סולפט

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
סולפט
Sulfate-3D-vdW.pngSulfate-ion-2D-dimensions.png
פרטים
שם סיסטמטי Sulfate
שמות נוספים Sulphate
נוסחה כימית 2−SO4
מסה מולקולרית g/mol‏ 96.06
מספר CAS 14808-79-8

בכימיה אי-אורגנית, סולפט (בעברית: גופרה) הוא מלח של חומצה גופרתית.

תכונות כימיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

יון הסולפט הוא אניון רב-אטומי (פוליאטומי), בעל נוסחת המבנה 2−SO4 ומשקל מולקולרי 96.06 דלטון; הוא מורכב מאטום גופרית מרכזי, המוקף ארבעה אטומי חמצן שקולים (אקוויולנטיים) בתצורה טטרהדרלית. יון הסולפט נושא מטען שלילי 2-, והוא הבסיס המצומד של יון הביסולפט (מימן סולפט) HSO4, שהוא בעצמו הבסיס המצומד של חומצה גופרתית, H2SO4. סולפטים אורגניים, כמו דימתיל סולפט, הן תרכובות קוולנטיות, אסטרים של חומצה גופרתית.

הכנה[עריכת קוד מקור | עריכה]

גבישי הידרט של נחושת גופרתית

קיימות מספר שיטות להכנת סולפטים יוניים, ביניהן:[1]

תכונות[עריכת קוד מקור | עריכה]

קיימות דוגמאות רבות לסולפטים יוניים, ולרבים מהם מסיסות גבוהה במים. בין היוצאים מן הכלל ניתן למנות את סידן סולפט, סטרונציום סולפט ובריום סולפט, להם מסיסות נמוכה. תרכובת הבריום שימושית במיוחד לאנליזה גרווימטרית של סולפט: מוסיפים, לדוגמה, תמיסת בריום כלוריד לתמיסה שאולי מכילה יוני סולפט. הופעת משקע לבן, בריום סולפט, מעידה על נוכחות יוני סולפט בתמיסה (ייתכנו גם משקעים אחרים, ולכן זו אינה בדיקה חד משמעית). בעזרת סינון, ייבוש ושקילת המשקע ניתן למצוא את ריכוז הסולפט בתמיסה.

יון הסולפט יכול להגיב כליגנד, וליצור קשר אטום חמצן אחד (ליגנד מונודנטטי) או שניים (בידנטטי), בתור קלאטור או גשר.[1] דוגמה לכך היא הקומפלקס המתכתי הנייטרלי PtSO4P(C6H5)32, בו יון הסולפט פועל כליגנד בידינטטי. לקשר המתכת-חמצן בקומפלקסי סולפט אופי קוולנטי משמעותי.

מבנה וקישור[עריכת קוד מקור | עריכה]

גבישי ברזל גופרתי שבע-הידראט

אורך הקשר חמצן-גופרית הוא 149 פיקומטר, והוא קצר מהצפוי עבור קשר S-O יחיד; לדוגמה, אורכי הקשר בחומצה גופרתית הם 157 פיקומטר לקשר S-OH. הגאומטריה הטטרהדרלית של היון תואמת לצפוי על פי מודל VSEPR.

גילברט לואיס היה הראשון לתאר את הקישור במולקולה במונחים מודרניים, במאמר פורץ דרך משנת 1916. במאמר תיאר את הקישור במונחים של שמיניית (אוקטט) אלקטרונים סביב כל אטום (כלומר, ללא קשרים כפולים) ועם מטען פורמלי של 2+ על אטום הגופרית.[2]

מאוחר יותר השתמש לינוס פאולינג בתאוריית קשר ערכיות להציע כי לשני מצבי הרזוננס העיקריים שני קשרי π המערבים אורביטלי d. ההגיון מאחורי הצעה זו היה שבצורה זו מוקטן המטען על אטום הגופרית, בהתאם לעקרון האלקטרונייטרליות שניסח.[3] לפי פאולינג, האופי החלקי של קשר כפול הוא העומד מאחורי האורך הקצר יחסית של קשר החמצן-גופרית.

השימוש שעשה פאולינג באורביטלי d עורר דיון בשאלת החשיבות היחסית של קישור π וקוטביות קשרים (משיכה אלקטרוסטטית) בתור גורמים לקיצור הקשר S-O. תוצאת הדיון הייתה הסכמה רחבה שאורביטלי d משחקים תפקיד, אך חשיבותם פחותה ממה שחשב פאולינג.[4][5] התיאור הנפוץ מערב קשרי pπ - dπ, כפי שהציע לראשונה D.W.J Cruickshank - בתיאור זה אוביטלי p מאוכלסים במלואם של אטום החמצן עוברים חפיפה עם אורביטלי d ריקים של אטום הגופרית (בעיקר אורביטלי dz2 ו-dx2-y2).[6] בתיאור זה יש אופי π מסוים לקשרים, אך לקשר אופי יוני משמעותי. הסבר זה מוצג בכמה ספרי לימוד עכשוויים.[6][1] התיאור של פאולינג עבור סולפט ותרכובות קבוצה ראשית וחמצן אחרות מוצג גם הוא בספרי לימוד רבים.[6][1]

שימושים[עריכת קוד מקור | עריכה]

גבישי אלום

לסולפטים תפקיד חשוב בתעשייה הכימית ובמערכות ביולוגיות. לדוגמה:

היסטוריה[עריכת קוד מקור | עריכה]

מספר סולפטים היו ידועים לאלכימאים. מלחי ויטריול, מלטינית vitreolum, "זכוכיתי", נקראו בשם זה כיוון שהיו הגבישים השקופים הראשונים שהתגלו.[7] ויטריול ירוק הוא ברזל גופרתי שבע-הידרט FeSO4·7H2O; ויטריול כחול הוא נחושת גופרתית חמש-הידרט CuSO4·5H2O ו-ויטריול לבן הוא אבץ גופרתי שבע-הידרט ZnSO4·7H2O. אלום הוא דו-סולפט בעל נוסחת המבנה K2Al2(SO4)4·24H2O, ושיחק תפקיד חשוב בהתפתחות התעשייה הכימית.

השפעות סביבתיות[עריכת קוד מקור | עריכה]

סולפטים מופיעים באוויר בצורת חלקיקים מיקרוסקופיים (אירוסולים), ומקורם בבעירה של דלק מאובנים וביומסה. בין השאר, הם מגבירים את חומציות האטמוספירה, ויוצרים גשם חומצי.

השפעות אקלימיות עיקריות[עריכת קוד מקור | עריכה]

ההשפעה הישירה העיקרית של סולפטים על האקלים נובעת מפיזור האור, כלומר הגברה אפקטיבית של האלבדו של כדור הארץ. האפקט מובן היטב, יחסית, ומוביל לקירור ברמה של כ-0.5W/m2 ביחס לרמות קדם-תעשייתיות.[8] אפקט זה מקזז במידת מה את אפקט החימום של גזי חממה, שערכו בערך 2.4W/m2 . האפקט אינו-אחיד בכדור הארץ, ומתרכז בעיקר באזורים במורד הרוח מריכוזי תעשייה.

קיימות גם השפעות עקיפות. הראשונה מכונה אפקט טאומי. חלקיקי סולפט יכולים לפעול כמרכזי התגרענות לעננים, דבר המוביל למספר רב יותר של טיפות מים קטנות יותר. טיפות קטנות רבות מפזרות אור ביעילות רבה ממעט טיפות גדולות.

ההשפעה העקיפה השנייה היא למעשה המשך של ההשפעה הראשונה. הוצע שהשפעה זו כוללת הפחתת טפטוף, הגברת גובה העננים,[9] עידוד היווצרות עננים ברמת לחות נמוכה, וזמני חיים ארוכים יותר לעננים.[10] קיימות גם השפעות כימיות, כמו המסה של גזים מסיסים וחומרים קשי-תמס, הפחתת מתח פנים על ידי תרכובות אורגניות ועוד. אלה כלולות באפקט השני, ולמעשה מגבירות את הראשון.[11]

ככל הנראה, להשפעות העקיפות אפקט קירור, ייתכן עד לעוצמה של 2W/m2, למרות שאי-הודאות גדולה מאוד. לכן הסולפטים מוזכרים לעתים קרובות כאחראים (חלקיים, לפחות) לתופעת העמעום העולמי, שייתכן שקיזזה חלקית את השפעות ההתחממות העולמית.

תחמוצות גופרית יוניות אחרות (אוקסואניונים)[עריכת קוד מקור | עריכה]

שם נוסחת מבנה
פרוקסומונוסולפט 2−SO5
סולפט 2−SO4
סולפיט 2−SO3
פרוקסודיסולפט 2−S2O8
פירוסולפט 2−S2O7
דיתיונט 2−S2O6
מטאביסולפיט 2−S2O5
דיתיוניט 2−S2O4
תיוסולפט 2−S2O3
טטרתיונט 2−S4O6

ראו גם[עריכת קוד מקור | עריכה]

הערות שוליים[עריכת קוד מקור | עריכה]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  2. ^ The Atom and the Molecule by Gilbert N. Lewis Journal of the American Chemical Society Volume 38, 1916, pages 762-786
  3. ^ The modern theory of valency Linus Pauling J. Chem. Soc., 1948, 1461 - 1467,
  4. ^ C. A. Coulson, Nature, 221, 1106 (1969)
  5. ^ K. A. R. Mitchell, Chem. Rev., 69, 157 (1969)
  6. ^ 6.0 6.1 6.2 Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey (1966). Advanced Inorganic Chemistry (2d Edn.). New York:Wiley.
  7. ^ Inorganic and Theoretical Chemistry F.Sherwood Taylor 6th Edition (1942) William Heinemann
  8. ^ Figure 3: The global mean radiative forcing of the climate system for the year 2000, relative to 1750. Climate Change 2001: Working Group I: The Scientific Basis. IPCC.
  9. ^ Pincus & Baker 1994
  10. ^ Albrecht 1989
  11. ^ Chemical Amplification (or dampening) of the Twomey Effect: Conditions derived from droplet activation theory. T.A. Rissman, A. Nenes, J.H. Seinfeld.