في الكيمياء إن مركب كبريتيد الهيدروجين وفي الإنجليزية (sulfane) عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي يتكون من عنصر الهيدروجين وعنصر الكبريت، يمتلك الصيغة الكيميائية أو الجزيئية التالية: (H2S)، وكبريتيد الهيدروجين غاز عديم اللون قابل للاشتعال وله رائحة مميزة للبيض الفاسد ومن المعروف عادة باسم غاز المجاري، والرطوبة الناتجة عن الرائحة الكريهة يمكن للناس شمها عند مستويات منخفضة.
كبريتيد الهيدروجين
يظهر مركب كبريتيد الهيدروجين على شكل غاز عديم اللون له رائحة قوية من البيض الفاسد، يمتلك نقطة الغليان -60.2 درجة مئوية، يُشحن كسائل محصور تحت ضغط البخار الخاص به، يمتلك كثافة (السائلة) 8.3 رطل لكل جالون، يمكن أن يؤدي التلامس مع السائل غير المحصور إلى قضمة الصقيع عن طريق التبريد بالتبخير، والغاز شديد السمية عن طريق الاستنشاق، يرهق حاسة الشم التي لا يمكن الاعتماد عليها للتحذير من استمرار وجود الغاز، كما قد يؤدي التعرض المطول للحاويات المغلقة للحرارة إلى تمزقها وانطلاقها بشدة.
إلى جانب ذلك فقد يتواجد كبريتيد الهيدروجين (H2S) بصورة طبيعية في كلا من البترول الخام والغاز الطبيعي، بالإضافة إلى الغازات البركانية والينابيع الساخنة، يمكن أن ينتج أيضًا عن الانهيار البكتيري للمواد العضوية، كما أنه ينتج من فضلات الإنسان والحيوان، إذ تنتج البكتيريا الموجودة في فمك وجهازك الهضمي هذه المادة باستخدام مواد تحلل البكتيريا التي تتضمن كلا من البروتينات بنوعيها نباتية أو حيوانية، ومن الممكن أن ينتج (H2S) أيضًا من الأنشطة الصناعية مثل عملية معالجة الأغذية ومصانع ورق الكرافت بالإضافة إلى المدابغ ومصافي البترول وغيرها.
خصائص كبريتيد الهيدروجين
- هناك أدلة على أن كبريتيد الهيدروجين يعمل كمحدد عصبي ومرتخي للعضلات الملساء، على مدى العقد الماضي كان هناك إجماع متزايد على أن كبريتيد الهيدروجين يعمل كمواد منتجة داخليًا مع وظائف فسيولوجية مهمة، يتم امتصاص كبريتيد الهيدروجين من خلال الجلد والرئة وبطانة الجهاز الهضمي، وقد يتم احتجاز بعض الكبريتيد بواسطة ثاني كبريتيد طبيعي في مجرى الدم، يُفرز البعض أيضًا عن طريق الكبريتيد في البراز، وفي مكان العمل يبدو أن الرئة وليس الجلد هي الطريق الأساسي للامتصاص، تشير نتائج دراسات استنشاق الحيوانات إلى أن كبريتيد الهيدروجين موزع على نطاق واسع في الجسم وبشكل أساسي في الدماغ والكبد والكلى والبنكرياس والأمعاء الدقيقة.
- اقترحت الدراسات الحديثة أيضًا أن كبريتيد الهيدروجين قد يعمل كموسع للأوعية، داخل الجسم يتم استقلاب كبريتيد الهيدروجين عن طريق الأكسدة والتفاعل مع البروتينات المحتوية على المعادن أو ثاني كبريتيد، وفي الدم يرتبط الغاز بكبريتيد قلوي، ويتم إفراز أنيون هيدرو كبريتيد عن طريق كل من الرئتين والبول، ويتداخل كبريتيد الهيدروجين مع وظيفة إنزيمات الأكسدة وبشكل أساسي نظام أوكسيديز السيتوكروم مما يؤدي إلى نقص الأكسجة.
واستنتج الباحثون أن تقاربات السيانيد والكبريتيد لموقع الارتباط على السيتوكروم سي أوكسيديز، والخطوة النهائية لنقل الإلكترون كانت من نفس الحجم، لا يعتبر كبريتيد الهيدروجين سمًا تراكميًا لأنه يتأكسد بسرعة إلى كبريتات، والتي تفرز بسهولة عن طريق الكلى.
- يتم إنتاج كبريتيد الهيدروجين بشكل طبيعي عن طريق تحلل المواد العضوية ويتم إطلاقه من حمأة الصرف الصحي والسماد السائل والينابيع الساخنة الكبريتية والغاز الطبيعي، علما أنه عبارة عن منتج ثانوي للعديد من العمليات الصناعية بما في ذلك تكرير البترول والدباغة والتعدين ومعالجة لب الخشب وتصنيع الحرير الصناعي ومعالجة بنجر السكر ورصف الأسفلت الساخن، ويستخدم كبريتيد الهيدروجين لإنتاج عنصر الكبريت وحمض الكبريتيك والماء الثقيل للمفاعلات النووية.
- يتشكل كبريتيد الهيدروجين عند إدخال الهيدروجين في الكبريت عند 350 درجة مئوية مع أو بدون عامل محفز (مثل البوكسيت وسيليكات الألومنيوم وموليبدات الكوبالت، كما يساعد الضغط العالي في التفاعل، في الإنتاج الصناعي لكبريتيد الهيدروجين يحدث التفاعل عند 450 درجة مئوية و 0.7 ميجا باسكال، ويفصل كبريتيد الهيدروجين عن بخار الكبريت عن طريق تبريد وتصلب الكبريت على جدران المبادل الحراري، ويتم تبريد المبادل وتسخينه بالتناوب لإعادة الصهر والتخلص من رواسب الكبريت.
- إلى جانب ذلك فقد يتفاعل الكبريت مع الميثان لتكوين خليط من كبريتيد الهيدروجين وثاني كبريتيد الكربون، ويمكن تحلل ثاني كبريتيد الكربون، مما يعطي كبريتيد الهيدروجين الإضافي، مع وجود ألكانات أعلى (> C10) ذات ضغط بخار منخفض يحدث التفاعل عند 200-300 درجة مئوية، كما يتم الحصول على كبريتيد الهيدروجين من الغاز: 1. مباشرة إذا كانت نسبته وثاني أكسيد الكربون عالية بما يكفي لإعطاء غاز حمضي بالمحتوى المطلوب من كبريتيد الهيدروجين (80-90 بالحجم٪) أو في حالة استخدام عملية تحلية انتقائية، 2. بعد معالجة إضافية يتكون من إعادة معالجة انتقائية (النقاء المرغوب ، 90-95٪) أو الضغط والتقطير اللاحق (الحد الأدنى من النقاوة 99.5٪).
- يوجد كبريتيد الهيدروجين أيضًا بشكل طبيعي في المجاري وحفر السماد ومياه الآبار وآبار النفط والغاز والبراكين، نظرًا لأنه أثقل من الهواء فإنه من الممكن أن يتجمع كبريتيد الهيدروجين في مساحات منخفضة ومغلقة مثل غرف التفتيش والمجاري وأقبية الهاتف تحت الأرض، وجودها يجعل العمل في الأماكن الضيقة خطيرًا للغاية.
استخدامات كبريتيد الهيدروجين
- يستخدم كبريتيد الهيدروجين في العديد من الصناعات، على سبيل المثال يتم استخدامه لإنتاج المنسوجات، وتتضمن بعض أمثلة العمال المعرضين لخطر التعرض لكبريتيد الهيدروجين ما يلي: عمال المصانع في المصانع التي يتم فيها تصنيع المنسوجات الحريرية، عمال البترول والغاز الطبيعي المشاركون في الحفر والتكرير، العاملون في صناعات معالجة مياه الصرف الصحي، العمال الزراعيون في المزارع التي بها حفر لتخزين السماد الطبيعي أو مدافن قمامة.
- يستخدم كبريتيد الهيدروجين أو ينتج في عدد من الصناعات مثل تكرير النفط والغاز والتعدين ودباغة الجلود ومعالجة اللب والورق وتصنيع رايون، والتطبيق الصناعي الأكثر شيوعًا لكبريتيد الهيدروجين هو إنتاج المركبات العضوية بوظيفة ثيول (أي RSH، حيث R عبارة عن مجموعة هيدروكربونية) أو مجموعة ثيول ووظيفة أخرى (مثل الكحول والحمض)، وتصل بعض المحفزات إلى أقصى نشاط لها فقط عندما تكون المعادن المكونة لها في شكل كبريتيد (على سبيل المثال محفزات المعالجة بالهيدروجين المستخدمة في تكرير النفط).
- يسمح الكبريت السطحي للمعادن بكبريتيد الهيدروجين بتعديل خواصها الفيزيائية أو الكيميائية، ويستخدم كبريتيد الهيدروجين لتخميل جدران المفاعلات التي تعمل عند درجة حرارة عالية في العمليات البتروكيماوية مثل التكسير بالبخار والألكلة الهيدروجينية، ويمنع هذا العلاج التفاعلات الثانوية المرغوبة، وهناك استخدام آخر لكبريتيد الهيدروجين هو تكوين طبقة من الكبريتيد على سطح أسلاك أو ألواح فولاذية يتم طلاءها بالطلاء أو البلاستيك، ويحمي هذا العلاج الطلاء أو يحسن من تأثير المواد اللاصقة الأولية.
