صناعات قائمة على الكبريت وحمض الكبريت

*** لمحة تاريخية : للكبريت تاريخ قديم كمادة كيميائية تطورت من مادة صفراء غامضة لدى الكيميائي القديم إلى واحدة من أكثر المواد فائدة في الحضارة الحديثة . كان يحرق في الطقوس الوثنية القديمة لطرد الأرواح الشريرة , واستخدمت أبخرته لتبييض القماش والقش .
ولعب الكبريت دورا هاما في الكيمياء العربية القديمة ، وكان يظن أنه جزء أساسي في كل المعادن وأن المواد تتكون من الزئبق والكبريت . وقد تحدث مجموعة من الأطباء المسلمين عن فائدة الكبريت الطبية ومنهم : الطبري وابن البيطار، والكندي وابن سينا . فالكبريت كعلاج يشفي من الكحة والتقيحات ، ويلصق بالصدر لعلاج الربو ، ويعالج الجذام وأمراض الجلد ولو خلط بالنطرون أفاد في علاج الجرب ، و يستعمل ضد لسعة الحيوانات السامة ، وضد اليرقان والبرد والعرق والنقرس وآلام الأذن والصمم , وقد امتدح الخزرجيُّ التداوي بمياه العيون الكبريتية وكيف أنها تشفي كثيرا من الأمراض .

***وجوده في الطبيعة : إن أهم خامات الكبريت هي :
1 – الكبريت الحر المتوضع على القشرة الأرضية وفي باطنها .
2 – والكبريتيدات و أهمها : البيريت ( كبريت الحديد FeS2 ) و السفاليريت ( ZnS كبريت الزنك sphalerite) والغالين كبريت الرصاص PbS وكبريت الإثمد Sb2S3 وكبريت الزرنيخ AS2S3 وكبريت الزئبق HgS
3 – والكبريتات ومن أهمها : كبريتات الكالسيوم أو الجص . وكبريتات المغنيزيوم .

*** أهم الصناعات القائمة على الكبريت :
آ – الكبريت الحر : استعمل منذ القدم في البارود الأسود وهو أحد عناصره الهامة , واستعمل في الطب كمرهم لمداواة الأمراض الجلدية , وصناعة أعواد الثقاب , ومبيدات الحشرات , ومبيدات الفطور , وعوامل التبييض وفلكنة المطاط .

ب – حمض الكبريت : يعتقد أن أول ذكر له يعود للعالم جابر بن حيان الذي حضره من تقطير كبريتات الحديدي ( الزاج الأخضر) التي اشتق منها اسمه زيت الزاج ( حمض الكبريت ) .

ج – بعض المركبات التي يشكلها الكبريت وحمض الكبريت حسب التسلسل الابجدي لاسم المركب :

1 – بيسلفيت الكالسيوم Ca( HSO3 )2 : تصنع بتفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع غاز ثاني أكسيد الكبريت وهي تستعمل بشكل واسع لحل مادة الخشبين في العجينة الورقية عند صناعة الورق وكمادة مطهرة ومضادة للعفونة في صناعة التخمر .
2 – ثنائي كبريتيد الكربون : سائل سام لا لون له رائحته تشبه رائحة الإيتر إذا كان نقيا وهو يستعمل في صناعة عجينة الورق والحرير الصناعي , وهو مادة لاستخلاص الزيت الموجود في فضلات الزيتون بعد عصره . يستحصل من عنصريه وفق المعادلة التالية : C + S2 = CS2
3 – ثيو كبريتات الصوديوم Na2S2O3 : تحضر بغلي محلول كبريتيت الصوديوم مع الكبريت الحر وفق المعادلة : Na2SO3 + S = Na2S2O3 وتستعمل في دباغة الجلود وكمثبت في عملية التصوير ومادة مزيلة للألوان في صناعة الورق .
4 – كبريتات الألمنيوم Al2( SO4 )3 :
يحضر هذا الملح بحل هيدروكسيد الألمنيوم أو البوكسيت ( أوكسيد الألمنيوم ) في حمض الكبريت , تدعى كبريتات الألمنيوم الخام بكعكة الشب ” Alum-Cake ” . تستخدم كبريتات الألمنيوم في صناعة ( الفوم ) المستخدم في إطفاء الحرائق , حيث تمزج كبريتات الألمنيوم مع بيكربونات الصوديوم فيتشكل غاز ثاني أكسيد الكربون مع هيدروكسيد الألمنيوم الذي يعطي رغوة ثابتة وبالتالي تتشكل مادة ( الفوم ) الثابتة التي لها دور كبير في إطفاء حرائق النفط والزيوت بشكل عام , كما تستخدم كبريتات الألمنيوم في تغرية الورق ودباغة الجلود وصناعة الملابس المضادة للماء Water Proofing Cloth وكمرسخ للون في الصباغة وفي معالجة المياه وتنقيتها نظرا لقوتها الكبيرة على ترسيب الغرويات والعوالق
5 – كبريتات الأمونيوم ( NH4 )2 SO4 : يعتبر هذا الملح من أكثر أملاح الأمونيوم أهمية من الناحية التجارية حيث يصنع بإمرار غاز النشادر في حمض الكبريت 60% ويتم الحصول على الملح بالتبخير , وكذلك يتم الحصول عليه من الأمونيا المصنعة بتمرير غاز النشادر في محلول كبريتات الكالسيوم بوجود تيار من غازCO2 فتترسب كربونات الكالسيوم وتتشكل كبريتات الأمونيوم في المحلول حسب المعادلة :
2NH3 + CaSO4 + CO2 + H2O = ( NH4 )2 SO4 + CaCO3
تستخدم كبريتات الأمونيوم بشكل واسع كسماد كمركبات الأمونيوم الأخرى .
6 – كبريتات الباريوم BaSO4 : تتواجد طبيعيا على شكل باريتات أو على شكل معدن السبار الثقيل Heavy spar وهو معدن لماع يقشر بسهولة الى رقائق , تصنع على شكل راسب أبيض ثقيل بمزج محاليل لأملاح الباريوم المنحلة مع محاليل لكبريتات منحلة . تستخدم في صناعة الدهانات البيضاء المتموجة وكمادة مالئة في صناعة المطاط والورق , حيث تزيد من وزن وكثافة الورق .
7 – كبريتات البوتاسيوم K2SO4 : تحضر كبريتات البوتاسيوم بتفاعل هيدروكسيد البوتاسيوم مع حمض الكبريت او بتسخين كلوريد البوتاسيوم مع حمض الكبريت , تستعمل كبريتات البوتاسيوم لصناعة شب البوتاسيوم , كما تستخدم كسماد وخاصة للتبغ والقمح .
8 – كبريتات الحديد FeSO4.7H2O :, وهي معروفة منذ القدم , واستخدمت في صناعة المداد الأسود , وفي الطب , كما تستخدم في تحضير الصباغ الأزرق وكمثبت للون .
9 – كبريتات الزنك ZnSO4.7H2O : يمكن تحضيرها من تفاعل الزنك أو أكسيد الزنك مع حمض الكبريت الممدد , تستخدم كبريتات الزنك في صناعة صبغة ليثوبونLithopone وهي صبغة بيضاء تتألف من مزيج من كبريتيد الزنك و كبريتات الباريوم التي تصنع بدورها من التفاعل بين كبريتيد الباريوم و كبريتات الزنك وهي دهان جيد لكثير من الغايات ولكنها غير ملائمة للأعمال الخارجية .
كبريتات الزنك ZnSO4.7H2O : تحضر من تفاعل الزنك أو أكسيد الزنك مع حمض الكبريت الممدد , تستخدم في صناعة صبغة ليثوبونLithopone وهي صبغة بيضاء تتألف من مزيج من كبريتيد الزنك و كبريتات الباريوم ..
10 – كبريتات الزئبق HgSO4 : تحضر كبريتات الزئبق عن طريق تسخين الزئبق مع كمية كبيرة من حمض الكبريت تستخدم كبريتات الزئبق في الصيدلة تحت اسم ( معدن تربيث ) ” Turpeth Mineral ” كما تستخدم في الطب
11 – كبريتات الصوديوم Na2SO4 : التي تعرف بملح جلوبر Gluber’s Salt . تعتبر كبريتات الصوديوم من المواد الكيميائية المهمة صناعيا ويتزايد الطلب عليها باستمرار وأصبح المصدر الرئيسي لكبريتات الصوديوم من تفاعل حمض الكبريت المركز مع الأملاح الشائعة للصوديوم وأهمها كلوريد الصوديوم ووفقا لطريقة لابلاس ويتحرر غاز HCl وفق المعادلة :
NaCl + H2SO4 = Na2SO4 + HCl2
توجد كبريتات الصوديوم بشكل طبيعي في عدة مناطق في العالم .
وتستخدم بكميات كبيرة في صناعة الزجاج وصناعة ورق الكرافت وفي تركيب المنظفات الصناعية , وفي الأصبغة ولأغراض صيدلانية .
12 – كبريتات الكالسيوم CaSO4 : يتواجد هذا الملح طبيعيا وهو ما يدعى بالجبس ” Gypsum ” CaSO4.2H2O . كما يمكن تحضيرها بمزج محاليل كبريتات مع محاليل أملاح الكالسيوم الذوابة أو بإرجاع كربونات الكالسيوم أو هيدروكسيد الكالسيوم بحمض الكبريت الممدد . علما أن وجود كبريتات الكالسيوم في المياه الطبيعية يسبب لها قساوة دائمة .
13 – كبريتات المغنيزيوم MgSO4 :. تحضر من تفاعل الكربونات الطبيعية مع حمض الكبريت الممدد , تستعمل في الطب كمادة مسهلة ., وفي عمليات الدباغة والصباغة وفي صناعة الدهانات والصابون
14 – كبريتات النحاس المائية CuSO4.5H2O ( الشب الازرق ) : يعتبر هذا الملح من أكثر أملاح النحاس أهمية , ويصنع بحل أكسيد النحاس في حمض الكبريت الممدد , وتستخدم كبريتات النحاس المائية في عمليات الطلي الكهربائي و في صناعة البطاريات الكهربائية .
15 – كبريتات النيكل NiSO4.7H2O : تحضر من تفاعل أكسيد النيكل أو كربوناته مع حمض الكبريت الممدد فتترسب بلورات خضراء من كبريتات النيكل سباعية الإماهة , وهي من أفضل أملاح النيكل المعروفة والتي تستعمل بشكل واسع في الطلي بواسطة النيكل .
16 – كبريتيت الصوديوم Na2SO3 : يحضر هذا الملح صناعيا بإمرار غاز ثاني أكسيد الكبريت خلال محلول كربونات الصوديوم . تستعمل محاليل كبريتيت الصوديوم كمبيض لطيف للصوف والحرير وذلك بعد عملية القصر بالكلور , كما تستعمل محاليل كبريتيت الصوديوم كمواد حافظة للأغذية وفي عملية تكرير السكر كما تستخدم في عمليات التصوير و صناعة الورق
17 – كبريتيد الزنك Zns : يتواجد طبيعيا وهو الخام الرئيسي للزنك , يصنع على شكل راسب أبيض غير متبلور من إضافة أحد كبريتيدات العناصر القلوية الى محلول لأحد أملاح الزنك , يستخدم كبريتيد الزنك في صناعة الأصبغة البيضاء .
18 – كبريتيد الزئبق HgS : يتواجد طبيعيا على شكل معدن الزنجفرCinnabar الذي يعتبر المصدر الرئيسي للزئبق , يستعمل كبريتيد الزئبق كصبغة تسمى فيرميليون ويمكن تحضيرها بطحن كبريتيد الصوديوم مع الكبريت مع إضافة الزئبق بشكل بطيء مما يتيح الفرصة لإكسابه لون جيد وجميل ولافت للنظر ويدوم لفترة طويلة ولكنها مكلفة وهذا ما يمنع إنتاجها بكميات كبيرة .
19 – متعدد كبريتيد الكالسيوم CaSn : يحضر بغلى هيدروكسيد الكالسيوم مع الكبريت . ويستعمل كمبيد فطري ولتحضيرالكبريت الكروني .