدمة في أفلام التصوير. كما يدخل الكبريت في صناعة الأدوية كواحد من المكونات، حيث يستخدم لعلاج بعض الأمراض الجلدية كما يستخدم زهر الكبريت في علاج اضطرابات الهضم. كما يمكن استخدام الكبريت في إنشاء الطرق بدلًا من الأسفلت.

الكبريت عندما يحترق يذوب إلى لون أحمر قاني وليلا يمكن مشاهدة لهيب الكبريت المشتعل ذو اللون الأزرق

يستخدم الكبريت في كثير من الصناعات الكيميائية ومن أهم المنتجات حمض الكبريتيك H2SO4.

السلامة

(احتياطات المناولة والتخزين) تخزين الكبريت الصلب في منطقة جيدة التهوية بعيدا عن المواد غير المتوافقة. كما ينبغي النظر في المخاطر من كبريتيد الهيدروجين عند التخزين أو نقل الكبريت المنصهر. يمكن لغازH2S أن يتراكم في الأماكن الضيقة والمحصورة مثل أو في شكل رؤوس الكبريت أو تنحصر في فراغات مقدمة مقطورة الشاحنة وعربة سكة حديد. من الممكن التعرض لH2S خلال نقل المنتج من/ إلى خارج مقطورة الشاحنة أو عربة سكة حديد. من المهم استخدام الضوابط الهندسية المناسبة وكذلك حماية الجهاز التنفسي, كما وينبغي تنفيس وتهوية مادة الكبريت بعيدا عن المناطق التي ممكن آن تعرض العمال إلى الخطر. حظر التدخين في مناطق التخزين والعمل, و يجب تثبيت التركيبات الكهربائية والمعدات في المواقع الخطرة وفقا للمادتين 501 و 502 من قانون الكهرباء الوطنية. كذلك يمكن الرجوع أيضا NFPA 655 النموذجية من شأنها الحد من الحرائق و الانفجاريات الكبر يتيه.

المراجع

  1. Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics (PDF). CRC press. 2000. ISBN 0849304814.
  2. "معلومات عن كبريت على موقع jstor.org". jstor.org.
  3. "معلومات عن كبريت على موقع ebi.ac.uk". ebi.ac.uk. مؤرشف من الأصل في 13 ديسمبر 2019.
  4. "معلومات عن كبريت على موقع universalis.fr". universalis.fr. مؤرشف من الأصل في 1 أغسطس 2017.
    • بوابة العناصر الكيميائية
    • بوابة الكيمياء
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.