كبريتيد الكربونيل

كبريتيد الكربونيل مركب كيميائي صيغته الخطية O = C = S. وهو غاز عديم اللون قابل للاشتعال ذو رائحة كريهة . يتكون جزيئه الخطي من مجموعة كربونيل مرتبطة برابطة ثنائية بذرة كبريت. يُمكن اعتبار كبريتيد الكربونيل وسيطًا بين ثاني أكسيد الكربون وثاني كبريتيد الكربون ، حيث يمتلك كلاهما نفس عدد الإلكترونات في غلاف التكافؤ .

يُعد كبريتيد الكربونيل أكثر مركبات الكبريت وفرةً في الغلاف الجوي، حيثيبلغ تركيزه 0.5 ± 0.05 جزء في المليار  ، نظرًا لانبعاثه من المحيطات والبراكين والفتحات الحرارية في أعماق البحار . ولذلك، يُعدّ مركبًا هامًا في دورة الكبريت العالمية . وقد وفرت القياسات التي أُجريت على عينات الجليد في القطب الجنوبي، وعلى الهواء المحصور في الثلج فوق الأنهار الجليدية ( هواء الثلج المتراكم )، صورةً تفصيليةً لتركيزات كبريتيد الكربونيل (OCS) من عام 1640 حتى يومنا هذا، مما يسمح بفهم الأهمية النسبية للمصادر البشرية وغير البشرية لهذا الغاز في الغلاف الجوي. ^{[ 3 ]} يتأكسد جزء من كبريتيد الكربونيل الذي ينتقل إلى طبقة الكبريتات في الستراتوسفير إلى حمض الكبريتيك. ^{[ 4 ]} يُشكّل حمض الكبريتيك جسيماتٍ تؤثر على توازن الطاقة بسبب تشتت الضوء . ^{[ 5 ]} يُعدّ كبريتيد الكربونيل (COS) المصدر الرئيسي للكبريتات في الستراتوسفير نظرًا لعمره الطويل في الغلاف الجوي، على الرغم من أن ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن النشاط البركاني قد يكون له دورٌ هامٌ أيضًا. ^{[ 5 ]} يُزال كبريتيد الكربونيل من الغلاف الجوي أيضًا بواسطة النباتات الأرضية عبر إنزيمات مرتبطة بامتصاص ثاني أكسيد الكربون أثناء عملية التمثيل الضوئي، وعن طريق التحلل المائي في مياه المحيطات. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} تحدّ عمليات الفقد هذه من بقاء جزيء كبريتيد الكربونيل في الغلاف الجوي لبضع سنوات.

تشمل أكبر المصادر البشرية لانبعاث كبريتيد الكربونيل استخدامه الأساسي كوسيط كيميائي وكمنتج ثانوي لإنتاج ثاني كبريتيد الكربون؛ ومع ذلك، فإنه ينبعث أيضًا من السيارات وتآكل إطاراتها ، [ ^{9 ] ومحطات} توليد الطاقة التي تعمل بالفحم، وأفران فحم الكوك ، واحتراق الكتلة الحيوية ، ومعالجة الأسماك، واحتراق النفايات والبلاستيك، وصناعة البترول، وصناعة الألياف الاصطناعية والنشا والمطاط. ^{[ 10 ]} وقد قُدِّر متوسط ​​إجمالي انبعاث كبريتيد الكربونيل في الغلاف الجوي عالميًا بحوالي 3 ملايين طن سنويًا، منها أقل من الثلث مرتبط بالنشاط البشري. ^{[ 10 ]} كما أنه يُعدّ شوائب كبريتية مهمة في العديد من غازات الوقود ، مثل غاز التخليق ، الذي يُنتَج من مواد أولية تحتوي على الكبريت. ^{[ 11 ]}

يوجد كبريتيد الكربونيل في بعض المواد الغذائية ، مثل الجبن والخضراوات المُحضّرة من عائلة الكرنب . وتوجد آثار منه بشكل طبيعي في الحبوب والبذور بنسبة تتراوح بين 0.05 و0.1 ملغم  /كغم.

تم رصد كبريتيد الكربونيل في الوسط بين النجوم (انظر أيضًا قائمة الجزيئات في الفضاء بين النجوم )، وفي المذنب 67P ^{[ 12 ]} وفي غلاف كوكب الزهرة الجوي ، حيث يُعتبر مؤشرًا محتملاً على وجود حياة نظرًا لصعوبة إنتاج كبريتيد الكربونيل بشكل غير عضوي. ^{[ 13 ]}

يُستخدم كبريتيد الكربونيل كوسيط في إنتاج مبيدات الأعشاب الثيوكارباماتية. ^{[ 14 ]}

يتم تعزيز عملية التحلل المائي لكبريتيد الكربونيل بواسطة المحفزات القائمة على الكروم: ^{[ 11 ]}

COS + _H₂O → _CO₂ + _H₂S

يُحفَّز هذا التحويل في المحلول بواسطة إنزيمات الأنهيدراز الكربوني في النباتات والثدييات. وبسبب هذه الكيمياء، تم تحديد إطلاق كبريتيد الكربونيل من الجزيئات العضوية الصغيرة كاستراتيجية لتوصيل كبريتيد الهيدروجين، وهو جزيء إشارة غازي . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

وُجد أن هذا المركب يحفز تكوين الببتيدات من الأحماض الأمينية . ويُعد هذا الاكتشاف امتدادًا لتجربة ميلر-يوري ، ويُقترح أن كبريتيد الكربونيل لعب دورًا هامًا في نشأة الحياة . ^{[ 17 ]}

في علم النظم البيئية، ^{[ 18 ]} تُستخدم بشكل متزايد لوصف معدل عملية التمثيل الضوئي . ^{[ 19 ] [ 20 ]}

وُصِفَ كبريتيد الكربونيل لأول مرة عام 1841، ^{[ 21 ]} ولكن يبدو أنه تم تصنيفه بشكل خاطئ على أنه خليط من ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين . وقد وصف كارل فون ثان هذه المادة لأول مرة عام 1867. وهي تتكون عندما يتفاعل أول أكسيد الكربون مع الكبريت المنصهر.

CO + ⁠ 1 / 8 ⁠ S ₈ → COS

ينعكس هذا التفاعل فوق 1200 كلفن (930 درجة مئوية؛ 1700 درجة فهرنهايت) .   

يتضمن التخليق المختبري تفاعل ثيوسيانات البوتاسيوم وحمض الكبريتيك :

KSCN + 2 H ₂ SO ₄ + H ₂ O → KH SO ₄ + NH ₄ H SO ₄ + COS

يحتوي الغاز الناتج على كميات كبيرة من المنتجات الثانوية ويتطلب تنقية. ^{[ 22 ]}

يؤدي التحلل المائي للأيزوثيوسيانات في محلول حمض الهيدروكلوريك أيضًا إلى إنتاج كبريتيد الكربونيل (COS).

يتميز كبريتيد الكربونيل برائحة "البيض الفاسد" المميزة للكبريتيدات، على الرغم من أن بعض المصادر تشير إلى أن هذه الرائحة ناتجة عن شوائب، وليست موجودة في المركب النقي. ^{[ 23 ]} ويُقدّر عتبة الكشف عنه بـ 135 ميكروغرام/م³${\displaystyle ^{3}}$[ ^{23 ]​}

حتى عام 1994، كانت المعلومات المتوفرة حول السمية الحادة لكبريتيد الكربونيل لدى البشر والحيوانات محدودة. ^{[ 14 ]} يمكن أن تسبب التركيزات العالية (أكثر من 1000 جزء في المليون) انهيارًا مفاجئًا، وتشنجات، ووفاة نتيجة شلل الجهاز التنفسي. ^{[ 10 ] [ 14 ]} وقد تم الإبلاغ عن حالات وفاة نادرة، دون تهيج موضعي أو إنذار شمّي تقريبًا. ^{[ 14 ]} في التجارب التي أُجريت على الفئران، نفقت 50% من الحيوانات عند تعرضها لـ1400  جزء في المليون من كبريتيد الكربونيل لمدة 90 دقيقة، أو عند3000  جزء في المليون لمدة 9 دقائق. ^{[ 14 ]} تشير دراسات محدودة أجريت على حيوانات المختبر أيضًا إلى أن الاستنشاق المستمر لتركيزات منخفضة (حوالي 50 جزء في المليون لمدة تصل إلى 12 أسبوعًا) لا يؤثر على الرئتين أو القلب. ^{[ 14 ]}

يُعدّ كبريتيد الكربونيل بديلاً محتملاً لمبيد التبخير ^{[ 24 ]} لبروميد الميثيل والفوسفين . مع ذلك، في بعض الحالات، تُؤدي بقايا هذا المركب على الحبوب إلى نكهات غير مقبولة للمستهلكين، كما هو الحال في الشعير المستخدم في صناعة البيرة.

• _بيك ، إم تي؛ كوفمان، جي بي (1985). "COS وC3S2 _: اكتشاف وكيمياء مركبين كبريتيين غير عضويين مهمين". بولي هيدرون . 4 (5): 775-781 . doi : 10.1016/S0277-5387(00)87025-4 .
• ج. إليوت كامبل؛ يورغن كيسلماير؛ دان ياكير؛ جو أ. بيري؛ فيليب بيلين؛ سوفور بيلفيسو؛ تيمو فيسالا؛ كادميل ماسيك؛ أولريك سيبت؛ هويلين تشين؛ ماري إي. ويلان؛ تيموثي دبليو. هيلتون؛ ستيفن أ. مونتزكا؛ ماكس ب. بيركلهامر؛ سينيكا ت. لينارتز؛ لو كواي؛ جورج وولفارت؛ يوتينغ وانغ؛ نيكولا ج. بليك؛ دونالد ر. بليك؛ جيمس ستاينسيفير؛ إيان بيكر؛ ستيفن سيتش (2017). " تقييم دليل جديد على كمية الكربون التي تمتصها النباتات" . EOS . 98. doi : 10.1029/2017EO075313 . hdl : 10871/31921 .
• سفورونوس، ب. د. ن.؛ برونو، ت. ج. (2002). "كبريتيد الكربونيل: مراجعة لكيمياءه وخصائصه". مجلة البحوث الكيميائية والهندسية الصناعية . 41 (22): 5321-5336 . doi : 10.1021/ie020365n .

• كبريتيد الكربونيل وأصول الحياة
• كبريتيد الكربونيل كمبيد تبخير محتمل
• كبريتيد الكربونيل في الغلاف الجوي