hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
كبريت الخواص الفيزيائية
عند الدرجة 95.2 °س، وهي دون نقطة انصهاره، يغيّر ثماني الكبريت الحلقي من بنيته البلورية من الشكل ألفا α إلى الشكل بيتّا β؛ لكن ترتيب الذرّات في حلقة S8 الثمانية لا تتأثّر بهذا التغيّر الطوري، ولكنه بالمقابل يؤثّر على التآثرات بين الجزيئية. يتبلور الكبريت على الشكل بيتّا وفق نظام بلوري أحادي الميل، وتكون فيه أبعاد الشبكة البلورية وفق ما يلي: a = 1085 بم وb = 1093 بم و c = 1095 بم؛ وزاوية الميلان بمقدار 96.2°؛ مع وجود 6 وحدة صيغة S8 لكلّ وحدة خلية؛ ولذلك يكون الشكل بيتّا أقلّ كثافة من الشكل ألفا. ينصهر الشكل بيتّا عند الدرجة 119.6 °س، وهي تدعى نقطة الانصهار المثالية للكبريت، وذلك في مقابل 115 °س التي تمثل نقطة الانصهار الطبيعية للكبريت. عند التبريد يتحوّل الكبريت عائداً إلى الشكل ألفا. يوجد شكل بلوري ثالث ونادر من ثماني الكبريت، وهو الشكل غامّا، الذي يعرَف أيضاً باسم روسيتسكيت، وتتّبع فيه البلّورات نظاماً أحادي الميل أيضاً.
وهو أقلّ متآصلات الكبريت ثباتية؛ حيث يقع طول الرابطة S-S فيه ضمن مجال غير عادي بين 199.3 و 218.1 بيكومتر. توجد منه أربعة أشكال بلّورية معروفة (ألفا α- وبيتا β- وغاما γ- ودلتا δ-)؛ ويُكشَف عنه غالباً إمّا في الحالة المصهورة أو في محاليل الكبريت في المذيبات اللاعضوية.
هو متآصل للكبريت تترتّب فيه الذرّات بشكل حلقي على هيئة الكرسي، ويكون طول الرابطة S–S مقدار 2.057 بم؛ وزاوية الرابطة S–S–S مقدار 102.2 °. يوجد سداسي الكبريت الحلقي على شكل بلّورات حمراء برتقالية، وهي تتبع النظام البلوري السداسي؛ وحُضّر أوّل مرّة سنة 1891 من الكيميائي إنغلز بمفاعلة ثيوكبريتات الصوديوم مع حمض الهيدروكلوريك؛ لذلك يعرف باسم «كبريت إنغلز». عند الشروط القياسية يتحوّل سداسي الكبريت إلى ثماني الكبريت الأكثر استقراراً.
هناك أشكال حلقية مختلفة للكبريت تتفاوت في أحجامها، ولكنها غير مستقرّة على العموم؛ وأصغر الحلقات المكتشفة هي حلقة خماسية للكبريت، ولكنّه لم يُتَمكَّن من عزلها، إنّما جرى الكشف عنها فقط في حالة البخار. أمّا الحلقات الأكبر المكوّنة من 9 ذرات وما فوق (Sn حيث n = 9 – 15, 18, 20) فيمكن تحضيرها ضمن شروط خاصّة، ويعدّ الشكل الاثناعشريّ هو الشكل الأكثر استقراراً فيما بينها، ويمكن تخيّل بنيته على شكل ثلاثة مستويات متوازية، تقع فيها ثلاث ذرّات كبريت في الأعلى وستّ في المنتصف وثلاث في الأسفل.
عند درجات حرارة مرتفعة يمكن الحصول على سلاسل بوليمرية من الكبريت، وهي شديدة التنوّع من حيث طول السلسلة وشكلها والشروط الحرارية التي تتشكّل فيها. هناك خمسة متآصلات مميّزة للكبريت يمكن الحصول عليها عند ضغوط مرتفعة؛ أمّا في الحالة الغازية فيمكن أن تتشكّل جزيئات صغيرة S2 – 4، تتراوح بين الكبريت الثنائي والثلاثي والرباعي، وهي تتشكّل عند درجات أعلى من 550 °س.
كبريت الخواص الكيميائية
باستثناء الغازات الخاملة وبعض الفلزّات النبيلة مثل الذهب والبلاتين وكذلك بعض اللافلزات مثل النتروجين واليود، فإنّ الكبريت يتفاعل تقريباً مع أغلب العناصر الكيميائية حتى غير النشيطة منها ويشكّل معها مركّبات، كما هو الحال مع الإريديوم الذي يشكّل معه مركب ثنائي كبريتيد الإريديوم. تتطلّب بعض هذه التفاعلات المذكورة درجات حرارة مرتفعة لحدوثها؛ ومن جهة أخرى، يتفاعل الكبريت مع الزئبق عند درجة حرارة الغرفة ليشكّل كبريتيد الزئبق الثنائي.
كبريت الخواص الكيميائية
يحترق الكبريت في الهواء عند درجات حرارة تزيد عن 250 °س بلهبٍ أزرق مع تشكّل لغاز ثنائي أكسيد الكبريت، والذي له رائحة خانقة ومهيّجة. بوجود الهواء الرطب يتأكسد الكبريت مع مرور الوقت، بحيث يمكن الحصول على ثنائي أكسيد الكبريت ومنه إلى حمض الكبريتيك. لا ينحلّ الكبريت في الماء، ولكنه ينحلّ في ثنائي كبريتيد الكربون، وبدرجة أقلّ في المذيبات العضوية اللاقطبية مثل البنزين والتولوين. لا يتفاعل الكبريت مع الأحماض غير المؤكسِدة؛ في حين أنّ الأحماض المؤكسِدة مثل حمض النتريك قادرة على أكسدته إلى أيونات الكبريتات الموافقة. في المحاليل القلوية يخضع الكبريت إلى تفاعل عدم تناسب ليعطي الكبريتيد والكبريتيت. ينحلّ الكبريت في محاليل الكبريتيدات ليعطي مركّبات متعدد الكبريتيد المختلفة؛ في حين أنّ إذابته في محاليل الكبريتيت يؤدي في النهاية إلى تشكّل مركبات ثيوكبريتات الموافقة. يمكن أن يشكّل الكبريت أيونات ملوّنة متعدّدة الكهارل، مثل 2+S8 (أزرق غامق) و2+S4 (أصفر) و2+S16 (أحمر)، وذلك عندما يتفاعل مع المؤكسدات متوسّطة القوّة في الأوساط الحمضية القوية. يُستحصَل على هذه المحاليل الملوّنة مثلاً عند إذابة الكبريت في الأوليوم، وهي ظاهرة وُثّقَت أوّل مرّة سنة 1804، ولكن لم يُعرَف تفسيرٌ لها إلّا في ستينيات القرن العشرين. بالمقابل، يؤدّي اختزال الكبريت إلى الحصول على متعدّدات الكبريتيد، والتي تتألّف من سلاسل من ذرّات الكبريت التي تنتهي بأنيونات كبريتيد سالبة الشحنة −S:
كبريت الخواص الكيميائية
يعكس هذا التفاعل مقدرة الكبريت على تشكيل سلاسل ذاتية. تؤدّي برتنة هذه السلاسل إلى الحصول على متعدّدات السلفان الموافقة ذات الصيغة العامة H2Sx، وأبسطها هو ثنائي السلفان. من التطبيقات المعروفة لهذه المركّبات الاستفادة من الطاقة الناتجة عن تفكّكها وتشكّلها في تخزين الطاقة في البطاريات الحرارية، كما هو الحال في بطارية ليثيوم-كبريت وبطارية صوديوم-كبريت.
تشكّل الأنواع الكيميائية الحاوية على الكبريت رابطة تناسقية بسهولة نسبياً مع الفلزّات الانتقالية؛ ونظراً لأنّ الأخيرة مستخدمةٌ بشكلٍ أساسيٍّ في الحفّازات، فإنّ هذا التآثر الكيميائي يشكّل خطراً على فعالية الحفاز، ممّا يؤدّي إلى خموله، وتنشأ ظاهرة تعرف باسم تسمّم الحفاز، والتي تحدث حتى بتراكيز منخفضة من الأنواع الكبريتية. يدخل الكبريت مادّةً أوّليةً في بعض تفاعلات الاصطناع العضوي، كما هو الحال في تفاعل أسينغر لتحضير مشتقّات الثيازولين؛ وكذلك في تفاعل غيفالد، وهو بدوره تفاعل متعدّد المكوّنات أيضاً، وذلك من أجل تحضير مشتقّات 2-أمينو الثيوفين؛ كما يتفاعل الكبريت مع كواشف غرينيار ليشكّل مركّبات الثيوإيثرات أو الثيولات.
كبريت الخواص الكيميائية
تتراوح حالات الأكسدة التي يأخذها الكبريت في مركّباته الكيميائية من −2 إلى +6. تبلغ طاقتا تأيّن الكبريت الأولى والثانية مقدار 999.6 و2252 كيلوجول/مول، على الترتيب؛ ورغم ذلك فإنّ حالة الأكسدة +2 نادرة للكبريت، في حين أنّ الحالتان +4 و+6 أكثر شيوعاً في مركّباته الكيميائية. تبلغ طاقتا تأين الكبريت الرابعة والسادسة مقدار 4556 و8495.8 كيلوجول/مول، على الترتيب؛ ويعود ارتفاع القيمة إلى الانتقال الإلكتروني الداخلي بين المدارات الذرّية.
يشكل الكبريت مع الهيدروجين مركّب كبريتيد الهيدروجين H2S، وهو غاز قابل للاشتعال عديم اللون له رائحة البيض الفاسد، وهو يتشكّل من تفاعل الكبريتيدات MxSy مع الأحماض القوية مثل حمض الهيدروكلوريك HCl. يرافق كبريتيد الهيدروجين الغاز الطبيعي، وينتج بكمّيات كبيرة من عمليات نزع الكبريت المهدرج لقطفات النفط. كيميائياً يعدّ كبريتيد الهيدروجين حمضاً ضعيفاً، وهو لا ينحلّ بشكل جيّد في الماء، لكنّه ينحلّ بشكلٍ أكبر في الكحول. يمكن أن تشكّل متعدد الكبريتيدات مركّبات متعدّدات السلفان عند برتنتها.
كبريت الخواص الكيميائية
يتفاعل كبريتيد الهيدروجين طبيعياً ومخبرياً مع أيونات الفلزّات الثقيلة، مثل الأكاسيد والهيدروكسيد، ليشكّل الكبريتيدات الموافقة، كما هو الحال مع كبريتيد الزئبق الثنائي (الزنجفر) وكبريتيد الرصاص الثنائي (الغالينا)؛ وتستخدم هذه الوسيلة في الكيمياء التحليلية في التحليل اللاعضوي النوعي. أمّا ثنائي كبريتيد الهيدروجين H2S2، فهو يوجد على شكل سائلٍ مستقرّ، ولكنّ أملاحه معروفة، وهي أملاح ثنائي الكبريتيد، وتوجد في الطبيعة على شكل البيريت على سبيل المثال.
للكبريت أكاسيد متعدّدة، يستحصَل على الشكلين الأشهر منهما نتيجة احتراق الكبريت بأكسجين الهواء:
كبريت الخواص الكيميائية
يوجد ثنائي أكسيد الكبريت SO2 في الشروط القياسية على هيئة غازٍ عديم اللون، ويمتاز بصفاته المهيّجة ورائحته اللاذعة وطبيعته الحمضية؛ وهو ينحلّ بسهولة في الماء ليشكّل حمض الكبريتوز، لذلك يعدّ هذا الأكسيد من الناحية الكيميائية أنهيدريداً للحمض المذكور. أمّا ثلاثي أكسيد الكبريت SO3 فهو أنهيدريد حمض الكبريتيك، ويوجد هذا الأكسيد في الشروط القياسية على هيئة بلّورات إبرية عديمة اللون، تتميّز بقابليتها المرتفعة للاسترطاب، وهي تنحلّ بشكل ناشر للحرارة في الماء لتشكّل حمض الكبريتيك. لا يعدّ أحادي أكسيد الكبريت SO مستقرّاً إلّا عندما يكون ممدّداً، أمّا في التراكيز المرتفعة فهو سرعان ما يتحوّل إلى ثنائي أكسيد ثنائي الكبريت S2O2. هناك مجموعةٌ من تحت أكاسيد الكبريت والتي لها الصيغة العامة SmOn، حيث m <2n، وأبسط مركّب منها هو أحادي أكسيد ثنائي الكبريت S2O؛ لكنّها أكاسيد غير مستقرّة، ويمكن أن يُقدَّر ترتيب استقرارها على الشكل S2O> S2O2> SO.
كبريت الخواص الكيميائية
يشكّل الكبريت سلسلةً من الأحماض الأكسجينية، التي لا يمكن عزل بعضها، لذا لا تعرف إلا على شكل الأملاح الموافقة. يمكن لأحماض الكبريت الأكسجينية للكبريت أن تحوي ذرّةً واحدةً من الكبريت، أو أن يكون حمضاً مضاعفاً مؤلّفاً من ذرتي كبريت؛ أو تكون على شكل أحماض أكسجينية متعدّدة الكبريت، ومن الأمثلة على الأخيرة الأحماض متعددة الثيونيك ذات الصيغة العامة Sn(SO3H)2 (حيث n> 2).
هناك صلة وصل بين ثنائي أكسيد الكبريت وأيون الكبريتيت 2−SO3 مع حمض الكبريتوز H2SO3؛ في حين توجد صلة وصل بين ثلاثي أكسيد الكبريت وأيون الكبريتات 2−SO4 مع حمض الكبريتيك H2SO4. يتحدّ حمض الكبريتيك مع ثلاثي أكسيد الكبريت ليتشكّل الأوليوم، وهو محلول من حمض ثنائي الكبريتيك (حمض البيروكبريتيك H2S2O7) في حمض الكبريتيك. يعدّ الأخير من المؤكسدات القوية، لأنّ الكبريت يكون فيه في حالة أكسدة مرتفعة. بالمقابل يمكن أن يشكّل الكبريت أحماضاً أكسجينية وهو في حالة أكسدة متدنيّة، كما هو الحال في حمض الثيوكبريتيك H2S2O3، ولكن أملاحه من الثيوكبريتات 2−S2O3 أشهر منه، وهي من المختزلات المعروفة.
كبريت الخواص الكيميائية
هناك العديد من هاليدات الكبريت المعروفة، وبعضها لها تطبيقات مهمّة في الصناعة، وخاصّةً الفلوريدات والكلوريدات؛ أمّا البروميدات فهي قليلة الشهرة، في حين أنّ يوديدات الكبريت غير معروفة. أشهر الفلوريدات هو سداسي فلوريد الكبريت SF6، ويوجد في الشروط القياسية على هيئة غاز كثيف، ويستخدم وسطاً عازلاً في المحوّلات الكهربائية مرتفعة التوتّر. يوجد ثنائي فلوريد الكبريت SF2 على شكل غاز عديم اللون، وهو غير مستقرّ؛ أمّا رباعي فلوريد الكبريت فهو كاشف عضوي نادر الاستخدام ومرتفع السمّية ويوجد أيضاً على شكل غاز عديم اللون. هناك أيضاً فلوريدات مضاعفة، مثل ثنائي فلوريد ثنائي الكبريت S2F2، والذي يوجد على شكل غاز عديم اللون؛ في حين أنّ عشاري فلوريد ثنائي الكبريت S2F10 هو سائل عديم اللون له رائحة ثنائي أكسيد الكبريت.
كبريت الخواص الكيميائية
من جهةٍ أخرى، فإنّ ثنائي كلوريد الكبريت SCl2 وثنائي كلوريد ثنائي الكبريت S2Cl2 هي كواشف عضوية كلورية للكبريت ومهمّة في المختبرات الكيميائية؛ وكذلك الأمر بالنسبة للكلوريدات الأكسجينية، مثل كلوريد الثيونيل SOCl2 وكلوريد السلفوريل SO2Cl2 المستخدَمة بكثرة في الاصطناع العضوي؛ أمّا رباعي كلوريد الكبريت فهو غير مستقرّ.
يُعرَف من بروميدات الكبريت مركّب ثنائي بروميد ثنائي الكبريت S2Br2 وبروميد الثيونيل SOBr2، والأخير من البروميدات الأكسجينية. من الهاليدات المختلطة المعروفة للكبريت مركّب كلوريد خماسي فلوريد الكبريت SClF5؛ كما تعرف أيضاً هاليدات أكسجينية مختلطة من النمط SOX2 للفلور والكلور؛ كما توجد مشتقّات هالوجينية من حمض الكبريتيك، يعرف منها حمض الفلوروكبريتيك HSO3F وحمض الكلوروكبريتيك HSO3Cl؛ في حين أنّ حمض البروموكبريتيك غير مستقرّ؛ أمّا حمض اليودوكبريتيك فغير معروف.
كبريت الخواص الكيميائية
من مركّبات الكبريت مع النتروجين اللاعضوية المثيرة للاهتمام مركّب رباعي نتريد رباعي الكبريت S4N4، إذ يعطي تسخينه بوليمراً لاعضوياً من متعدد الثيازيل SN)x)، والذي له خواص كيميائية فلزّية، رغم عدم احتوائه على أيّة فلزّات في تركيبه؛ كما يمكن أن يُستحصَل على هذا البوليمر أيضاً من مركّب ثنائي نتريد ثنائي الكبريت S2N2.
يحوي أنيون الثيوسيانات −SCN في تركيبه بالإضافة للكبريت على النتروجين والكربون، وهو ملح حمض الثيوسيانيك HSCN. تؤدّي أكسدة الثيوسيانات إلى الحصول على مركّب ثيوسيانوجين SCN)2)، والذي يكون ترتيب الذرات فيه على الشكل NCS-SCN.
يوجد هناك عددٌ كبيرٌ من كبريتيدات الفوسفور المتفاوتة في أشكالها ونسب عدد الذرّات فيما بينها، ومن أمثلتها المركّبات القفصية P4S10 وP4S3.
يوجد العديد من أصناف مركّبات الكبريت العضوية منها:
الثيولات (أو المركبتانات كما كانت تسمى قديماً) R-SH: وهي مشابهات بنيوية للكحولات والفينولات؛ عندما تكون R من الألكيلات، وأبسطها ميثانثيول؛ ويمكن أن تكون R من الأريلات وأبسطها ثيوفينول.
كبريت الخواص الكيميائية
السلفوكسيدات R1-S(=O)-R2 والسلفونات R1-S(=O)(=O)-R2 وهي ثيوإيثرات ترتبط فيها ذرّة أكسجين واحدة أو اثنتين على الترتيب بذرّة الكبريت المركزية. من الأمثلة على السلفوكسيدات مركّب ثنائي ميثيل السلفوكسيد (DMSO)، وهو مذيب معروف؛ ومن الأمثلة على السلفونات مركّب سلفولان.
مركّبات كبريتية عضوية متنوّعة مثل المشتقّات الكبريتية للأحماض المعروفة مثل حمض الثيوفوسفوريك H3PO3S وحمض الثيوأسيتيك CH3COSH، والأخير هو أحد أحماض الثيوكربوكسيليك. ومن المركّبات الأخرى كل من ثيويوريا SC(NH2)2 وثنائي أكسيد الثيويوريا CH4N2O2S وغيرها.
كبريت الخواص الكيميائية
إنّ أغلب المركّبات المذكورة تحوي في تركيبها على رابطة كربون-كبريت أحادية، وتعد الرابطة كربون-كبريت أطول من الرابطة كربون-كربون، إذ يبلغ طولها 183 بيكومتر في الميثانثيول و174 بيكومتر في الثيوفين. يعدّ وجود روابط مضاعفة بين عنصري الكبريت والكربون غير شائع، وربما أشهر الأمثلة على وجودها هو مركّب ثنائي كبريتيد الكربون CS2، وهو سائل متطاير عديم اللون مشاله بنيوياً لثنائي أكسيد الكربون، وله تطبيقات صناعية مهمّة، مثل استخدامه في صناعة أنسجة الرايون. على العكس من أحادي أكسيد الكربون فإنّ أحادي كبريتيد الكربون غير مستقرّ، ولا يوجد إلّا في الأوساط الممدّدة جدّاً؛ وقد بُرهِنَ على وجوده في الوسط بين النجمي.
تنتشر مركّبات الكبريت العضوية في الطبيعة، فهناك حمضان أمينيان أساسيان حاويان على الكبريت (ميثيونين وسيستئين). كما يوجد الكبريت العضوي في النفط، وذلك غالباً على شكل مركبات حلقية غير متجانسة من مشتقّات الثيوفين. تعدّ روابط ثنائي الكبريتيد S-S (جسور كبريتيدية) ذات أهمّية بنيوية في المركّبات الطبيعية، إذ تعطي خاصّة المتانة والمرونة للبروتينات والهرمونات، كما هو الحال في الكيراتين على سبيل المثال. عند إجراء عملية تجعيد صناعي للشعر، يُعمَد إلى تكسير الجسور الكبريتيدية كيميائياً باختزالها بمركّب حمض الثيوغليكوليك، ومن ثمّ بإعادة تشكيلها بعد إجراء التصفيف باستخدام بيروكسيد الهيدروجين. تتميّز مركّبات الكبريت العضوية برائحتها المنفّرة، وهي توجد طبيعياً مثلاُ على شكل مركّب أليسين الناتج عن تحوّل مركّب أليين في الثوم، والرائحة الكريهة الصادرة عن حيوان الظربان (3-ميثيل بوتانثيول). كما يمكن أن تستخدم خاصية الرائحة المنفّرة لمركّبات الكبريت العضوية صناعياً، إذ أنّها منبّهة قويّة لحاسّة الشم حيث تُضاف بتراكيز منخفضة كافية؛ كما هو الحال عند إضافة مركّبات كبريتية ذات رائحة مميّزة إلى الغاز المنزلي. تعود أقلّ عتبة كشف رائحة مسجلّة لمركّب طبيعي (بمقدار 4−10 جزء في البليون) إلى مركّب ثيوتربينول المستخلَص من الليمون الهندي (الكريب فروت).
توجد عدّة تفاعلات كيميائية لإجراء التحليل النوعي للكبريت، من ضمنها:
في حال وجوده في العيّنة يُحوّل الكبريت بعد التفاعل مع فلزّ الصوديوم الحرّ إلى كبريتيد الصوديوم، وهو جيّد الانحلال في الماء، بحيث تتشكّل أنيونات الكبريتيد. عند إضافة محلول ملحي من مركّبات الرصاص الثنائي يتشكّل راسب أسود اللون من كبريتيد الرصاص.
يؤدّي إضافة حمض إلى مركّبات الكبريتيد غير المنحلّة تتشكّل رائحة مميّزة من غاز كبريتيد الهيدروجين، والذي يقوم بتسويد ورق مشبع بمحلول أسيتات الرصاص الثنائي نتيجة تشكّل كبريتيد الرصاص.
تؤدّي أكسدة المركّبات الحاوية على الكبريت إلى تشكّل أيونات الكبريتيت والكبريتات، حيث يمكن الكشف عن الأخيرة باستخدام محاليل الباريوم الثنائي، إذ يتشكّل جرّاء ذلك راسب أبيض من كبريتات الباريوم:
أمّا الكبريتيت فيُكشَف عنه بواسطة بيكبريتات البوتاسيوم، حيث ينتج غاز ثنائي أكسيد الكبريت الحمضي ذو الرائحة الواخزة:
يمكن تحليل الكبريت مطيافياً باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي 33S-NMR، وذلك من أجل تحليل الكبريت على شكل الكبريتيت أو الكبريتات؛ إلّا أنّ حساسية هذا الأسلوب التحليلي قليلة، بسبب ندرة الوفرة الطبيعية لهذا النظير.
كما يمكن وفق تقنية الاستشراب الغازي (الكروماتوغرافيا الغازية) الكشف عن الكبريت انتقائياً باستخدام كواشف عاملة وفق مبدأ الضيائية الكيميائية أو البلازما. أمّا من أجل تحديد المحتوى الكلّي من الكبريت في المركّبات العضوية فيمكن تحويلها إلى غاز كبريتيد الهيدروجين، ثم بتحليلها كروماتوغرافياً.
كبريت الدور الحيوي
ينتمي الكبريت إلى العناصر الحيوية المهمّة في خلايا الكائنات الحية، وله العديد من الوظائف الحيوية، وهو يدخل في دورة الغذاء على كافّة المستويات التصنيفية للكائنات الحية. تماثل الوفرة الطبيعية للكبريت في جسم الإنسان وفرة البوتاسيوم، وتقدّر كمّيته في جسم إنسان وزنه 70 كغ بحوالي 140 غرام، ويقدّر نسبياً بحوالي 0.25% وزناً؛ ويحوي الغلوبين عند الإنسان حوالي 0.6% وزناً كبريت. يمكن لبعض الأنواع النباتية أن تحوي مكوّنات عضوية كبريتية مثل الأليين وغيرها، والمسؤولة عن الروائح المميّزة للبصل والثوم مثلاً، وذلك إلى نسبة تصل إلى حوالي 5% من وزنها الجاف. عند تعرّض هذه المركّبات في حالتها الطازجة إلى أكسجين الهواء تتأكسد بمساهمة من نشاط إنزيمي إلى مكوّنات كبريتية عضوية مثل ثنائي كبريتيد ثنائي الأليل والأليسين، وهي المسؤولة عن الرائحة والنكهة المميّزة لهذه النباتات.
كبريت الدور الحيوي
غالباً ما يوجد الكبريت في خلايا الأجسام الحية من النباتات والحيوانات على شكل الحمضين الأمينيين السيستئين والميثيونين، بالتالي فهما يدخلان في تركيب جميع الببتيدات والبروتينات والإنزيمات الحاوية على هذين الحمضين الأمينيين. يعدّ الميثيونين من الأحماض الأمينية الضرورية لجسم الإنسان؛ وباستثناء البيوتين والثيامين، يُصطَنع منه حيوياً أغلب المركّبات الحيوية الحاوية على الكبريت في الجسم. يساهم إنزيم أكسيداز الكبريتيت (مؤكسدة الكبريتيت) في استقلاب الميثيونين والسيستئين عند الإنسان والحيوانات. تعدّ الرابطة ثنائية الكبريتيد (S-S) بين البقايا الطرفية للسيستين في السلاسل الببتيدية ذات أهميّة حيوية في تشكيل بنية البروتينات؛ حيث تعمل هذه الروابط على منح متانة وجساءة إضافية لها. فعلى سبيل المثال تعود القوّة الهيكلية للريش والشعر إلى عدّة أسباب، منها المحتوى المرتفع من روابط S-S في الكيراتين. كما يساهم المحتوى المرتفع من روابط S-S في الشعر والريش أيضاً في عدم قابليتها للتحلّل، وفي إصدارها لرائحة مميّزة عند حرقها. يحوي البيض نسبةً مرتفعةً من الكبريت، وذلك من أجل تأمين تغذية كافية لتشكّل الريش عند الفراخ؛ وبسبب النسبة المرتفعة من الكبريت تلاحظ رائحة كبريتيد الهيدروجين عند تعفّن البيض.
كبريت الدور الحيوي
هناك حمضان أمينيان آخران حاويان على الكبريت، وهما هوموسيستئين والتورين، ولكنهما لا يُشفّران من الدنا أثناء اصطناع البروتينات. تستخدم العديد من الإنزيمات ذات الأهمية الخلوية المجموعات الكبريتية الداخلة في تركيبها من أجل المشاركة الفعّالة في التفاعلات التي تتضمّن مجموعة أسيل؛ ومن الأمثلة المعروفة كلّ من مرافق الإنزيم-أ وألفا حمض الليبويك. في العمليات الكيميائية الحيوية داخل الخلية يسهم الكبريت بعمليات الأكسدة والاختزال داخلها؛ إذ أنّ الغلوتاثيون على سبيل المثال، وهو ثلاثي ببتيد يحوي الكبريت في تركيبه، يقوم بدور مختزل بواسطة وحدة الثيول (SH-) الطرفية. كما تقوم بروتينات ثيوريدوكسين الصغيرة بدورٍ مهمّ في عمليات الاختزال اعتماداً على وجود وحدات سيستئين في بنيتها.
إنّ عملية توليد الميثان، وهي عملية تحوّل كيميائية حيوية مهمّة ومتعدّدة المراحل للحصول على غاز الميثان من غاز ثنائي أكسيد الكربون، تتطلّب وجود العديد من العوامل المرافقة العضوية الحاوية على الكبريت، بما فيها مرافق الإنزيم M، وهو المركّب الطليعي (السلف) المباشر قبل الميثان.
كبريت الدور الحيوي
تعدّ البروتينات الفلزية، التي يتكوّن موضعها الفعال من معقّد فلزّ انتقالي قادر على الارتباط بذرّات الكبريت، من المكوّنات ذات الأهمية للإنزيمات المسؤولة عن عمليات انتقال الإلكترون البينية. من الأمثلة على ذلك، كلٌ من بلاستوسيانين والعديد من البروتينات الحاوية على فلزّات النحاس والنيكل والحديد. تتضمّن الأمثلة الأخرى كذلك العناقيد الحديدية-الكبريتية، مثل مركّبات الفيريدوكسين، التي تقوم بدورٍ حيويٍ بنقل الإلكترونات داخل الخلايا. أمّا في البكتريا، فإنّ إنزيمات نتروجيناز المهمّة تكون حاوية على عنقود Fe–Mo–S، ولها دور تحفيزي مهم ّفي عملية تثبيت النتروجين.
كبريت الدور الحيوي
كانت دورة الكبريت أولى الدورات الحيوية الجيوكيميائية المكتشَفة، وذلك في أواخر القرن التاسع عشر، حيث وجد سيرجي وينوجرادسكي أنّ بعض أنواع البكتريا التي تعيش في وسطٍ غنيٍّ بالكبريت تقوم بأكسدة غاز كبريتيد الهيدروجين للحصول على مصدرٍ للطاقة. وُجد لاحقاً أنّ الأحياء المؤكسِدة للكبريت تستخدم أنواع كيميائية أخرى إلى جانب كبريتيد الهيدروجين، يكون فيها الكبريت بحالة أكسدة دنيا مثل الكبريت العنصري والكبريتيت والثيوكبريتات، بالإضافة إلى متعدّدات الثيونات مثل رباعي الثيونات. تعتمد هذه البكتريا على إنزيمات تقوم بأكسدة الأنواع الكبريتية إلى كبريتات. توجد هناك حتّى بعض الكائنات الحية جمادية التغذية من البكتريا والعتائق والقادرة على استخدام الطاقة الناتجة من استقلاب الكبريت في إنتاج السكّريات، وهي عملية تعرف باسم التركيب الكيميائي؛ حيث تستخدم مركّبات الكبريت مثل كبريتيد الهيدروجين بدلاً من الماء مانحاً للإلكترونات بشكلٍ مشابهٍ لما هو عليه في التركيب الضوئي، حيث يقوم الأكسجين هناك بدور مستقبل للإلكترونات. تكثر هذه الأنواع من الكائنات الحية المعتمدة على الكبريت في استقلابها بالقرب المنافس المائية الحرارية، كما توجد أنواع أخرى تَكَيَّفَ أسلوب غذائها بالتعايش مع هذه الكائنات الحية، ومنها الدودة الأنبوبية الكبيرة. من جهةٍ أخرى، توجد هناك أنواع من بكتيريا مختزلة للكبريت تقوم بعملية اختزال حيوي للكبريتات إلى كبريتيد الهيدروجين.
تقوم النباتات بامتصاص الكبريت من التربة على شكل كبريتات، ومن ثم تختزل إلى كبريتيد عبر الكبريتيت، ثم تُحوَّل داخل النبات إلى سيستئين ومركّبات كبريتية عضوية أخرى. تتطلّب عملية التحويل إلى مكوّنات حيوية أخرى داخل النبات (عملية التمثّل) بالنسبة للكبريت مقداراً من الطاقة يفوق ما تتطلّبه عمليّة تَمَثُّل النترات. من جهةٍ أخرى، يؤثّر نقص الكبريتات في التربة سلباً على محصول النباتات.
كبريت الأثر البيئي
بسبب احتواء الوقود الأحفوري مثل الفحم القاري أو الفحم البني أو النفط على الكبريت فإنّ المعالجة خلال عمليات الاستخراج والتكرير تطلق كمّيات معتبرة من غاز ثنائي أكسيد الكبريت SO2. يُقدّر أنّ النشاط البشري يساهم بحوالي 35% من انبعاثات هذا الغاز إلى الغلاف الجوّي بكمّية تصل إلى حوالي 400 مليون طنّ سنوياً. يعدّ غاز ثنائي أكسيد الكبريت من الملوّثات، فهو من مكوّنات الضباب الدخاني (ضبخان) المؤذي للصحة؛ كما يمكن أن يتأكسد إلى ثلاثي أكسيد الكبريت SO3، والذي يمكن أن يتحوّل بسهولة إلى حمض الكبريتيك H2SO4 عند نزول المطر، وبذلك يتشكّل ما يعرف باسم المطر الحمضي المدمّر للبيئة.
لذلك فإنّه غالباً ما تُلزَمُ المنشآت المستخرِجة للطاقة بإجراء عملية نزع كبريت غاز العادم. تعتمد تلك العملية بشكلٍ أساسيٍّ على إجراء غسيل للغاز الحمضي بتمريره في وحدة ماصّة ضمن وسط قاعدي، وغالباً من محلول هيدروكسيد الكالسيوم، والذي يقوم بامتصاص غاز ثنائي أكسيد الكبريت ليشكّل في نهاية التفاعل مركّب كبريتات الكالسيوم (الجص) وفق المعادلة:
كبريت الأثر البيئي
بالإضافة إلى ذلك فقد جرى تطوير عمليات لنزع أو تخفيض نسبة الكبريت في المشتقّات النفطية مثل نزع الكبريت المهدرج أو عملية كلاوس. إلّا أنّ تلك العمليات لم تكن كافية بالشكل الكافي للحدّ من الاحترار العالمي، ممّا تطلّبَ اتخاذَ تشريعات مناخية على مستوى العالم، والتي تمثّلت بانعقاد مؤتمر باريس للمناخ وتوقيع اتفاقيته. جرّاء ذلك أعلنت المنظمة البحرية الدولية (IMO) على سبيل المثال أنّه ابتداءاً من مطلع سنة 2020 يجب أن لا يزيد محتوى الكبريت في زيت الوقود المستخدم في البواخر والناقلات عن مقدار 0.50% وزناً.
كبريت الاستخدامات
يستخدم عنصر الكبريت بشكلٍ أساسي لتحضير مركّبات الكبريت الأخرى، وأهمّها حمض الكبريتيك؛ كما يتفاعل مباشرةً مع الميثان لتحضير ثنائي كبريتيد الكربون، والذي يستخدم لتحضير السيلوفان والرايون. لعنصر الكبريت تطبيقات بحدّ ذاته، فهو يستخدم من أجل فلكنة المطاط، حيث يساهم تشكل سلاسل متعدد الكبريتيد في زيادة تَشَبُّك البوليمر العضوي؛ كما يضاف عنصراً في تحضير أنواع خاصة من الفولاذ.
لمركّبات الكبريت اللاعضوية استخدامات كثيرة متنوّعة، فعلى سبيل المثال تستخدم كمّيات كبيرة من الكبريتيت (السلفيت) في تبييض الورق؛ كما يستخدم مركب كبريتات الكالسيوم في صناعة الإسمنت والأسمدة. بالمقابل تصنّف مركّبات الكبريت العضوية ضمن الكيماويات النقيّة الدقيقة ذات الأهمّية في عددٍ من الصناعات، مثل صناعة الأدوية والمبيدات والأصبغة.
كبريت الاستخدامات
إن أكثر من حوالي 85% من الكبريت المستخرج يُحوَّل إلى حمض الكبريتيك، وهي مادة كيميائية أولية مهمّة. يُحضَّر حالياً وفق عملية التلامس، وفيها يُحوّل الكبريت إلى أكاسيده ثم يُعالَج بالماء بوجود حفّاز من خماسي أكسيد الفاناديوم V2O5. لحمض الكبريتيك أهمّية صناعية كبيرة؛ فعلى سبيل المثال، كان حمض الكبريتيك أكثرَ مادّة كيميائية لاعضوية منتجة في الولايات المتحدة الأمريكية سنة 2010. يُستخدَم أكثر من 60% من حمض الكبريتيك المنتَج في صناعة الأسمدة؛ كما يستخدم بشكل أساسي في عمليات استخراج الخامات واستخلاص الفلزات وفي تكرير النفط وغيرها من الصناعات الكيميائية الأخرى.
كبريت الاستخدامات
يعدّ الكبريت بذاته عنصراً مغذّياً للنبات، فيمكن أن يُستخدَم سماداً، إلّا أنّه لا يمكن للنبات أن يمتصّه بحدّ ذاته مباشرة، ولكن يمكن لأنواع من البكتريا أن تحوّله إلى مشتقّات منحلّة، مثل أيون الكبريتات، فتصبح النباتات قادرةً على امتصاصه، وهو يقوم عند امتصاصه بتحسين كفاءة امتصاص المغذّيات الأساسية الأخرى، وخاصّةً النتروجين والفوسفور. يجري هذا التطبيق عادةً في الأماكن التي تعاني من نقص في الكبريت في تربتها. كما يدخل الكبريت عنصراً في تركيب بعض المواد الكيميائية المهمّة الداخلة في صناعة الأسمدة مثل مركب كبريتات الكالسيوم.
كبريت الاستخدامات
يعدّ عنصر الكبريت من أقدم المبيدات المستخدمة، فقد كانت شمعة الكبريت مستخدمةً للقضاء على الطفيليات على اختلافها. فيستخدم مسحوق الكبريت مبيداً للفطريات لبعض المحاصيل مثل العنب والفريز وغيرها؛ إذ له فعالية جيّدة تجاه طيفٍ واسعٍ من أمراض البياض الدقيقي، وكذلك تجاه فطر البقعة السوداء في الورد؛ كما أنّ لاستخدامه في الزراعة العضوية أهمّية كبيرة، فهو يستخدم في مكافحة جرب التفاح والعفونة وغيرها من الآفات الفطرية. لكي يُطبَّق مسحوق الكبريت على المحاصيل فإنه يمكن أن يُرَشّ أرضياً بجهاز أو أن يرشَّ جوياً من طائرة زراعية؛ ويعرَف الكبريت المطبّق لهذا الخصوص تجارياً باسم «الكبريت القابل للبلل»، لأنه يُخلَط مع مكوّنات إضافية تجعله قابلاً للامتزاج مع الماء.
يستخدَم مسحوق عنصر الكبريت مبيداً للحشرات (خاصّةً العناكب) للقضاء على القرّاد والسوس مثلاً. كما يُطبَّق محلولٌ ممدّدٌ من الكبريت الجيري (والذي يصنع من مزج هيدروكسيد الكالسيوم (الجير المطفأ) مع الكبريت في الماء) على الحيوانات الأليفة للقضاء على الفطريات مثل القوباء الحلقية وجرب الحيوانات والعديد من مسبببات الأمراض الجلدية والطفيليات الأخرى.