كبريت

نظرة عامة موجزة

الكبريت (أو الكبريت) هو معدن غير معدني وفير وطبيعي ومتعدد التكافؤ. الكبريت عنصر أساسي لجميع أشكال الحياة، ويستخدم على نطاق واسع في العمليات البيوكيميائية. في التفاعلات الأيضية، تعمل مركبات الكبريت كوقود (مانحون للإلكترون) ومواد تنفسية (بديل للأكسجين) (مستقبلات الإلكترون). يوجد الكبريت في شكله العضوي في فيتامينات البيوتين والثيامين، وقد تم تسمية الأخير بالكلمة اليونانية للكبريت. يعتبر الكبريت جزءًا مهمًا من العديد من الإنزيمات وفي جزيئات مضادات الأكسدة مثل الجلوتاثيون والثيوردوكسين. الكبريت المرتبط عضويًا هو أحد مكونات جميع البروتينات، مثل الأحماض الأمينية السيستين والميثيونين. تعتبر روابط ثاني كبريتيد مسؤولة إلى حد كبير عن القوة الميكانيكية وعدم قابلية ذوبان بروتين الكيراتين الموجود في الجلد الخارجي والشعر والريش، ويساهم العنصر في رائحتها النفاذة عند حرقها

عملية التصنيع

تم استخراج عنصر الكبريت مرة واحدة من القباب الملحية حيث يوجد أحيانًا في شكل نقي تقريبًا، ويتم استخراجه باستخدام عملية Frasch. في هذه الطريقة، تم ضخ الماء شديد السخونة إلى رواسب الكبريت الأصلية لإذابة الكبريت، ثم أعاد الهواء المضغوط المنتج المذاب النقي بنسبة 99.5٪ إلى السطح. طوال القرن العشرين، أنتج هذا الإجراء الكبريت الأولي الذي لم يتطلب مزيدًا من التنقية. ومع ذلك، نظرًا للعدد المحدود من رواسب الكبريت هذه والتكلفة العالية لتشغيلها، لم يتم استخدام هذه العملية لتعدين الكبريت بطريقة رئيسية في أي مكان في العالم منذ عام 2002.

اليوم، يتم إنتاج الكبريت من البترول والغاز الطبيعي والموارد الأحفورية ذات الصلة، والتي يتم الحصول عليها بشكل أساسي على شكل كبريتيد الهيدروجين. يمكن ترقية مركبات الكبريت العضوي، وهي شوائب غير مرغوب فيها في البترول، عن طريق تعريضها لإزالة الكبريت بالهيدروجين، مما يؤدي إلى شق روابط C-S

_{R-S-R + 2 ساعة 2 ← 2 ساعة × 2 ساعة}

يتم تحويل كبريتيد الهيدروجين الناتج من هذه العملية، وكذلك كما يحدث في الغاز الطبيعي، إلى عنصر الكبريت من خلال عملية كلاوس. تستلزم هذه العملية أكسدة بعض كبريتيد الهيدروجين إلى ثاني أكسيد الكبريت ثم التناسب بين الاثنين

3 O ₂ + 2 ساعة ₂ ثانية ← 2 SO ₂ + 2 H ₂ O

SO ₂ + 2 ساعة ₂ ثانية ← 3 ثوان + 2 ساعة ₂ درجة

صناعة المواد الغذائية

يُطلق على الكميات الصغيرة من إضافة غاز ثاني أكسيد الكبريت (أو ما يعادله من إضافة ميتابيسلفيت البوتاسيوم) إلى النبيذ المخمر لإنتاج آثار حمض الكبريتيك (ينتج عندما يتفاعل SO ₂ مع الماء) وأملاح الكبريتيت في الخليط «أقوى أداة» في صناعة النبيذ. بعد مرحلة تخمير الخميرة في صناعة النبيذ، تمتص الكبريتات الأكسجين وتمنع نمو البكتيريا الهوائية التي من شأنها أن تحول الإيثانول إلى حمض الأسيتيك، مما يؤدي إلى توتر النبيذ. بدون هذه الخطوة الحافظة، عادة ما يكون التبريد غير المحدود للمنتج قبل الاستهلاك مطلوبًا. تعود الأساليب المماثلة إلى العصور القديمة ولكن الإشارات التاريخية الحديثة لهذه الممارسة تعود إلى القرن الخامس عشر. يتم استخدام هذه الممارسة من قبل منتجي النبيذ الصناعي الكبار ومنتجي النبيذ العضوي الصغار على حد سواء. تم استخدام ثاني أكسيد الكبريت والكبريتات المختلفة لخصائصها الحافظة المضادة للأكسدة والمضادة للبكتيريا في العديد من الأجزاء الأخرى من صناعة الأغذية أيضًا. وقد انخفضت هذه الممارسة منذ ورود تقارير عن رد فعل يشبه الحساسية لدى بعض الأشخاص تجاه الكبريتات في الأطعمة

صناعة المنظفات

يوجد الكبريت في منظفات الغسيل مثل كبريتات الصوديوم والمركبات الثانوية الأخرى. غالبًا ما تستخدم كبريتات الصوديوم كمواد مالئة بكميات أكبر تستخدم في مساحيق الغسيل القياسية مقارنة بالمركزات.

سماد

الكبريت الأولي مقاوم للماء وبالتالي لا يمكن للنباتات استخدامه مباشرة. وبمرور الوقت، يمكن لبكتيريا التربة تحويلها إلى مشتقات قابلة للذوبان، والتي يمكن أن تستخدمها النباتات بعد ذلك. يعمل الكبريت على تحسين كفاءة استخدام المغذيات النباتية الأساسية الأخرى، وخاصة النيتروجين والفوسفور. إنه أحد العناصر الغذائية الرئيسية الضرورية لنمو النبات.

صناعة اللب والورق

يتم استخدامه الأساسي في عملية فصل الألياف عن المواد الخام مثل الخشب، والذي يعمل كأساس لإنتاج الورق. علاوة على ذلك، تساعد مركبات الكبريت في إزالة اللغم من الخشب كوسيلة لفصل ألياف السليلوز، مما ينتج عنه منتجات ورقية عالية الجودة

تطبيق آخر

يعتبر الكبريت أيضًا مكونًا في مبيدات الفطريات ومبيدات الآفات. كمبيد للجراثيم، يعتبر الكبريت أداة أساسية في صناعة النبيذ وحفظ الطعام