كبريتيد الزئبق الثنائي – HgS

في الكيمياء إن مركب كبريتيد الزئبق (II) وفي الإنجليزية (mercury disulfide) هو عبارة عن مركب غير عضوي يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (HgS)، وهو عبارة عن مادة صلبة بلورية سوداء أو حمراء تستخدم أساسًا كصبغة في الدهانات والمطاط والبلاستيك، وهو تقريبا غير قابل للذوبان في الماء.

كبريتيد الزئبق الثنائي وأشكاله

• يوجد كبريتيد الزئبق (الثاني) (MER-kyuh-ree two SUL-fide) في شكلين وهما أحمر وأسود، أولا كبريتيد الزئبق الأحمر (II) او المعروف باسم الزنجفر يبدأ في تغيير اللون عند تسخينه إلى درجات حرارة تبلغ حوالي 250 درجة مئوية (500 درجة فهرنهايت) ويتحول إلى الشكل الأسود عند درجة حرارة مقدارها 386 درجة مئوية (727 درجة فهرنهايت)، أما إذا تم تسخينه أكثر فإنه يتسامى (يتغير مباشرة من مادة صلبة إلى غاز دون أن تذوب لأول مرة) عند 583.5 درجة مئوية (1،082 درجة فهرنهايت)، وإذا سمح له بالتبريد فإنه يعود إلى لونه الأصلي المحمر.

• كما يمر كبريتيد الزئبق الأسود (II) بعملية مشابهة إذ يتغير إلى نظيره الأحمر قبل الذوبان عند درجة حرارة مقدارها 583.5 درجة مئوية (1082 درجة فهرنهايت)، وتعطي بعض الموارد الموثوقة درجات حرارة مختلفة بشكل كبير لهذه التحولات، ويوجد كبريتيد الزئبق الأحمر (II) بشكل طبيعي مثل الزنجفر المعدني، في حين أن كبريتيد الزئبق الأسود (II) نادرًا ما يحدث في الطبيعة، ثم يحدث كمعدن ميتاسينابار (يعني “مشابه لزنجفر”) وفيما يلي سيتم توضيح كلا منها.

• إذا الزنجفر الأحمر (α-HgS، ثلاثي الزوايا، hP6  P3221) هو الشكل الذي يوجد فيه الزئبق الأكثر شيوعًا في الطبيعة، ويحتوي على نظام بلوري معين السطوح، وبلورات حمراء نشطة بصريا، ويحدث هذا بسبب حلزونات (Hg-S) في الهيكل، أما الشكل الأسود ميتاسينابار (β-HgS) فهو يعد أقل شيوعًا في الطبيعة ويعتمد التركيب البلوري لمزيج الزنك (T2d-F43m).

• أما من ناحية التحضير والكيمياء فإن (β-HgS) يترسب كمادة صلبة سوداء عندما تعالج أملاح الزئبق الثاني بـ (H2S)، ويتم إجراء التفاعل بشكل ملائم بمحلول حمض الأسيتيك من أسيتات الزئبق، مع التسخين اللطيف للطين فإنه يتحول متعدد الأشكال الأسود إلى الشكل الأحمر، إن مركب (β-HgS) لا يتفاعل مع أي من الأحماض إلا المركزة منها، ويتم إنتاج الزئبق من خام الزنجفر عن طريق التحميص في الهواء وتكثيف البخار كما في المعادلة التالية:

HgS → Hg + S

استخدامات كبريتيد الزئبق الثنائي

• عندما يتم استعمال مركب (α-HgS) على صورة صبغة حمراء يُعرف باسم الزنجفر، ويُعزى ميل القرمزي إلى التغميق إلى التحول من شكل ألفا (α-HgS) الأحمر إلى شكل بيتا (β-HgS) الأسود، ومع ذلك فإنه لم يتم اكتشاف شكل بيتا في الحفريات في بومبي، حيث كانت الجدران الحمراء مظلمة في الأصل، ونسبت إلى تكوين مركبات (Hg-Cl) وكبريتات الكالسيوم والجبس.

• وكبريتيد الزئبق (HgS) عبارة عن مسحوق قرمزي ناعم ولامع للغاية ويكون مميتًا إذا تم تناوله، يُعرف أيضًا باسم خام الزئبق الزنجفر و (metacinnabar) ويستخدم كصبغة في صناعة الدهانات، كما ويستخدم في الطلاء وشمع مانع التسرب والمواد الحافظة، ولتلوين اللدائن وكشمع مانع للتسرب ومع مركب (FeSO4) من أجل وضع علامات على الكتان وتصنيع أوراق ملونة فاخرة.

• نظرًا لأنه يتم التخلص التدريجي من خلية الزئبق المستخدمة في صناعة الكلور القلوي (عملية Castner-Kellner) بسبب مخاوف بشأن انبعاثات الزئبق، كما ويتم تحويل الزئبق المعدني من هذه الأجهزة إلى كبريتيد الزئبق للتخزين تحت الأرض، ومن الممكن أن يتواجد كبريتيد الزئبق في العديد من الهياكل البلورية، أحدها يظهر كبريتيد الزئبق الأحمر في بنية سداسية، ويمكن أن يترسب من كبريتيد الهيدروجين ومحلول ملح الزئبق.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية لكبريتيد الزئبق (II) وتفاعلاته

• يحتوي كبريتيد الزئبق (II) على العديد من التعديلات، كما أن الشكلان الوحيدان المستقراان هما: الشكل السداسي الأحمر المعروف باسم الزنجفر (شكل ألفا)، والتعديل الأسود المكعب (شكل بيتا) سينابار مادة بلورية حمراء أو مسحوق، والنظام البلوري السداسي يمتلك معامل الانكسار 2.854، وكثافة مقدارها 8.10 جم لكل سم مكعب، يتسامى عند 583.5 درجة مئوية، ويتغير اللون إلى البني عند 250 درجة مئوية ويتحول إلى كبريتيد أسود عند 386 درجة مئوية، كما ويعود إلى اللون الأحمر عند التبريد وهو غير قابل للذوبان في الماء والكحول وحمض النيتريك، بينما قابل للذوبان في أكوا ريجيا ومحاليل كبريتيدات الفلزات القلوية، وتتحلل بواسطة حامض الكبريتيك المركز على الساخن.

• إن الكبريتيد الأسود عبارة عن مسحوق أسود غير متبلور أو مادة بلورية (شكل بيتا) وهو هيكل مكعب غير مستقر في درجات الحرارة العادية، يتحول إلى كبريتيد أحمر بالتسامي عند الضغط العادي، يمتلك كثافة 7.73 جم لكل سم مكعب، ويذوب عند 583.5 درجة مئوية وهو غير قابل للذوبان في الماء والكحول وحمض النيتريك، وقابل للذوبان في أكوا ريجيا والقلويات ومحاليل كبريتيدات الفلزات القلوية.

• يحضر الكبريتيد الأحمر في الأصل ويتم استخراجه من الزنجفر المعدني، كما يمكن تحضيره عن طريق تسخين الزئبق بمحلول من خماسي كبريتيد البوتاسيوم، لإنتاج الزنجفر القرمزي:

Hg + K2S5 → HgS + K2S4

• من الممكن أيضًا صنع الكبريتيد الأحمر من الكبريتيد الأسود عن طريق التسخين في محلول مركز من (polysulfide) القلوي، ويختلف ظل الصبغة باختلاف درجة الحرارة ووقت التفاعل وتركيز الكبريتيد الأسود، وبدلاً من ذلك يمكن صنع القرمزي عن طريق طحن كبريتيد الصوديوم بالكبريت وإضافة الزئبق ببطء، والظلال ليست ساطعة عند تحضيرها عند 0 درجة مئوية.

• يتم تحضير كبريتيد الزئبق الأسود (II) عادةً عن طريق الترسيب من محلول مائي من ملح الزئبق (II) مع كبريتيد الهيدروجين، وهكذا ، عندما يتم تمرير (H2S) إلى محلول (HgCl2)، فإن راسب أصفر شاحب يتكون من ( HgCl2 • 2HgS)، ويتحول هذا إلى (HgS) أسود غير متبلور مع مزيد من العلاج باستخدام (H2S).

• كما ويمكن أيضًا صنع الكبريتيد الأسود بطرق أخرى مثل إضافة ثيوسلفات الصوديوم (Na2S2O3) الزائدة إلى محلول مخفف من مركوريكلوريد الصوديوم (Na2HgCl4) ومعالجة الزئبق بالكبريت المنصهر أو المسحوق.

• عند تسخينه في تيار من الهواء، يتم تحويل كبريتيد الزئبق (II) إلى زئبق معدني وثاني أكسيد الكبريت:

HgS + O2 → Hg + SO2

• يحدث الاختزال المماثل للزئبق المعدني عند تسخين الكبريتيد بعدة معادن أو أكاسيد فلزية:

HgS + Fe → Hg + FeS

4HgS + 4CaO → 4Hg + 3CaS + CaSO4

• يذوب كبريتيد الزئبق (II) في محاليل مركزة من كبريتيدات الفلزات القلوية أو القلوية التي تشكل ثيوسالت، مثل (Na2 [HgS2] • xH2O)، وتكون هذه الثيوسالتات مستقرة في المحلول فقط عند وجود هيدروكسيدات قلوية بكميات زائدة، ويتم الحصول على هذه الأملاح أيضًا كإبر لامعة ومائلة عند تسخين (HgS) بالكبريت والهيدروكسيدات القلوية.

• المخاطر الصحية: من الممكن أن ينتج التسمم الحاد عن استنشاق تركيزات غبار تتراوح من 1.2 إلى 8.5 ملغم / م 3 في الهواء، وتشمل الأعراض الألم وضيق الصدر والسعال وصعوبة التنفس، وفي حالة الابتلاع تعتمد السمية على إطلاق أيون الزئبق، ويمكن أن يسبب التسمم المزمن بالزئبق اضطرابات في الكلى والعقلية والعصبية، كما أن الغبار يهيج العين ويسبب التهاب الجلد التحسسي في كثير من الأحيان، ويمكن أن يتسبب الامتصاص من خلال الجلد في حدوث تسمم جهازي.