الكبريتات (Sulfates) هي فئة واسعة من المركّبات الكيميائية التي تحتوي في بنيتها الأساسية على أيون الكبريتات ذي الصيغة:
يتكوّن هذا الأيون من ذرة كبريت مركزية مرتبطة بأربع ذرات أكسجين بروابط ذات ترتيب رباعي السطوح (Tetrahedral). وتُعادِل الشحنة السالبة الثنائية لأيون الكبريتات عادةً بواسطة كاتيونات فلزية مثل الصوديوم (Na⁺)، الكالسيوم (Ca²⁺)، الحديد (Fe²⁺) أو بواسطة مجموعة الأمونيوم (NH₄⁺)، مما يؤدي إلى تكوين أملاح الكبريتات المختلفة.
من الناحية التاريخية، عُرفت الكبريتات منذ القدم على شكل الشَّبّة (Alum)، واستُخدمت في صناعات الصباغة، دباغة الجلود، ومعالجة المياه. أمّا في العصر الحديث، فتوجد الكبريتات طبيعيًا في معادن مثل الجبس
والأنهيدريت
والباريت
كما تنتشر أيضًا في المياه الطبيعية، والتربة، وحتى الغلاف الجوي على شكل جسيمات عالقة (Aerosols).
المعروفة باسم الزاج الأزرق، والتي تُعد من أشهر وأهم أملاح الكبريتات استخدامًا في المجالات الصناعية والزراعية.
تُعَدّ الاستخدامات الصناعية واليومية للكبريتات واسعة ومتعددة، ومن أهمها:
الزراعة:
تُستَخدم كبريتات الأمونيوم وكبريتات البوتاسيوم كأسمدة نيتروجينية وبوتاسية لتحسين نمو النباتات وزيادة الإنتاج الزراعي.
صناعة البناء والتشييد:
تُستَخدم كبريتات الكالسيوم (الجبس) في إنتاج الألواح الجبسية وصناعة الأسمنت ومواد البناء المختلفة.
المنظفات ومواد الغسيل:
يُستخدم سلفات لوريل إيثر الصوديوم (SLES) كمادة خافضة للتوتر السطحي (Surfactant) في الشامبو، وسائل غسل الأواني، ومنتجات التنظيف.
الطب والصناعات الدوائية:
تُستَخدم كبريتات الزنك في مكملات الزنك الغذائية، كما تُستَخدم كبريتات النحاس كمبيد فطري ومضاد للطحالب، بينما تُستَخدم كبريتات المغنيسيوم (ملح إبسوم) لتخفيف الإجهاد والتعب العضلي.
معالجة المياه:
يُستخدم الشَّبّ (كبريتات الألومنيوم) كمادة مُخثِّرة (Coagulant) لإزالة الجسيمات العالقة وتنقية مياه الشرب والمياه الصناعية.
تُعَدّ الكبريتات (Sulfates) واحدةً من أوسع وأكثر مجموعات المركّبات الأيونية انتشارًا واستخدامًا في الكيمياء غير العضوية. وفيما يلي، نتناول بمزيد من التحليل والاهتمام التفصيلي الجوانب المرتبطة بـ البنية التركيبية، والسلوك الكيميائي، والمصادر الطبيعية، والتطبيقات الصناعية المتخصصة، إضافةً إلى التحديات البيئية المرتبطة بالكبريتات.
تتكوّن الكبريتات في الغالب نتيجة أكسدة الكبريتيدات (مثل البيريت FeS₂) في وجود الأكسجين والماء. ويحدث هذا التفاعل في الطبيعة على هيئة تجوية الصخور، مما يؤدي إلى تكوّن حمض الكبريتيك وأملاح الكبريتات المختلفة.
وتوجد العديد من المعادن الكبريتاتية في الطبيعة، ومن أبرزها:
الجبس (Gypsum – CaSO₄·2H₂O):
وهو المصدر الرئيسي لاستخراج الجبس المستخدم في مواد البناء.
الأنهيدريت (Anhydrite – CaSO₄):
الشكل اللامائي من الجبس، ويتميّز بثباته في البيئات الجافة.
الميرابيليت (Mirabilite – Na₂SO₄·10H₂O):
يوجد في البحيرات المالحة والمناطق القاحلة، ويُعد مصدراً طبيعياً لكبريتات الصوديوم.
الباريت (Barite – BaSO₄):
يُستخدم كعامل تثقيل في عمليات حفر آبار النفط والغاز بسبب كثافته العالية.
