Bước tới nội dung

Hydro sulfide

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Hydro sulfide
Cấu trúc phân tử của Hydrogen sulfide
Tổng quan
Danh pháp IUPACHydrogen sulfide, sulfane
Tên khácHydrogen sulfide, sulfide hydro
Công thức phân tửH2S
Phân tử gam34,082 g/mol
Biểu hiệnKhí không màu
Số CAS[7783-06-4]
Thuộc tính
Tỷ trọngvàpha1,363 g/L, khí
Độ hòa tantrongnước2,5 g/L
Nhiệt độ nóng chảy-82,3 °C (190,85 K)
Điểm sôi-60,28 °C (212,87 K)
pKa7[1][2]
Khác
MSDSMSDS ngoài
Cácnguy hiểmchínhCực độc
Dễ cháy
NFPA 704
Điểm bắt lửa-82,4 °C
Rủi ro/An toànR: 12, 26, 50
S: 1/2, 9, 16, 36, 38, 45, 61
SốRTECSMX1225000
Dữ liệu hóa chất bổ sung
Cấu trúc & thuộc tínhn εr,v.v.
Dữ liệu nhiệt động lựcCác trạng thái
rắn, lỏng, khí
Dữ liệu quang phổUV,IR,NMR,MS
Các hợp chất liên quan
Cáchợp chấttương tựNước
Selenide Hydro
Teluride Hydro
Các hợp chất liên quannatri sulfide
natri hydrosulfide,Dimetyl sulfide
Ngoại trừ có thông báo khác, các dữ liệu
được lấy ở25 °C, 100 kPa
Thông tin về sự phủ nhận và tham chiếu

Hydro sulfidelàhợp chất hóa họccócông thứcH
2S.Nó là một loạikhíHydro halogenua không màu với mùi hôi đặc trưng của trứng thối. Nó rất độc, có tính ăn mòn và dễ cháy.[3]

Hydro sulfide thường được sản xuất từ sự phân hủyvi sinh vậtcủachất hữu cơtrong trường hợp không cókhí oxy,chẳng hạn như trongđầm lầyvà cống rãnh; quá trình này thường được gọi làquá trình phân hủy kỵ khíđược thực hiện bởicác vi sinh vật khử sunfat.H
2Scũng xuất hiện trongkhí núi lửa,khí tự nhiênvà trong một số nguồn nước giếng.[4]Cơ thể con ngườitạo ra một lượng nhỏH
2Svà sử dụng nó như là mộtphân tử tín hiệu.[5]

Nhà hóa học người Thụy ĐiểnCarl Wilhelm Scheeleđược cho là đã phát hiện ra thành phần hóa học của Hydro sulfide vào năm 1777.

Tính chất hóa học

[sửa|sửa mã nguồn]

Hydro sulfide đậm đặc hơn không khí một chút; hỗn hợpH
2Svà không khí có thể phát nổ. Hydro sulfide cháy trongoxyvới ngọn lửa màu xanh lam để tạo thànhlưu huỳnh dioxide(SO
2) vànước.Nói chung, hydro sulfide hoạt động như mộtchất khử,đặc biệt là với sự có mặt của base, tạo thành ion SH-.

Ở nhiệt độ cao hoặc với sự có mặt củachất xúc tác,lưu huỳnh dioxide phản ứng với hydro sulfide để tạo thànhlưu huỳnhnguyên tố vànước.Phản ứng này được khai thác trongquy trình Claus,một phương pháp công nghiệp quan trọng để loại bỏ hydro sulfide.

Hydro sulfide tan ít trong nước và hoạt động như mộtacid yếu(pKa= = 6,9 trong 0,01-0.1 dung dịch mol / lít ở 18 °C), tạo ra ion hydrosulfideHS−
(cũng viếtSH−
). Hydro sulfide và các dung dịch của nó là không màu. Khi tiếp xúc với không khí, nó từ từ bị oxy hóa tạo thành lưu huỳnh nguyên tố, không tan trong nước. Các anionsulfideS2−
không được hình thành trong dung dịch nước.[6]

Hydro sulfide phản ứng với các ion kim loại để tạo thànhsulfidekim loại, không hòa tan, thường là chất rắn màu tối. Giấyacetate chì (II)được sử dụng để phát hiện hydro sulfide vì nó dễ dàng chuyển thànhchì (II) sulfide,có màu đen. Xử lý sulfide kim loại bằng acid mạnh thường giải phóng hydro sulfide.

Ở áp suất trên 90 GPa (gigapascal), hydro sulfide trở thành chất dẫn điện như kim loại. Khi được làm mát dướinhiệt độ tới hạn,pha áp suất cao này thể hiệntính siêu dẫn.Nhiệt độ tới hạn tăng theo áp suất, dao động từ 23 K ở 100 GPa đến 150 K ở mức 200 GPa.[7]Nếu hydro sulfide được điều áp ở nhiệt độ cao hơn, sau đó được làm mát, nhiệt độ tới hạn là 203 K (−70 °C), nhiệt độ tới hạn siêu dẫn cao nhất được chấp nhận vào năm 2015. Bằng cách thay thế một phần nhỏ lưu huỳnh bằng phosphor và sử dụng áp suất thậm chí cao hơn, người ta đã dự đoán rằng có thể tăng nhiệt độ tới hạn lên trên 0 °C (273 K) và đạt đượctính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng.[8]

Tính acid yếu

[sửa|sửa mã nguồn]

Khí H2S tan trong nước tạo thành dung dịch acid sulfidehydric rất yếu (yếu hơn acid H2CO3) với H+ + HS- K1= 6.10-8 và HS- H+ + S 2- K2=10-14

Tác dụng với các dung dịch kiềm tạo hai muối, muối trung hoà và muối acid:

H2S + 2NaOH -> Na2S + 2H2O
H2S + NaOH -> NaHS + H2O

Đặc biệt H2S tác dụng với các dung dịch muối cacbonat kim loại kiềm chỉ tạo ra muối hydro cacbonat.

H2S + Na2CO3-> NaHCO3+ NaHS

Tính khử mạnh

[sửa|sửa mã nguồn]

Trong acid H2S và các muối của nó (S có số oxi hoá -2) nên là chất khử mạnh. H2S cháy trong không khí với ngọn lửa màu xanh nhạt.

2H2S + 3O2→ 2 H2O + 2SO2

Nếu không cung cấp đủ không khí, H2S bị oxy hóa thành S. Chlor có thể oxi hoá H2S thành H2SO4(khi có nước).

4Cl2+ H2S + 4H2O → H2SO4+ 8 HCl

H2S tác dụng với các kim loại kiềm tạo thành muối acid.

2H2S + 2K → 2KHS + H2

Còn với các kim loại khác thì tạo thành muối sulfide. H2S khan không tác dụng với Cu, Ag, Hg, nhưng khi có mặt hơi nước thì lại tác dụng khá nhanh làm cho bề mặt các kim loại này bị xám lại.

4 Ag + 2H2S + O2→ 2Ag2S + 2H2O

Các sulfide

[sửa|sửa mã nguồn]

Muối sulfide của kim loại nhóm IA như Na2S, K2S tan trong nước và tác dụng với các acid HCl, H2SO4sinh ra khí H2S. Muối sulfide của kim loại nặng như CuS, PbS.. không tan trong nước, không tác dụng với dung dịch acid HCl, H2SO4.Muối sulfide của một số kim loại còn lại như ZnS, FeS không tan trong nước nhưng tác dụng với dung dịch acid HCl, H2SO4sinh ra khí H2S. Một số muối sulfide có màu đặc trưng như ZnS màu trắng (dùng làm màn huỳnh quang, ti vi.); CdS, As2S3màu vàng; CuS, PbS, Ag2S, HgS màu đen. Dựa vào tính chất này để nhận biết muối sulfide.

Điều chế

[sửa|sửa mã nguồn]

Hydro sulfide thường thu được nhất khi tách khỏikhí chua,đây là khí tự nhiên có hàm lượngH
2Scao. Nó cũng có thể được sản xuất bằng cách xử lýhydrobằng lưu huỳnh nguyên tố nóng chảy ở khoảng 450 °C. Các hydrocarbon có thể phục vụ như một nguồn cung cấp hydro trong quá trình này.[9]

Vi khuẩnkhử sunfat(giảmlưu huỳnh) tạo ra năng lượng có thể sử dụng trong điều kiện oxy thấp bằng cách sử dụng sunfat (lưu huỳnh nguyên tố) đểoxy hóacác hợp chất hữu cơ hoặc hydro; điều này tạo ra hydro sulfide như một sản phẩm thải.

Một chế phẩm phòng thí nghiệm tiêu chuẩn là xử lýsắt sulfidebằng axit mạnh trongbình Kipp:

FeS + 2 HCl → FeCl2+ H2S

Để sử dụng trongphân tích vô cơ định tính,thioacetamideđược sử dụng để điều chếH
2S:

CH3C(S)NH2+ H2O → CH3C(O)NH2+ H2S

Nhiều sulfide kim loại và phi kim, ví dụnhôm sulfide,phosphor pentasulfide,silic disulfidegiải phóng hydro sulfide khi tiếp xúc với nước:[10]

6 H2O + Al2S3→ 3 H2S + 2 Al(OH)3

Khí này cũng được sản xuất bằng cách đun nóng lưu huỳnh với các hợp chất hữu cơ rắn và bằng cách giảm các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh bằng hydro.

Máy nước nóng có thể hỗ trợ chuyển đổisulfattrong nước thành khí hydro sulfide. Điều này là do cung cấp một môi trường ấm áp bền vững chovi khuẩn lưu huỳnhvà duy trì phản ứng tương tác giữa sunfat trong nước và cực dương của máy nước nóng, thường được làm từ kim loạimagiê.[11]

Sinh tổng hợp trong cơ thể

[sửa|sửa mã nguồn]

Hydro sulfide có thể được tạo ra trong các tế bào thông qua con đường enzyme hoặc không enzyme.H
2Strong cơ thể hoạt động như một phân tử tín hiệu khí được biết là có tác dụng ức chế Phức hợp IV của chuỗi vận chuyển điện tử ti thể làm giảm hiệu quả hoạt động tạo ATP và sinh hóa trong tế bào.[12]Ba enzyme được biết đến có tổng hợpH
2S:cystathionine-lyase (CSE), cystathionine-synthetase (CBS) và 3-mercaptopyruvate sulfurtransferase (3-MST).[13]Những enzyme này đã được xác định trong một chiều rộng của các tế bào và mô sinh học, và hoạt động của chúng đã được quan sát thấy là do một số trạng thái bệnh gây ra.[14]Ngày càng rõ ràng rằngH
2Slà một trung gian quan trọng của một loạt các chức năng tế bào trong sức khỏe và bệnh tật.[13]CBS và CSE là những người đề xuất chính củaH
2S,theo con đường trans-sulfuration.[15]Những enzyme này được đặc trưng bởi sự chuyển một nguyên tử lưu huỳnh từ methionine sang serine để tạo thành một phân tử cystein.[15]3-MST cũng góp phần vào việc sản xuất hydro sulfide bằng con đường dị hóa cystein.[14][15]Cácamino acidtrong chế độ ăn uống, chẳng hạn như methionine và cysteine đóng vai trò là chất nền chính cho quá trình chuyển hóa và trong sản xuất hydro sulfide. Hydrogen sulfide cũng có thể được tổng hợp bằng con đường không enzyme, có nguồn gốc từ các protein nhưferredoxinvàprotein Rieske.[14]

Công dụng

[sửa|sửa mã nguồn]

Sản xuất lưu huỳnh, hợp chất vô cơ và sulfide kim loại kiềm

[sửa|sửa mã nguồn]

Công dụng chính của hydro sulfide là tiền chất của lưu huỳnh nguyên tố. Một sốhợp chất lưu huỳnh hữu cơđược sản xuất bằng hydro sulfide. Chúng bao gồmmethanethiol,ethanethiolvàacid thioglycolic.[9]

Khi kết hợp vớicác base kim loại kiềm,hydro sulfide chuyển đổi thành hydrosulfide kiềm nhưnatri hydrosulfidevànatri sulfide:

H2S + NaOH → NaHS + H2O
NaHS + NaOH → Na2S + H2O

Các hợp chất này được sử dụng trong ngành công nghiệplàm giấy.Cụ thể, muối của SH-phá vỡ liên kết giữa các thành phần lignin và cellulose củabột giấytrongquy trình Kraft.[9]

Natri sulfide có thể đảo ngược khi có mặt acid biến thành hydrosulfide và hydro sulfide; nó cung cấp hydrosulfide trong các dung dịch hữu cơ và được sử dụng trong sản xuấtthiophenol.[16]

Hóa phân tích

[sửa|sửa mã nguồn]

Trong hơn một thế kỷ, hydro sulfide rất quan trọng tronghóa học phân tíchtrongphân tíchvô cơ định tínhcác ion kim loại. Trong các phân tích này, các ion kim loại nặng (vàphi kim) (ví dụ: Pb (II), Cu (II), Hg (II), As (III)) bị kết tủa từ dung dịch khi tiếp xúc vớiH
2S). Các thành phần của kết tủa sau đó lại phản ứng có chọn lọc với một số chất, và do đó được xác định.

Tiền chất của sulfide kim loại

[sửa|sửa mã nguồn]

Như đã chỉ ra ở trên, nhiều ion kim loại phản ứng với hydro sulfide để tạo ra sulfide kim loại tương ứng. Chuyển đổi này được khai thác rộng rãi. Ví dụ, khí hoặc nước bị ô nhiễm bởi hydro sulfide có thể được làm sạch bằng kim loại, bằng cách tạo thành sulfide kim loại. Trong quá trình tinh chếquặngkimloạibằngphương pháp tuyển nổi,bột khoáng thường được xử lý bằng hydro sulfide để tăng cường sự phân tách. Các bộ phận kim loại đôi khi bị thụ động với hydro sulfide. Các chất xúc tác được sử dụng tronghydrodesulfurizationđược kích hoạt thường xuyên với hydro sulfide, và hoạt động của các chất xúc tác kim loại được sử dụng trong các bộ phận khác củanhà máy lọc dầucũng được sửa đổi bằng hydro sulfide.

Tham khảo

[sửa|sửa mã nguồn]
  1. ^Perrin, D.D. (1982).Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution(ấn bản thứ 2). Oxford: Pergamon Press.
  2. ^Bruckenstein, S.; Kolthoff, I.M., in Kolthoff, I.M.; Elving, P.J.Treatise on Analytical Chemistry,Vol. 1, pt. 1; Wiley, NY,1959,pp. 432–433.
  3. ^Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997),Chemistry of the Elements(ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann,ISBN0-7506-3365-4
  4. ^“Hydrogen Sulphide In Well Water”.Truy cập ngày 4 tháng 9 năm 2018.
  5. ^Bos, E. M; Van Goor, H; Joles, J. A; Whiteman, M; Leuvenink, H. G (2015).“Hydrogen sulfide: Physiological properties and therapeutic potential in ischaemia”.British Journal of Pharmacology.172(6): 1479–1493.doi:10.1111/bph.12869.PMC4369258.PMID25091411.
  6. ^May, P.M.; Batka, D.; Hefter, G.; Könignberger, E.; Rowland, D. (2018). “Goodbye to S2-”.Chem. Comm.54(16): 1980–1983.doi:10.1039/c8cc00187a.PMID29404555.
  7. ^A bot will complete this citation soon.Click here to jump the queue.MISSING LINK..
  8. ^Cartlidge, Edwin (ngày 18 tháng 8 năm 2015).“Superconductivity record sparks wave of follow-up physics”.Nature.524(7565): 277.Bibcode:2015Natur.524..277C.doi:10.1038/nature.2015.18191.PMID26289188.
  9. ^abcFrancois Pouliquen; Claude Blanc; Emmanuel Arretz; Ives Labat; Jacques Tournier-Lasserve; Alain Ladousse; Jean Nougayrede; Gérard Savin; Raoul Ivaldi (200). “Hydrogen Sulfide”.Ullmann's Encychlorpedia of Chemical Industry.doi:10.1002/14356007.a13_467.ISBN978-3527306732.
  10. ^McPherson, William (1913).Laboratory manual.Boston: Ginn and Company. tr. 445.
  11. ^“Why Does My Water Smell Like Rotten Eggs? Hydrogen Sulfide and Sulfur Bacteria in Well Water”.Minnesota Department of Health.Minnesota Department of Health.Bản gốclưu trữ ngày 11 tháng 3 năm 2015.Truy cập ngày 1 tháng 12 năm 2014.
  12. ^T., Hancock, John (2017).Cell signalling.Oxford, United Kingdom.ISBN9780199658480.OCLC947925636.
  13. ^ab,ISBN9783319181431|title=trống hay bị thiếu (trợ giúp)
  14. ^abcKabil, Omer; Banerjee, Ruma (ngày 10 tháng 2 năm 2014).“Enzymology of H2S Biogenesis, Decay and Signaling”.Antioxidants & Redox Signaling.20(5): 770–782.doi:10.1089/ars.2013.5339.ISSN1523-0864.PMC3910450.PMID23600844.
  15. ^abcKabil, Omer; Vitvitsky, Victor; Xie, Peter; Banerjee, Ruma (ngày 15 tháng 7 năm 2011).“The Quantitative Significance of the Transsulfuration Enzymes for H2S Production in Murine Tissues”.Antioxidants & Redox Signaling.15(2): 363–372.doi:10.1089/ars.2010.3781.ISSN1523-0864.PMC3118817.PMID21254839.
  16. ^Khazaei, A.; và đồng nghiệp (2012). “Synthesis of thiophenols using sodium sulfide in acidic media”.Synlett.23(13): 1893–1896.doi:10.1055/s-0032-1316557.
Lấy từ “https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydro_sulfide&oldid=71270746”