الكبريتيد

الكبريتيد (أو الكبريتيد في الإنجليزية البريطانية ) ^{[ 2 ]} هو أنيون غير عضوي للكبريت صيغته الكيميائية S²⁻ ^، أو مركب يحتوي على أيون واحد أو أكثر من أيونات S²⁻ ^. محاليل أملاح الكبريتيد أكالة. يشير مصطلح الكبريتيد أيضًا إلى عائلات كبيرة من المركبات العضوية وغير العضوية ، مثل كبريتيد الرصاص وكبريتيد ثنائي الميثيل . كبريتيد الهيدروجين (H₂S ₎ وثنائي الكبريتيد (HS⁻ ⁾ هما الحمضان المرافقان للكبريتيد.

لا يوجد أيون الكبريتيد في المحاليل القلوية المائية لـ Na2S _. [ ^{3 ] [ 4 ] بدلاً} من ذلك، يتحول الكبريتيد إلى هيدروسلفيد:

S ²⁻ + H ₂ O → SH ⁻ + OH ⁻

عند معالجة أملاح الكبريتيد بالحمض، فإنها تتحول إلى كبريتيد الهيدروجين :

S ²⁻ + H ⁺ → SH ⁻

SH ⁻ + H ⁺ → H ₂ S

أكسدة الكبريتيد عملية معقدة. وبحسب الظروف، يمكن أن تنتج الأكسدة الكبريت العنصري، أو متعددات الكبريتيد ، أو متعددات الثيونات ، أو الكبريتيت ، أو الكبريتات . تتفاعل كبريتيدات المعادن مع الهالوجينات ، مكونةً الكبريت وأملاح المعادن.

8  MgS + 8  I ₂ → S ₈ + 8  MgI ₂

تتفاعل المحاليل المائية لأيونات المعادن الانتقالية مع مصادر الكبريتيد (H₂S _، NaHS، Na₂S ₎ لترسيب كبريتيدات صلبة. تتميز هذه الكبريتيدات غير العضوية بانخفاض ذوبانها في الماء، ويرتبط العديد منها بمعادن ذات تركيب مماثل (انظر أدناه). ومن الأمثلة الشهيرة كبريتيد الكادميوم (CdS) ذو اللون الأصفر الزاهي، أو ما يُعرف بـ" أصفر الكادميوم ". أما الصدأ الأسود المتكون على الفضة الإسترلينية فهو كبريتيد الفضة (Ag₂S ₎ . تُعرف هذه المركبات أحيانًا بالأملاح. في الواقع، تتميز الروابط في كبريتيدات المعادن الانتقالية بأنها تساهمية للغاية، مما يُكسبها خصائص أشباه الموصلات ، والتي بدورها ترتبط بألوانها الداكنة. ولها تطبيقات عملية عديدة كأصباغ، وفي الخلايا الشمسية، وكعوامل محفزة. يلعب فطر الرشاشية السوداء (Aspergillus niger) دورًا في إذابة كبريتيدات المعادن الثقيلة. ^{[ 5 ]}

تُعدّ العديد من خامات المعادن المهمة من الكبريتيدات. ^{[ 6 ]} ومن الأمثلة البارزة عليها: الأرجنتيت ( كبريتيد الفضة )، والزنجفر ( كبريتيد الزئبق )، والجالينا ( كبريتيد الرصاص )، والموليبدينيت ( كبريتيد الموليبدينوم )، والبنتلانديت ( كبريتيد النيكل ) ، والريالجار ( كبريتيد الزرنيخ )، والستيبنيت ( كبريتيد الأنتيمون )، والاسفاليريت ( كبريتيد الزنك)، والبيريت ( ثاني كبريتيد الحديد )، والكالكوبيريت ( كبريتيد الحديد والنحاس ). وقد سجّلت هذه المعادن الكبريتيدية معلومات (مثل النظائر ) عن بيئتها المحيطة أثناء تكوينها. ويستخدم العلماء هذه المعادن لدراسة بيئات أعماق البحار أو بيئات الماضي على سطح الأرض. ^{[ 7 ]}

تُعدّ الكبريتيدات الحرة الذائبة (H₂S _، HS⁻ ^، وS²⁻ ⁾ من المواد شديدة التآكل التي تُسبب تآكل العديد من المعادن، مثل الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس. وتُعدّ الكبريتيدات الموجودة في المحاليل المائية مسؤولة عن تشقق التآكل الإجهادي (SCC) في الفولاذ، والمعروف أيضًا باسم تشقق الإجهاد الكبريتي . ويُشكّل التآكل مصدر قلق بالغ في العديد من المنشآت الصناعية التي تُعالج الكبريتيدات، مثل مصانع خام الكبريتيد، وآبار النفط العميقة ، وخطوط أنابيب نقل النفط المُحمّض ، ومصانع ورق الكرافت .

يحدث التآكل الناتج عن الميكروبات (MIC)، أو ما يُعرف بتآكل الكبريتيد الحيوي، نتيجةً لإنتاج بكتيريا اختزال الكبريتات للكبريتات ، حيث ينبعث الكبريتيد في الهواء ويتأكسد بواسطة بكتيريا مؤكسدة للكبريت في حمض الكبريتيك. يتفاعل حمض الكبريتيك الحيوي مع مواد الصرف الصحي ، مما يؤدي في الغالب إلى فقدان الكتلة، وتصدع أنابيب الصرف الصحي، وفي النهاية، انهيارها. يُعد هذا النوع من التدهور عمليةً رئيسيةً تؤثر على شبكات الصرف الصحي في جميع أنحاء العالم، وتتسبب في تكاليف باهظة لإعادة تأهيلها.

يمكن أن يؤدي أكسدة الكبريتيد أيضًا إلى تكوين الثيوسلفات ( S₂ O ²⁻ ₃ )، وهو نوع وسيط مسؤول عن مشاكل خطيرة تتمثل فيتآكل التنقرللصلب والفولاذ المقاوم للصدأ، بينما يتم أيضًا تحمض الوسط عن طريق إنتاج حمض الكبريتيك عندما تكون الأكسدة أكثر تقدمًا.

في الكيمياء العضوية ، يشير مصطلح الكبريتيد عادةً إلى الرابطة C–S–C، على الرغم من أن مصطلح الثيوإيثر أقل غموضًا. على سبيل المثال، ثيوإيثر ثنائي ميثيل الكبريتيد هو CH₃ _– S–CH₃ _. أما كبريتيد البوليفينيلين (انظر أدناه) فله الصيغة التجريبية C₆H₄S. _{أحيانًا} ، يشير مصطلح الكبريتيد إلى الجزيئات التي تحتوي على المجموعة الوظيفية –SH . على سبيل المثال، قد يعني ميثيل الكبريتيد _{CH₃ – SH} . يُفضل استخدام مصطلح الثيول أو المركابتان لوصف هذه المركبات المحتوية على SH ، أي ميثانثيول أو ميثيل مركابتان.

ينشأ الالتباس من اختلاف معاني مصطلح " ثنائي الكبريتيد ". يتكون ثنائي كبريتيد الموليبدينوم (MoS₂ ₎ من مراكز كبريتيد منفصلة، ​​مرتبطة بالموليبدينوم في حالة الأكسدة +4 (أي Mo⁴⁺ ^واثنين من S²⁻ ⁾ . أما ثنائي كبريتيد الحديد ( البيريت ، FeS₂ _{) فيتكون من} S²⁻ ^، أو الأنيون ^{الثنائي} S–S– _، ^{المرتبط} بالحديد ثنائي التكافؤ في حالة الأكسدة +2 (أيون الحديدوز: Fe²⁺ ⁾ . يحتوي ثنائي ميثيل ثنائي الكبريتيد على الرابطة الكيميائية CH₃ _– S–S–CH₃ _، بينما لا يحتوي ثنائي كبريتيد الكربون على رابطة S–S، حيث S=C=S (جزيء خطي مماثل لـ CO₂ ₎ . في أغلب الأحيان، في كيمياء الكبريت والكيمياء الحيوية، يُنسب مصطلح ثنائي الكبريتيد إلى نظير الكبريت لرابطة البيروكسيد –O–O–. تلعب رابطة ثنائي الكبريتيد (–S–S–) دورًا رئيسيًا في تكوين البروتينات وفي النشاط التحفيزي للإنزيمات .

يمكن تحضير مركبات الكبريتيد بعدة طرق مختلفة: ^{[ 8 ]}

1. الجمع المباشر للعناصر:

   مثال: Fe _{( s )} + S _{( s )} → FeS _{( s )}

2. اختزال الكبريتات:

   مثال: MgSO₄ _{( s )} + 4C _{( s )} → MgS _{( s )} + 4CO _{( g )}

3. ترسيب كبريتيد غير قابل للذوبان:

   مثال: M ²⁺ + H ₂ S _{( g )} → MS _{( s )} + 2H ⁺ _{( aq )}

العديد من كبريتيدات المعادن غير قابلة للذوبان في الماء لدرجة أنها ربما ليست سامة للغاية. بعض كبريتيدات المعادن، عند تعرضها لحمض معدني قوي ، بما في ذلك الأحماض المعدية ، تطلق غاز كبريتيد الهيدروجين السام .

الكبريتيدات العضوية شديدة الاشتعال. عندما يحترق الكبريتيد ينتج غاز ثاني أكسيد الكبريت (SO2 _{) .}

يتميز كبريتيد الهيدروجين وبعض أملاحه، وتقريباً جميع الكبريتيدات العضوية، برائحة كريهة وقوية؛ وتطلق الكتلة الحيوية المتعفنة هذه المواد.

يُحدد الاسمان النظاميان سلفانيدايد وسلفيد (2−) ، وهما اسمان صحيحان وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) ، وفقًا لتسميات الاستبدال والإضافة على التوالي. كما يُستخدم اسم سلفيد في تسمية التركيب الكيميائي وفقًا لتسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC) التي لا تأخذ في الاعتبار طبيعة الرابطة الكيميائية. ومن أمثلة هذه التسمية ثنائي كبريتيد السيلينيوم وكبريتيد التيتانيوم ، اللذان لا يحتويان على أيونات الكبريتيد.

• وسائط متعلقة بالكبريتيدات على ويكيميديا ​​كومنز