الشب

كانت الصحراء الغربية لمصر مصدرًا رئيسيًا لبدائل الشب في العصور القديمة. وكانت هذه المتبخرات تتكون أساسًا من _FeAl₂ ( SO₄ ₎ ₄ _· 22H₂O ، _و MgAl₂ ( SO₄ ₎ ₄ _· 22H₂O ، و NaAl (SO₄ _{) ₂ ·} 6H₂O _{، و} MgSO₄ · 7H₂O _، و Al₂ ( SO₄ ₎ ₃ _· 17H₂O . [ ^{3 ] [ 4} _] ^وقد ذكر المؤرخ اليوناني القديم هيرودوت _{الشب المصري} كسلعة ^{قيّمة في} كتابه " التاريخ " . [ ^{5 ]}

تشير الأدلة الأثرية إلى إنتاج شب البوتاسيوم من الألونيت في جزيرة ليسبوس . ^{[ 6 ]} هُجر الموقع خلال  القرن السابع  الميلادي، لكن تاريخه يعود على الأقل إلى  القرن الثاني الميلادي. ويبدو أن الشب  الأصلي من جزيرة ميلوس كان خليطًا يتكون أساسًا من الألونوجين ( _Al₂ ( SO₄ ₎ ₃ _· 17H₂O ) مع شب البوتاسيوم وكبريتات أخرى بكميات ضئيلة _. ^{[ 7 ]}

ورد وصف مفصل لمادة تسمى الألومين في كتاب التاريخ الطبيعي للرومان بليني الأكبر . ^{[ 8 ]}

بمقارنة وصف بليني مع وصف ديوسقوريدس (στυπτηρία) لـ stypteria ، ^{[ 9 ]} يتضح أنهما متطابقان. يخبرنا بليني أن شكلاً من أشكال الشبّ وُجد طبيعياً في الأرض، ويسميه salsugoterrae .

كتب بليني أن موادًا مختلفة كانت تُعرف باسم الشب ، لكنها جميعًا كانت تتسم بدرجة معينة من القابضية ، وكانت تُستخدم جميعها في الصباغة والطب. وذكر بليني أن هناك نوعًا آخر من الشب أطلق عليه الإغريق القدماء اسم "شيستون "، وهو "ينقسم إلى خيوط بيضاء اللون". ^{[ 8 ]} من اسم "شيستون " وطريقة تكوينه، يبدو أن هذا النوع هو الملح الذي يتكون تلقائيًا على بعض المعادن المالحة، مثل صخر الشب والصخر الزيتي ، ويتكون أساسًا من كبريتات الحديد والألومنيوم. كان أحد أنواع الشب سائلًا، وكان عرضة للغش؛ لكن عندما يكون نقيًا، كان يتميز بخاصية السواد عند إضافته إلى عصير الرمان . ويبدو أن هذه الخاصية تميز محلول كبريتات الحديد ^{الثنائي} في الماء؛ أما محلول الشب العادي (البوتاسيوم) فلا يمتلك مثل هذه الخاصية. كان التلوث بكبريتات الحديد أمرًا مكروهًا بشدة، إذ يُؤدي إلى تغميق ألوان الصبغة وإضعافها. وفي بعض المناطق، ربما كانت كبريتات الحديد غير متوفرة، لذا كان الملح أبيض اللون، وكان مناسبًا، وفقًا لبلينيوس، لصبغ الألوان الزاهية.

يصف بليني عدة أنواع أخرى من الشب، لكن لم يتضح ماهية هذه المعادن. إذن، لم يكن الشب عند القدماء دائمًا شب البوتاسيوم، ولا حتى كبريتات الألومنيوم القلوية. ^{[ 10 ] :  766-767}

يتميز كل من الشبّ والزاج الأخضر (كبريتات الحديد) بمذاق حلو وقابض، وقد تداخلت استخداماتهما. ولذلك، يبدو أن الكيميائيين وغيرهم من الكتّاب لم يميّزوا بدقة بين هذين الملحين خلال العصور الوسطى . ففي كتابات الكيميائيين ، نجد كلمات مثل "misy" و "sory" و "chalcanthum" تُطلق على كليهما؛ كما أن اسم "atramentum sutorium" ، الذي يُفترض أن يقتصر على الزاج الأخضر، يُطلق بشكل عشوائي على كليهما.

كان الشبّ أكثر المواد المثبتة (المادة المستخدمة لتثبيت الأصباغ على الأقمشة) شيوعًا في صناعة الصباغة، وخاصة في الدول الإسلامية، خلال ^العصور الوسطى . وكان المصدر الرئيسي لصادرات منطقة تشاد ، ومنها كان يُنقل إلى أسواق مصر والمغرب ، ثم إلى أوروبا . وُجدت مصادر أقل أهمية في مصر واليمن . [ ^{11 ]}

خلال أوائل القرن الثامن عشر، ادعى جي إي ستال أن تفاعل حمض الكبريتيك مع الحجر الجيري ينتج نوعًا من الشب. ^{[ 12 ] [ أ ] [ ب ] [ 13 ]} وسرعان ما صحح يوهان هاينريش بوت وأندرياس سيغيسموند مارغراف هذا الخطأ ، حيث أثبتا أن الراسب الناتج عن سكب القلوي في محلول الشب، أي الألومينا ، يختلف تمامًا عن الجير والطباشير ، وهو أحد مكونات الطين الشائع . ^{[ 14 ] [ ج ] [ 15 ] : 41-66}

أظهر مارغراف أيضًا أنه يمكن الحصول على بلورات مثالية ذات خصائص الشبّ عن طريق إذابة الألومينا في حمض الكبريتيك وإضافة البوتاس أو الأمونيا إلى المحلول المركز. ^{[ 10 ] : 766 [ 15 ] : 31-40.} في عام 1767، لاحظ توربيرن بيرغمان الحاجة إلى كبريتات البوتاسيوم أو الأمونيوم لتحويل كبريتات الألومنيوم إلى شب، بينما لا يُجدي استخدام الصوديوم أو الكالسيوم نفعًا. ^{[ 16 ] [ د ] [ 10 ] : 766}

تم تحديد تركيبة الشب الشائع نهائيًا على يد ^لويس فوكلين عام ١٧٩٧. وبمجرد أن اكتشف مارتن كلابروث وجود البوتاسيوم في الليوسيت والليبيدوليت ، [ ^{١٧ ] [ ١٨ ] [ هـ ]} أثبت فوكلين أن الشب الشائع ملح مزدوج ، يتكون من حمض الكبريتيك والألومينا والبوتاس. ^{[ ١٩ ]} وفي المجلد نفسه من المجلة، نشر شابتال تحليلًا لأربعة أنواع مختلفة من الشب، وهي: الشب الروماني، والشب الشامي، والشب البريطاني، ونوع من الشب صنعه بنفسه، ^{[ ٢٠ ]} مؤكدًا بذلك نتيجة فوكلين . ^{[ ١٠ ]}

تتبلور الشبّات في أحد ثلاثة هياكل بلورية مختلفة. تُسمى هذه الأنواع ألفا، وبيتا، وجاما من الشبّات. نُشرت أولى صور الهياكل البلورية للشبّات باستخدام الأشعة السينية عام 1927 على يد جيمس إم. كورك ولورانس براغ ، واستُخدمت لتطوير تقنية استعادة الطور المعروفة باسم الاستبدال المتماثل . ^{[ 22 ]}

تختلف قابلية ذوبان أنواع الشب المختلفة في الماء اختلافًا كبيرًا، حيث يذوب شب الصوديوم بسهولة، بينما يذوب شب السيزيوم وشب الروبيديوم بشكل طفيف فقط. يوضح الجدول التالي قابلية الذوبان المختلفة. ^{[ 10 ] : 767}

عند درجة الحرارة T  ، يذوب 100 جزء من الماء:

تي	شب الأمونيوم	شب البوتاسيوم	شب الروبيديوم	شب السيزيوم
0  درجة مئوية	2.62	3.90	0.71	0.19 0
10  درجة مئوية	4.50	9.52	1.09	0.29 0
50  درجة مئوية	15.9 0	44.11	4.98	1.235
80  درجة مئوية	35.20	134.47	21.60	5.29 0
100  درجة مئوية	70.83	357.48	-	-

استُخدمت الشبّات المصنوعة من الألومنيوم منذ القدم، ولا تزال ذات أهمية بالغة في العديد من العمليات الصناعية. يُعدّ شب البوتاسيوم أكثر أنواع الشبّات استخدامًا . وقد استُخدم منذ القدم كمادة مُرَسِّبة لتصفية السوائل العكرة، وكمادة مُثَبِّتة (أو رابطة) في الصباغة والدباغة . ولا يزال يُستخدم على نطاق واسع في معالجة المياه ، وفي الطب، ومستحضرات التجميل (في مزيلات العرق )، وفي تحضير الطعام (في مسحوق الخبز والتخليل )، وفي صناعة الورق والقماش المقاوم للحريق.

يُستخدم الشبّ كمادة قابضة (لإيقاف النزيف) في أقلام قابضة متوفرة في الصيدليات. كما تُستخدم قوالب الشبّ، المتوفرة في صالونات الحلاقة ومتاجر ملابس الرجال، لوقف النزيف الناتج عن جروح الحلاقة؛ ^{[ 23 ]} وكمادة قابضة .

يُستخدم مسحوق الشب أيضاً في الطب التقليدي في جنوب شرق آسيا لعلاج الجروح والقروح المفتوحة. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

يمكن استخدام قالب الشب مباشرةً كمزيل عرق (مضاد للتعرق) خالٍ من العطور، ويُباع الشب المعدني غير المُعالَج في الأسواق الهندية لهذا الغرض. في جميع أنحاء جنوب شرق آسيا الجزرية ، يُعرف شب البوتاسيوم باسم "تاواس" وله استخدامات عديدة، فهو يُستخدم كمزيل عرق ومضاد للتعرق تقليدي. عادةً ما تُطحن البلورات إلى مسحوق ناعم قبل الاستخدام. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

في بريطانيا، استُخدم الشبّ كوسيلة لحفظ الدقيق وتبييضه. استخدم الخبازون كميات قليلة منه لصنع خبز المانشيه الأبيض الفاخر الذي كان يُصنع للأثرياء. وفي أوقات شحّ المحاصيل، كانوا يُضيفون المزيد من الشبّ. في عام ١٧٥٨، حظرت الحكومة البريطانية استخدام الشبّ في الخبز، على الرغم من أن بعض الخبازين استمروا في استخدامه، واستمرّ كثير من الناس في طلب الخبز الأبيض المغشوش بالشبّ. ^{[ ٢٦ ]}

خلال القرن التاسع عشر، استُخدم الشبّ مع مواد أخرى كالجص لغشّ بعض المنتجات الغذائية، وخاصة الخبز. استُخدم الشبّ لجعل الدقيق منخفض الجودة يبدو أكثر بياضًا، مما سمح للمنتجين بتقليل تكلفة إنتاج الدقيق الأبيض. ولأنه يحتفظ بالماء، فإنه يجعل الخبز أثقل، مما يعني أن التجار يستطيعون بيعه بسعر أعلى في متاجرهم. وقد تصل كمية الشبّ الموجودة في كل رغيف خبز إلى تركيزات سامة للإنسان وتسبب إسهالًا مزمنًا ، قد يؤدي إلى وفاة الأطفال الصغار. ^{[ 27 ]}

يستخدم الشب كمادة مثبتة في المنسوجات التقليدية؛ ^{[ 28 ]} بالنسبة للفن الياباني التقليدي ، تم إذابة الشب والغراء الحيواني في الماء، مما أدى إلى تكوين سائل يُعرف باسم دوسا ( باليابانية :礬水)، ويستخدم كطبقة أساسية لتجهيز الورق .

في إندونيسيا والفلبين ، استُخدمت محاليل من ^السماد والملح والبورق والأصباغ العضوية لتغيير لون الحلي الذهبية . [ ^{29 ]}

يستخدم صائغو المجوهرات وفنيو الآلات الشبّ، على شكل كبريتات البوتاسيوم والألومنيوم أو كبريتات الأمونيوم والألومنيوم في حمام مركز من الماء الساخن، بشكل منتظم لإذابة رؤوس المثاقب الفولاذية الصلبة التي انكسرت من قطع مصنوعة من الألومنيوم والنحاس والنحاس الأصفر والذهب (بأي عيار) والفضة (بنوعيها الإسترليني والنفيس) والفولاذ المقاوم للصدأ. وذلك لأن الشبّ لا يتفاعل كيميائيًا بشكل ملحوظ مع أي من هذه المعادن، ولكنه يُسبب تآكل الفولاذ الكربوني. عند تسخين خليط الشبّ الذي يحتوي على قطعة عمل عالق بها رأس مثقاب، إذا كان رأس المثقاب صغيرًا بما يكفي، فإنه يُمكن إذابته أو إزالته في غضون ساعات. ^{[ 30 ]}

في الفلبين، كان الكهنة ( بابايلان ) يحرقون بلورات الشب ويتركونها تقطر في حوض ماء للتنبؤ . كما يُستخدم الشب في طقوس أخرى في الديانات الروحانية ( أنيتو) في الجزر. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ]}

تُعرف أيضًا مركبات الشب السيلينيوم أو السيلينات التي تحتوي على السيلينيوم بدلاً من الكبريت في أنيون الكبريتات ، مما ينتج عنه السيلينات ( SeO 2− 4 ). ^{[ 36 ]} وهي عوامل مؤكسدة قوية .

في بعض الحالات، قد تحدث محاليل صلبة من الشب مع كاتيونات أحادية التكافؤ وثلاثية التكافؤ مختلفة.

بالإضافة إلى الشبّات، وهي مركبات ثنائية عشرية الهيدرات، توجد كبريتات وسيلينات مزدوجة لأيونات أحادية وثلاثية التكافؤ بدرجات ترطيب مختلفة. ويمكن الإشارة إلى هذه المواد أيضًا باسم الشبّات، بما في ذلك الشبّات أحادية عشرية الهيدرات مثل المندوزيت والكالينيت ، والشبّات سداسية الهيدرات مثل غوانيدينيوم ( CH₆N⁺³ ) وثنائي ميثيل أمونيوم ( (CH₃ ₎ ₂NH⁺² ) ، والشبّات رباعية الهيدرات مثل الغولدشيت ، والشبّات أحادية الهيدرات مثل كبريتات الثاليوم والبلوتونيوم _، والشبّات اللامائية ( يافاباييت ). وتشمل هذه الفئات تركيبات أيونية مختلفة، ولكنها متداخلة.

الشب الزائف هو كبريتات مزدوجة ذات الصيغة النموذجية XSO4 · Y2 (SO4 ₎ 3 _· 22H2O ، حيث X هو أيون فلزي ثنائي التكافؤ، مثل الكوبالت ₍ ووباتكايت )، أو المنغنيز ₍ أبجونيت ₎ ، أو المغنيسيوم ( بيكرينجيت )، أو الحديد ( هالوتريشيت أو الشب الريشي)، و Y هو أيون فلزي ثلاثي التكافؤ. ^{[ 37 ]}

تُعرف أيضًا كبريتات مزدوجة ذات الصيغة العامة _X₂SO₄ · Y₂ ( SO₄ ₎ ₃ _· 24H₂O ، حيث X هو كاتيون أحادي التكافؤ مثل الصوديوم ، أو _{البوتاسيوم} ، أو _{الروبيديوم} ، أو _{السيزيوم} ، أو الثاليوم ، أو الأمونيوم ⁽ NH₄⁺ ) ، أو ميثيل _{الأمونيوم} ( CH₃NH₃⁺³ ) ، أو هيدروكسيل الأمونيوم ( HONH₃⁺³ ) ، أو هيدرازينيوم ( N₂H₅⁺ ) ، و Y هو أيون فلزي ثلاثي التكافؤ، مثل الألومنيوم ، أو الكروم ، أو التيتانيوم ، أو _{المنغنيز} ، أو الفاناديوم ، أو الحديد ^(III) ، أو الكوبالت ، أو الغاليوم ، أو الموليبدينوم ، أو الإنديوم ، أو الروثينيوم ، أو الروديوم ، أو الإيريديوم . ^{[ 38 ]} كما توجد سيلينات مماثلة . تعتمد التركيبات الممكنة للأيونات أحادية التكافؤ، والأيونات ثلاثية التكافؤ، والأنيونات على أحجام الأيونات .

ملح توتون هو كبريتات مزدوجة ذات الصيغة النموذجية X ₂ SO ₄ · Y SO ₄ · 6H ₂ O ، حيث X هو كاتيون أحادي التكافؤ ، و Y هو أيون معدني ثنائي التكافؤ .

Double sulfates of the composition X₂SO₄·2YSO₄, such that X is a monovalent cation and Y is a divalent metal ion are referred to as langbeinites, after the prototypical potassium magnesium sulfate.