Sülfür

Sülfür ⓘ
İsimler
	Sistematik IUPAC adı Sülfür(2-) (katkı maddesi), önerilen isim; Sülfanediid (ikame edici), yaygın değil, nadiren kullanılır, bazen organik kimyada otomatik isimlendirme yazılımı tarafından oluşturulur
Tanımlayıcılar
CAS Numarası	18496-25-8 ;
3D model (JSmol)	İnteraktif görüntü;
ChEBI	CHEBI:15138;
ChemSpider	27079 ;
PubChem CID	29109;
UNII	G15I91XETI ;
	InChI InChI=1S/S/q-2 Anahtar: UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N ;
	GÜLÜMSEMELER [S--];
Özellikler
Kimyasal formül	S2-;
Molar kütle	32,06 g-mol-1
Konjugat asit	Bisülfür
İlgili bileşikler
Diğer anyonlar	oksit; selenid; Telluride
	Aksi belirtilmedikçe, veriler standart durumdaki malzemeler için verilmiştir (25 °C [77 °F], 100 kPa'da). Bilgi kutusu referansları

Kimyada, sülfür terimi -2 yükseltgenme seviyesinde kükürt içeren kimyasal bileşiklerin birkaç tipi için kullanılır. ⓘ

Sülfür, İngilizce "sulfide" terimine karşılık geldiği için bazen hatalı olarak sülfit olarak Türkçeye çevrilir; sülfit SO₃^- iyonunun, sülfür ise S^2- iyonunun ismidir. Keza, İngilizce sulfur sözcüğünün Türkçeye kükürt yerine sülfür olarak çevrilmesi (kükürt dioksit yerine sülfür dioksit gibi) hatalıdır ve yanıltıcı olabilir. ⓘ

Hidrojen sülfür (H₂S) veya Li₂S, Na₂S, ve K₂S gibi alkali metal tuzlarının kuvvetli alkalin çözeltilerinde sülfür anyonu S^2- bulunur. Sülfür son derece baziktir, pK_a'sı 14'ten büyük olduğu için çok alkalin çözeltilerde bulunmaz, pH ~15'in (8 M NaOH) altında varlığı saptanamaz. Sülfür, iyonlaşmak yerine, sudaki hidrojen ile birleşip HS^- iyonunu oluşturur, buna hidrojen sulfür iyonu, hidrosulfür iyonu, sulfhidril iyonu, veya bisülfür iyonu denir. Daha düşük pH'lerde (<7), HS^-, H₂S yani hidrojen sülfüre dönüşür. ⓘ

Sulu çözeltilerde geçiş metallerinin katyonları, sülfür kaynakları (H₂S, NaSH, Na₂S) ile tepkiyerek katı sülfürler olarak çökelirler. Bu inorganik sülfürlerini suda çözünürlüğü çok düşüktür ve bunların çoğu minerallerle ilişkilidir. Bunun iyi bilinen bir örneği kadmiyum sarısı olarak bilinen parlak sarı boya malzemesinde kullanılan CdS'dir. Gümüşün kararması ile Ag₂S meydana gelir. Bu bileşiklere bazen tuz olarak değinilse de, aslında geçiş metal sülfürlerindeki bağ yapısı çok büyük oranda kovalenttir. Bu bağ yapısı nedeniyle bu malzemelerin yarı iletken özellikleri vardır. ⓘ

Organik kimyada "sülfür" terimi genelde C-S-C bağlantısı için kullanılabilir ama "tiyoeter" terimi daha az muğlaktır. Örneğin dimetil sülfür (CH₃-S-CH₃) adlı tiyoeter, metiltiyometan olarak da adlandırılabilir. Bazen sülfür terimi -SH fonksiyonel grubu için de kullanılabilir. Örneğin metil sülfür, CH₃-SH anlamına gelebilir. Tercih edilmesi gereken adlandırma biçimi "tiyol" veya "merkaptan" terimini içermelidir, örneğin metantiyol veya metil merkaptan gibi. ⓘ

Disülfür teriminin farklı anlamları akıl karıştırıcı olabilir. Molibdenum disülfür, +4 yükseltgenme seviyesinde molibdenum ile ilişik durumda ayrı sülfür merkezlerden oluşur. Buna karşın demir disülfür, +2 seviyesinde demir ile ilişik S₂^2-, veya S^--S^-'den oluşur. Dimetildisülfürdeki bağlar CH₃-S-S-CH₃ şeklindedir, ama karbon disülfürde S-S bağı yoktur, yapısı S=C=S şeklindedir. ⓘ

Kimyasal özellikler

Sülfür iyonu, S2-, Na₂S'nin sulu alkali çözeltilerinde bulunmaz. Bunun yerine sülfür hidrosülfüre dönüşür:

S2- + H₂O → SH- + OH- ⓘ

Bir asit ile muamele edildiğinde, sülfür tuzları hidrojen sülfüre dönüşür:

S2- + H⁺ → SH-

SH- + H⁺ → H₂S ⓘ

Sülfürün oksidasyonu karmaşık bir süreçtir. Koşullara bağlı olarak, oksidasyon elementel sülfür, polisülfürler, politiyonatlar, sülfit veya sülfat üretebilir. Metal sülfürler halojenlerle reaksiyona girerek sülfür ve metal tuzları oluşturur.

8 MgS + 8 I₂ → S₈ + 8 MgI_{2 ⓘ}

Metal türevleri

Geçiş metalleri katyonlarının sulu çözeltileri, katı sülfürleri çökeltmek için sülfür kaynakları (H₂S, NaHS, Na₂S) ile reaksiyona girer. Bu tür inorganik sülfitler tipik olarak suda çok düşük çözünürlüğe sahiptir ve çoğu aynı bileşime sahip minerallerle ilişkilidir (aşağıya bakınız). Ünlü bir örnek parlak sarı CdS veya "kadmiyum sarısı" türüdür. Gümüş üzerinde oluşan siyah kararma Ag₂S'dir. Bu türler bazen tuzlar olarak adlandırılır. Aslında, geçiş metal sülfürlerindeki bağlanma yüksek oranda kovalenttir, bu da yarı iletken özelliklerine yol açar ve bu da derin renklerle ilgilidir. Bazıları pigment olarak, güneş pillerinde ve katalizör olarak pratik uygulamalara sahiptir. Aspergillus niger mantarı ağır metal sülfürlerin çözünürleştirilmesinde rol oynar. ⓘ

Jeoloji

Birçok önemli metal cevheri sülfittir. Önemli örnekler şunlardır: argentit (gümüş sülfür), cinnabar (cıva sülfür), galen (kurşun sülfür), molibdenit (molibden sülfür), pentlandit (nikel sülfür), realgar (arsenik sülfür) ve stibnit (antimon), sfalerit (çinko sülfür) ve pirit (demir disülfür) ve kalkopirit (demir-bakır sülfür). ⓘ

Sülfürün neden olduğu korozyon

Çözünmüş serbest sülfürler (H₂S, HS- ve S2-) çelik, paslanmaz çelik ve bakır gibi birçok metalin korozyonu için çok agresif türlerdir. Sulu çözeltide bulunan sülfitler, çeliğin gerilme korozyonu çatlamasından (SCC) sorumludur ve sülfür gerilme çatlaması olarak da bilinir. Korozyon, sülfür cevheri değirmenleri, derin petrol kuyuları, ekşitilmiş petrol taşıyan boru hatları, Kraft kağıt fabrikaları gibi sülfürleri işleyen birçok endüstriyel tesiste önemli bir sorundur. ⓘ

Mikrobiyal kaynaklı korozyon (MIC) veya biyojenik sülfür korozyonu da sülfat indirgeyici bakterilerin havaya yayılan ve sülfür oksitleyici bakteriler tarafından sülfürik asit içinde oksitlenen sülfür üretmesinden kaynaklanır. Biyojenik sülfürik asit kanalizasyon malzemeleriyle reaksiyona girer ve genellikle kütle kaybına, kanalizasyon borularının çatlamasına ve nihayetinde yapısal çöküşe neden olur. Bu tür bir bozulma dünya çapında kanalizasyon sistemlerini etkileyen ve çok yüksek rehabilitasyon maliyetlerine yol açan önemli bir süreçtir. ⓘ

Sülfürün oksidasyonu ayrıca tiyosülfat (S
₂O2-
₃) Çelik ve paslanmaz çelikte ciddi çukur korozyonu sorunlarından sorumlu bir ara tür, oksidasyon daha ilerlediğinde ortam da sülfürik asit üretimi ile asitlenir. ⓘ

Organik kimya

Organik kimyada "sülfit" genellikle C-S-C bağlantısını ifade eder, ancak tiyoeter terimi daha az belirsizdir. Örneğin, tiyoeter dimetil sülfür CH₃-S-CH₃'tür. Polifenilen sülfür (aşağıya bakınız) C₆H₄S ampirik formülüne sahiptir. Bazen, sülfit terimi -SH fonksiyonel grubu içeren molekülleri ifade eder. Örneğin, metil sülfür CH₃-SH anlamına gelebilir. Bu tür SH içeren bileşikler için tercih edilen tanımlayıcı tiyol veya merkaptan, yani metanethiol veya metil merkaptan'dır. ⓘ

Disülfitler

Karışıklık "disülfür" teriminin farklı anlamlarından kaynaklanmaktadır. Molibden disülfür (MoS₂), resmi +4 oksidasyon durumundaki molibden ile birlikte (yani Mo⁴⁺ ve iki S2-) ayrılmış sülfür merkezlerinden oluşur. Diğer yandan demir disülfür (pirit, FeS₂) S2-
₂ veya -S-S- dianyonu, resmi +2 oksidasyon durumundaki iki değerlikli demir (demir iyonu: Fe²⁺) ile birliktedir. Dimetildisülfür CH₃-S-S-CH₃ kimyasal bağına sahipken, karbon disülfürün S-S bağı yoktur, S=C=S'dir (CO₂'ye benzer doğrusal molekül). Çoğu zaman kükürt kimyasında ve biyokimyada disülfür terimi, peroksit -O-O- bağının kükürt analoğuna atfedilir. Disülfit bağı (-S-S-) proteinlerin konformasyonunda ve enzimlerin katalitik aktivitesinde önemli bir rol oynar. ⓘ

Örnekler

Formül		Erime noktası (°C)	Kaynama noktası (°C)	CAS numarası ⓘ
H₂S	Hidrojen sülfür, tipik "çürük yumurta" kokusuyla karakterize edilen çok zehirli ve aşındırıcı bir gazdır.	−85.7	−60.20	7783-06-4
CdS	Kadmiyum sülfür fotosellerde kullanılabilir.	1750		1306-23-6
	Kalsiyum polisülfür ("kireç sülfür") bahçecilikte geleneksel bir mantar ilacıdır.
CS₂	Karbon disülfür, organosülfür bileşiklerinin öncüsüdür.	−111.6	46	75-15-0
PbS	Kurşun sülfür kızılötesi sensörlerde kullanılır.	1114		1314-87-0
MoS₂	Molibden disülfür, molibdenit minerali, fosil yakıtlardan sülfürü çıkarmak için bir katalizör olarak kullanılır; ayrıca yüksek sıcaklık ve yüksek basınç uygulamaları için yağlayıcı olarak.			1317-33-5
Cl-CH₂CH₂-S-CH₂CH₂-Cl	Sülfür hardal (hardal gazı), Birinci Dünya Savaşı'nda kimyasal silah olarak kullanılan bir organosülfür bileşiğidir (tiyoeter).	13–14	217	505-60-2
Ag₂S	Gümüş sülfür, gümüş kararmasında bir bileşendir.			21548-73-2
Na₂S	Sodyum sülfür, hidrat olarak, kraft kağıt üretiminde ve organosülfür bileşiklerinin öncüsü olarak kullanılır.	920	1180	1313-82-2
ZnS	Çinko sülfür, spektrumun kızılötesi kısmında lensler ve diğer optik cihazlar için kullanılır. Gümüş katkılı ZnS alfa dedektörlerinde kullanılırken, bakır izleri içeren çinko sülfür acil durum aydınlatması ve ışıklı saat kadranları için fotolüminesan şeritlerde uygulama alanına sahiptir.		1185	1314-98-3
C₆H₄S	Polifenilen sülfür, genellikle "Sulfar" olarak adlandırılan bir polimerdir. Tekrar eden birimleri sülfür (tiyoeter) bağları ile birbirine bağlanır.			26125-40-6 25212-74-2
SeS₂	Selenyum disülfür, Selsun Blue gibi kepek önleyici preparatlarda kullanılan bir antifungaldir. Sağlık ve kozmetik ürünlerinde oldukça toksik olan selenyumun varlığı genel bir sağlık ve çevre sorununu temsil etmektedir.	<100		7488-56-4
FeS₂	"Aptal altını" olarak bilinen pirit, yaygın bir mineraldir.	600		1317-66-4

Hazırlık

Sülfit bileşikleri birkaç farklı şekilde hazırlanabilir:

Elementlerin doğrudan kombinasyonu:
Örnek: Fe_(s) + S_(s) → FeS_(s)
Bir sülfatın indirgenmesi:
Örnek: MgSO_4(s) + 4C_(s) → MgS_(s) + 4CO_(g)
Çözünmeyen bir sülfürün çökelmesi:
Örnek: M²⁺ + H₂S_(g) → MS_(s) + 2H⁺_{(aq) ⓘ}

Güvenlik

Birçok metal sülfür suda o kadar çözünmez ki muhtemelen çok zehirli değildirler. Bazı metal sülfürler, mide asitleri de dahil olmak üzere güçlü bir mineral aside maruz kaldıklarında toksik hidrojen sülfür açığa çıkarırlar. ⓘ

Organik sülfürler oldukça yanıcıdır. Bir sülfür yandığında sülfür dioksit (SO₂) gazı üretir. ⓘ

Hidrojen sülfür, bazı tuzları ve neredeyse tüm organik sülfürlerin güçlü ve pis bir kokusu vardır; çürüyen biyokütle bunları açığa çıkarır. ⓘ

İsimlendirme

Geçerli IUPAC adları olan sülfanediid ve sülfit(2-) sistematik adları, sırasıyla sübstitütif ve additif adlandırmalara göre belirlenir. Bununla birlikte, sülfür adı, bağın doğasını dikkate almayan bileşimsel IUPAC adlandırmasında da kullanılır. Bu tür adlandırmaya örnek olarak, sülfür iyonu içermeyen selenyum disülfür ve titanyum sülfür verilebilir. ⓘ