كبريتيد الألومنيوم – Al2S3

في الكيمياء هناك ما يعرف بمركب كبريتيد الألومنيوم، ويسمى أيضًا باسم ثنائي كبريتيد الديالومينيوم، وهو عبارة عن مركب أيوني من الألومنيوم والكبريت يمثله الصيغة الكيميائية التالية Al2S3، كما ويوجد هذا المركب في عدة أشكال بلورية مختلفة ويتحلل إلى الألمنيوم أيضا.

معلومات عامة عن كبريتيد الألومنيوم

• كبريتيد الألومنيوم المعروف أيضًا باسم ثنائي كبريتيد الديالومينيوم هو عبارة عن مركب غير عضوي ويستخدم كمواد خام في تخليق كبريتيد الهيدروجين المستخدم على نطاق واسع.

• الصيغة والهيكل: إن الصيغة الكيميائية لكبريتيد الألومنيوم هي Al2S3 ويمتلك كتلة مولية مقدارها 150.16 جم لكل مول، وفي بعض الأحيان من الممكن أن يتم العثور على هذا الكبريتيد في شكل هيدرات مع عدد متغير من جزيئات الماء التي ترطبها.

• يتكون المركب من اثنين من أيونات الألومنيوم الموجبة +Al3  مع ثلاثة من أيونات الكبريت السالبة -S2، كما يحتوي كبريتيد الألومنيوم على العديد من الهياكل البلورية المختلفة بعضها رباعي الزوايا والآخر سداسي الشكل ومنها ما هو مثلثي الزوايا.

• في الواقع أن مركب كبريتيد الألومنيوم غير موجود في الطبيعة، ولكن يتم تحضيره بواسطة عملية معينة.

• طريقة تحضير مركب كبريتيد الألومنيوم من خلال تفاعل بين معدن الألمنيوم مع مسحوق الكبريت، حيث يتم تسخينها حتى الاشتعال من أجل تشكيل وتكوين الكبريتيد، وذلك يتم من خلال تفاعل طارد للحرارة بدرجة عالية، ويتمثل التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية: 2Al + 3S → Al2S3.

• ومع ذلك كما قلنا فإن التفاعل يكون طاردًا للحرارة بدرجة كبيرة، وفي الواقع فإنه ليس من المرغوب فيه أن يتم تسخين الخليط بأكمله، وأيضًا إن الكبريت عبارة عن مادة متفاعلة متطايرة تذوب قبل أن يتم حدوث التفاعل، لذلك فإنه في الغالب يتم استخدام كبريتيد الرصاص من أجل تحضير كبريتيد الألومنيوم Al2S3، كما في المعادلة الكيميائية التالية: 2Al + 3PbS → Al2S3 + 3Pb.

• بالنسبة للخصائص الفيزيائية فإن مركب كبريتيد الألومنيوم عبارة عن مادة صلبة رمادية إلى سوداء، ويمتلك كثافة مقدارها 2.02 جم لكل مل، كما ويمتلك درجة انصهار مقدارها 1100 درجة مئوية بالإضافة إلى نقطة الغليان 1500 درجة مئوية، وعند هذه الدرجة ترتفع درجة الحرارة، كما ويتحلل كبريتيد الألومنيوم في الماء ولا يذوب في الأسيتون.

• الخصائص الكيميائية لمركب كبريتيد الألومنيوم، على غرار كبريتيدات المعادن الأخرى فهو عبارة عن مركب قابل للذوبان بشكل طفيف في الماء، كما وأنه قابل للذوبان إلى حد كبير في المحاليل الحمضية، وفي حالة وجود قواعد الصوديوم أو البوتاسيوم، فإنه من الممكن أن تتفاعل من أجل تكوين كبريتيد الصوديوم وهو عبارة عن مادة مهيجة ويمكن أن تسبب تهيجًا في الجلد والعينين.

• إن مركب كبريتيد الألومنيوم هو عبارة عن مصدر ألومنيوم قابل للذوبان في الماء والحمض بشكل معتدل للاستخدامات المتوافقة مع الكبريتات، علما أن مركبات الكبريتات عبارة عن أملاح أو إسترات حمض الكبريتيك تتكون عن طريق استبدال أحد الهيدروجين أو كليهما بمعدن، كما وأن معظم مركبات كبريتات المعدن قابلة للذوبان في الماء بسهولة لاستخدامات مثل معالجة المياه على عكس الفلوريدات والأكاسيد التي تميل إلى أن تكون غير قابلة للذوبان.

• الأشكال الفلزية العضوية قابلة للذوبان في المحاليل العضوية وأحيانًا في كل من المحاليل المائية والعضوية، ويمكن أيضًا تشتيت الأيونات المعدنية باستخدام الجسيمات النانوية المعلقة أو المطلية وترسبها باستخدام أهداف الرش ومواد التبخر لاستخدامات مثل مواد الطاقة الشمسية وخلايا الوقود.

• يتوفر كبريتيد الألومنيوم بشكل عام على الفور في معظم الأحجام، والتراكيب عالية النقاء تعمل على تحسين الجودة البصرية وفائدتها كمعايير علمية، ومن الممكن النظر في مساحيق العناصر النانوية والمعلقات كأشكال بديلة لمساحة السطح العالية.

تفاعلات كبريتيد الألومنيوم مع المركبات الأخرى

كبريتيد الألومنيوم مع الماء

في الواقع عندما يتعرض مركب كبريتيد الألومنيوم للرطوبة بشكل عام في الغلاف الجوي فإنه يخضع لعملية تفاعل تحلل مائي من أجل تكوين هيدروكسيد الألومنيوم بالإضافة إلى كبريتيد الهيدروجين، وذلك يتم عبر المعادلة الكيميائية التالية:

Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S

كبريتيد الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك

عندما يتم التفاعل الكيميائي بين مركب كبريتيد الألومنيوم مع حمض الهيدروكلوريك، فإنه يشكل كلا من مركب كبريتيد الهيدروجين ومركب كلوريد الألومنيوم، وذلك كما هو موضح بالمعادلة الكيميائية التالية:

Al2S3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2S

خصائص كبريتيد الألومنيوم بشكل عام

ما هي استخدامات كبريتيد الألومنيوم

• هناك عدة استخدامات لمركب كبريتيد الألومنيوم ومنها استخدامها من أجل إنتاج المركبات العضوية مثل الإيثانثيول والمواد الكيميائية اللازمة من أجل دباغة وصنع الورق.

• تدخل مادة كبريتيد الألومنيوم على شكل كاثودات التصنيع والتي تستخدم في بطاريات الحالة الصلبة من الليثيوم والكبريت.

• يدخل مركب كبريتيد الألومنيوم في تحضير مركب كبريتيد الهيدروجين والذي يمتلك استخدامات صناعية عديدة.

هل مركب كبريتيد الألومنيوم سام؟

هناك سؤال يتداول طرحه وهو هل من الممكن أن يسبب التعرض لمركب كبريتيد الألومنيوم خلل في جسم الانسان؟ وما التأثيرات التي قد يتعرض لها؟ في الواقع يؤدي مركب كبريتيد الألومنيوم إلى حدوث تهيج شديدًا للجلد والعين أيضا، كما وأنه من الممكن أن يسبب استنشاق الغبار أو البخار أو الأبخرة الخاصة به صعوبة في التنفس.

الآثار الصحية ومخاطر السلامة تفيد أن مركب كبريتيد الألومنيوم عبارة عن مركب شديد السمية وخطير على الصحة، حيث أنه مادة تكون سامة عن طريق الاستنشاق، ومن الممكن أن تسبب تلفًا شديدًا في الجهاز العصبي ويمكن أن يتسبب تراكمه في الجسم أيضًا في تلف الدم.

ما هو كبريتيد الألومنيوم

مركب كبريتيد الألومنيوم Al2S3 ما هو إلا مادة صلبة عديمة اللون، كما أنها مادة حساسة للرطوبة جدا، بالإضافة إلى أنها حساسة لدرجة الحرارة العالية ولديها مجموعة متنوعة من الهياكل في المرحلة البلورية وهي يتم توليفها من خلال رد الفعل المباشر للعناصر على ارتفاع درجة الحرارة، علما أن التوليف هي السمات المشتركة لمعظم الثنائيات الرئيسية في المجموعات الثالثة والخامسة 13-15 والمجموعات الثالثة والسادسة 13-16، وتكون المركبات ذات طاقة شعرية عالية.