المعرفة الأساسية – المعرفة الأساسية في الكيمياء غير العضوية 14

Thread Content

المعرفة الأساسية في الكيمياء غير العضوية 14: “الخصائص الكيميائية لغاز الهيدروجين الكبريتي”. القابلية للاشتعال: يظل غاز الهيدروجين الكبريتي في حالة جافة تمامًا خاليًا من أي تفاعل مع الأكسجين الموجود في الهواء في درجة حرارة الغرفة، لكنه يمكن أن يشتعل عند إشعاله في الهواء. كما يمكن أن يشتعل أثناء عمليات الحفر أو عند حدوث تسربات، ومعدل الاشتعال في هذه الحالات يبلغ حوالي 86%. عند احتراق غاز الهيدروجين الكبريتي، ينتج لهب أزرق وغاز ثاني أكسيد الكبريت السام، والذي يمكن أن يتسبب في تلف العيون والرئتين. عند وجود كمية كافية من الهواء، يتكون غاز SO2 وH2O. http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D199/sign=9794d006cdfc1e17f9bf88387390f67c/63d9f2d3572c11df7dd1d833612762d0f703c29a.jpg عند نقص الهواء أو انخفاض درجة الحرارة، يتكون كل من الكبريت في الحالة الحرة وH2O. http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D160/sign=4ff26b32b11bb0518b24b72e067bda77/42166d224f4a20a4a0a65bd792529822720ed062.jpg يمكن لغاز الهيدروجين الكبريتي أن يحترق في غازي الكلور والفلور، بالإضافة إلى الأكسجين أو الهواء. الذوبانية: يمكن لغاز ثاني أكسيد الكبريت القابل للذوبان أن يذوب في الماء والإيثانول والجليسرين، وخصائصه الكيميائية غير مستقرة. يذوب كبريتيد الهيدروجين بشكل ضئيل في الماء، مكوّنًا حمضًا ضعيفًا يُسمى "حمض الهيدروسلفوريك". يحتوي محلوله المائي على أيون الهيدروسلفيت HS (في محلول بدرجة حرارة 18 درجة مئوية وتركيز يتراوح بين 0.01–0.1 مول/لتر، فإن قيمة pKa تساوي 6.9)، بالإضافة إلى أيون الكبريت S (قيمة pKa له تساوي 11.96). في البداية، يكون حمض الهيدروسلفوريك صافيًا، لكنه يصبح معتمًا بعد فترة من الوقت، وذلك لأن حمض الهيدروسلفوريك يتفاعل ببطء مع الأكسجين المذاب في الماء، مما ينتج عنه كبريت خام غير قابل للذوبان في الماء. كبريتيد الهيدروجين هو حمض ضعيف ثنائي. عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، يمكن لحجم واحد من الماء أن يذيب 2.6 حجم من غاز كبريتيد الهيدروجين، ويُطلق على المحلول الناتج اسم حمض الهيدروكبريتيك، بتركيز 0.1 مول/لتر. مستوى الأيونية الثاني لغاز ثاني أكسيد الكبريت في الماء منخفض جدًا، لدرجة أن قاعدية محلول كبريتيد الصوديوم تكون أقل قليلاً فقط من قاعدية محلول هيدروكسيد الصوديوم بنفس التركيز، وبالتالي يمكن استخدامه كقاعدة قوية:
http://d.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D216/sign=8f30ad3bd01b0ef468e89f5febc551a1/0b55b319ebc4b745685b5203cdfc1e178b8215d3.jpg
يوجد في المحلول توازن كيميائي كالتالي:
http://h.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D232/sign=bfb93646533d26972ad30f5e67fab24f/3bf33a87e950352ad9092e845143fbf2b3118bd5.jpg
http://h.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D236/sign=db360a145cdf8db1b82e7b673f22dddb/bba1cd11728b47103e44f640c1cec3fdfd0323d6.jpg
يتمتع حمض الهيدروكبريتيك بخصائص اختزال أقوى من غاز ثاني أكسيد الكبريت، ولذلك يمكن أن يتأكسد بسهولة في الهواء، مما يؤدي إلى تكون الكبريت وإعطاء المحلول لونًا معتمًا. في المحاليل الحمضية، يمكن لغاز ثاني أكسيد الكبريت أن يقوم بتخفيض أيونات Fe3+ إلى أيونات Fe2+، وأيونات Br2 إلى أيونات Br-، وأيونات I2 إلى أيونات I-. كما يمكنه أن يقوم بتخفيض أيونات Mn2+ إلى أيونات أخرى، وأيونات Cr3+ أيضًا. أما حمض النيتريك فهو يقوم بتخفيض أيوناته إلى أيونات NO2، بينما يتم أكسدة غاز ثاني أكسيد الكبريت نفسه إلى كبريت عادي. يمكن لغاز ثاني أكسيد الكبريت أيضًا أن يقوم بتخفيض أيونات النحاس (Cu2+)، وأيونات السيلينيك (H2SeO3)، وأيونات البولونيوم رباعية التكافؤ (Po4+) في المحاليل. على سبيل المثال: http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D227/sign=869ffabe013b5bb5bad727fc01d2d523/00e93901213fb80ed5479ac234d12f2eb9389415.jpg يمكن لغاز ثاني أكسيد الكبريت أن يتفاعل مع المعادن لتكوين رواسب، وعادةً ما يتم التخلص من هذه الرواسب باستخدام هذه الخاصية. في المختبرات، يتم التخلص من غاز ثاني أكسيد الكبريت عن طريق تمريره في محلول كبريتات النحاس، مما يؤدي إلى تكوين كبريتيد النحاس الذي لا يذوب في الأحماض القوية العادية (الأحماض غير المؤكسدة): http://h.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D220/sign=ef8e11ebc1fdfc03e178e4bae43e87a9/aec379310a55b319ccb6656041a98226cffc1753.jpg لكن عندما يتفاعل غاز ثاني أكسيد الكبريت مع كبريتات الحديد، وكانت كمية غاز ثاني أكسيد الكبريت قليلة، فإن ذلك يؤدي فقط إلى تكوين كبريت عادي، لأن أيونات Fe3+ تتفاعل مع أيونات S2- في تفاعل أكسدة-اختزال: http://a.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D296/sign=46ec59f1b11c8701d2b6b5ef117e9e6e/4e4a20a4462309f7f8cd4a07700e0cf3d7cad601.jpg ملاحظة: درجة الكبريت في غاز ثاني أكسيد الكبريت هي -2، وهي أدنى درجة للكبريت. لكن الهيدروجين له قيمة كهربائية تساوي +1، ويمكن أن تنخفض إلى 0، لذلك فإنه يحتفظ بخصائصه المؤكسدة. مثال: http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D179/sign=7324b37c272dd42a5b0905ac3a3b5b2f/adaf2edda3cc7cd9291ed2cc3b01213fb80e91f0.jpg. أما غاز الهيدروجين سلفيد، فيمكنه أن يشارك في تفاعلات اختزال؛ مثال: http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D189/sign=5d00cef669600c33f479dac0234d5134/ac345982b2b7d0a23a97097fc9ef76094a369af1.jpg. في هذه التفاعلات، يكون غاز الهيدروجين سلفيد عاملاً مختزلاً، بينما يكون ثاني أكسيد الكبريت عاملاً مؤكسداً، والكبريت يكون المنتج الناتج عن التفاعل.