Водоник сулфид

Водоник-сулфид
	Водоник-сулфид
Други називи	Сулфид водоника; водоник-сулфидна киселина
Идентификација
ЦАС регистарски број	7783-06-4
ПубЦхем	402
ЦхемСпидер	391
УНИИ	YY9ФВМ7НСН
ЕИНЕЦС број	231-977-3
УН број	1053
КЕГГ	Ц00283
МеСХ	Хyдроген+сулфиде
ЦхЕБИ	16136
ЦхЕМБЛ	ЦХЕМБЛ1200739
РТЕЦС регистарски број токсичности	МX1225000
Бајлштајн	3535004
Гмелин Референца	303
3ДМет	Б01206
Јмол-3Д слике	Слика 1
СМИЛЕС
	С
ИнЦхИ
	ИнЦхИ=1С/Х2С/х1Х2 ; Код: РWСОТУБЛДИXВЕТ-УХФФФАОYСА-Н ИнЦхИ=1/Х2С/х1Х2; Код: РWСОТУБЛДИXВЕТ-УХФФФАОYАЈ
Својства
Молекулска формула	Х2С
Моларна маса	34.082 г/мол
Агрегатно стање	гас
Густина	1.363 г/L, гас.
Тачка топљења	-82.30 °Ц (190.85 К)
Тачка кључања	-60.28 °Ц (212.87 К)
Растворљивост у води	0.25 г/100 мЛ (40 °Ц)
пКа	6.89; 19±2
Структура
Облик молекула (орбитале и хибридизација)	Искривљен
Диполни момент	0.97 D
Опасност
Опасност у току рада	Отрован и запаљив гас
НФПА 704	4 4 0
Р-ознаке	Р12, Р26, Р50
С-ознаке	(С1/2), С9, С16; С36, С38, С45, С61
Тачка паљења	-82.4 °Ц
Сродна једињења
Сродна водонична једињења	вода; Х2Се; Х2Те
	; ; Уколико није другачије напоменуто, подаци се односе на стандардно стање (25 °Ц, 100 кПа) материјала
	Инфобоx референцес

Водоник сулфид је безбојни отровни гас, снажног мириса на покварена јаја. То је спој водоника и сумпора, сумарне формуле Х₂С. Веома је запаљив.

Често се јавља као резултат разлагања сулфита из неорганских супстанци од стране бактерија, без пристуства кисеоника на мјестима као што су мочваре и канализација (анаеробна реакција). Такођер се јавља и у саставу вулканских гасова, природног гаса као и у неким изворима воде. Мирис водоник сулфида се често погрешно замјењује са мирисом елементарног сумпора, који је у ствари без мириса. Водоник сулфид има доста тривијалних назива, попут сулфан, хидроген сулфид, хидросумпорна киселина и многе друге.

Производња

Водоник сулфид се добија путем издвајања из природног гаса са високом концентрацијом Х₂С. Може се производити и путем реакције водоника са истопљеним елементарним сумпором на око 450 °Ц. Водоникови угљици могу замијенити водоник у овом процесу.^[6] Бактерије које редукују сулфате производе водоник сулфид у нормалним условима путем редукције сулфата из елементарног сумпора.

Стандардна лабораторијска припрема укључује благо загријавање жељезо сулфида (ФеС) са јаким киселинама у Кипповом генератору. Мање позната али доста лашка метода је реакција алуминијум сулфида са водом:

\mathrm {3H_{2}O+Al_{2}S_{3}\longrightarrow 3H_{2}S+Al_{2}O_{3}}

Водоник сулфид је и нуспроизвод у неким реакцијама, те се при тим реакцијама мора посебно пазити, јер удисање водоник сулфида може бити опасно по живот. Он се може раздвојити дјеловањем свјетлости у воденом раствору кадмијум сулфида (ЦдС) са рутенијум диоксидом као катализатором. Сматра се да ова апликација може послужити као једна од метода уклањања Х₂С из нафте и у другим индустријским процесима.^[7]

Физичке особине

Индекс преламања свјетлости за Х₂С на -80 °Ц износи 1,460, док на 20 °Ц износи 1,3682.^[7] Ван дер Wаалсова константа водоник сулфида износи 4,544 бар L²/мол²^[8] Критична температура износи 100,4 °Ц, а критички притисак 90,1 бара. Стандардна енталпија стварања износи -20,5 кЈ/мол. У једном литру воде на 20 °Ц раствара се око 2,582л водоник сулфида у виду гаса. При нормалним условима, Х₂С је врло мало тежи од зрака, разлика у густоћи износи само око 19%.

Водоник сулфид је веома отрован и запаљив гас. Пошто је тежи од зрака, увијек се накупља при дну просторија и слабије прозрачених простора. Иако се мирис испрва не осјети интензивно, потенцијалне жртве могу осјетити карактеристични неугодни мирис тек када је већ прекасно. За безбједно руковање водоник сулфидом, неопходно је пажљиво проучити сигурносне процедуре и упозорења.^[9]

Налазишта

Мање количине водоник сулфида се могу наћи у сировој нафти, али се у природном гасу може наћи и до 90%.^[10] Вулкани и неки извори вреле воде (као и извори минералне воде) могу садржавати одређене количине Х₂С, гдје се вјероватно јавља путем хидролизе сулфидних минерала односно:

\mathrm {MS+H_{2}O\longrightarrow MO+H_{2}S}

гдје је МС - сулфидни минерал, а МО - оксид минерала

Око 10% укупне глобалне емисије Х₂С долази од људске активности. Засигурно највећи индустријски загађивач који емитује Х₂С су нафтне рафинерије: у процесу хидродесулфуризације ослобађа се сумпор из нафте дјеловање водоника. Настали Х₂С се преводи у елементарни сумпор дјелимичним сагоријевањем у Цлаусовом процесу. Тај процес је највећи извор елементарног сумпора за индустрију. Други антропогенетски извори водоник сулфида укључују коксне пећи, творнице папира (које користе сумпорну методу) и индустрију коже. Х₂С се јавља готово увијек када елементарни сумпор дође у контакт са органским материјалом, нарочито при вишим температурама.

Водоник сулфид се понекад јавља у природи у изворским водама, У тим случајевима, за његово уклањање се користи озон. Друге метода укључују филтрирање са манган диоксидом. Обје методе оксидирају сулфиде у мање отровне сулфате.

Употреба

Неколико органосуфидних супстанци се добија користећи водоник сулфид. То су између осталих метанетиол, етанетиол и тиогликолска киселина. У споју са базама алкалних метала, водоник сулфид прелази у алкалне хидросулфиде као што су натријум хидросулфид и натријум сулфид, који се користе при деградацију биополимера.

Аналитичка хемија

Водоник сулфид има велику важност у аналитичкој хемији више од стотину година, при квалитативној неорганској анализи иона метала. У мањим лабораторијама, Х₂С се прави по потреби у Кипповом генератору путем реакције сумпорне киселине (Х₂СО₄) са жељезо сулфидом (ФеС). Данас су Киппови генератори замијењени кориштењем тиоацетамида, органске супстанце која у води прелази у Х₂С. У овим анализама, тешки метали (и неметални иони као што су Пб(II), Цу(II), Хг(II), Ас(III)) се издвајају из раствора у присуству водоник сулфида.

Производња металних сулфида

Многи иони метала реагују са водоник сулфидом те дају припадајуће металне сулфиде. Ова конверзија се широко примијењује. При обогаћивању руда метала путем флотације, прах минерала се често мијеша са водоник сулфидом да би се побољшало одвајање. Дијелићи метала се често пасивизирају са водоник сулфидом. Катализатори који се користе при хидродесулфуризацији се рутински активирају са водоник сулфидом, а понашање металних катализатора који се користе у другим процесима у рафинерији се често измијењује дјеловањем водоник сулфида.

Остала употреба

Водоник сулфид се користи при одвајању деутеријум оксида тј. (тешке воде, D₂О) од обичне воде путем Гирдлер сулфидног процеса.

Отровност

Водоник сулфид се сматра отровом широког спектра, што значи да утиче на неколико различитих система у човјековом организму. Међутим, највише утиче на нервни систем. Отровност Х₂С се донекле може поредити са отровношћу водоник цијанида. Х₂С формира комплексне везе са жељезом у ензимима митохондријалних цитохрома те тако блокира везање кисеоника и ћелијско дисање. Пошто се водоник сулфид често налази у природном окружењу, ензими који су присутни у организму с временом су развили способност његовог неутрализирања путем оксидације у мање отровне сулфате^[11]. Поред тога, мање концентрације сулфида се могу толерисати у дужем временском периоду. На одређеним критичним нивоима, дјеловање оксидативних ензима може бити недовољно. Сматра се да је праг дјеловања отприлике око 300-350 ппм. Многи дојављивачи (детектори) гаса у постројењима, канализацијама и погонима петрохемијске индустрије су постављени да се активирају на нивое гаса од 5-10 ппм, а могу се поставити до највише 15 ппм.

Излагање ниским концентрацијама Х₂С може изазвати иритацију очију, сухо грло и кашаљ, кратак дах и флуид у плућима. Ови симптоми обично нестају за неколико седмица. Дугорочно излагање ниским концентрацијама може проузроковати умор, губитак апетита, главобоље, слабљење памћења и сличне симптоме. Хронична изложеност ниским концентрацијама Х₂С (око 2 ппм) имплицира повећање ризика од губитка трудноће (код жена) и губитка потенције, међутим ти случајеви нису доказани. Високе концентрације од око 700-800 ппм могу бити смртоносне. Праг осјетљивост износи око 0,0047 ппм. Ту концентрацију може осјетити око 50% особа по карактеристичном мирису на покварена јаја^[12].

Водоник сулфид су користили Британци као хемијско оружје током Првог свјетског рата. Није се сматрао као идеалан за кориштење у ратне сврхе, али је због недостатка других гасова кориштен у двије прилике током 1916 године.^[13]

Референце

↑ Ли Q, Цхенг Т, Wанг Y, Брyант СХ (2010). „ПубЦхем ас а публиц ресоурце фор друг дисцоверy.”. Друг Дисцов Тодаy 15 (23-24): 1052-7. ДОИ:10.1016/j.drudis.2010.10.003. ПМИД 20970519. едит
↑ Еван Е. Болтон, Yанли Wанг, Паул А. Тхиессен, Степхен Х. Брyант (2008). „Цхаптер 12 ПубЦхем: Интегратед Платформ оф Смалл Молецулес анд Биологицал Ацтивитиес”. Аннуал Репортс ин Цомпутатионал Цхемистрy 4: 217-241. ДОИ:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.
↑ Хеттне КМ, Wиллиамс АЈ, ван Муллиген ЕМ, Клеињанс Ј, Ткацхенко V, Корс ЈА. (2010). „Аутоматиц вс. мануал цуратион оф а мулти-соурце цхемицал дицтионарy: тхе импацт он теxт мининг”. Ј Цхеминформ 2 (1): 3. ДОИ:10.1186/1758-2946-2-3. ПМИД 20331846. едит
↑ Јоанне Wиxон, Доуглас Келл (2000). „Wебсите Ревиеw: Тхе Кyото Енцyцлопедиа оф Генес анд Геномес — КЕГГ”. Yеаст 17 (1): 48–55. ДОИ:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H.
↑ Гаултон А, Беллис Љ, Бенто АП, Цхамберс Ј, Давиес M, Херсеy А, Лигхт Y, МцГлинцхеy С, Мицхаловицх D, Ал-Лазикани Б, Оверингтон ЈП. (2012). „ЦхЕМБЛ: а ларге-сцале биоацтивитy датабасе фор друг дисцоверy”. Нуцлеиц Ацидс Рес 40 (Датабасе иссуе): Д1100-7. ДОИ:10.1093/nar/gkr777. ПМИД 21948594. едит
↑ Јацqуес Тоурниер-Лассерве: Хyдроген Сулфиде у: Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Цхемицал Индустрy
↑ ^7,0 ^7,1 ЦРЦ
↑ Реид, Р.C, Прауснитз, Ј. M., анд Полинг, Б.Е.: Тхе Пропертиес оф Гасес анд Лиqуидс, 4. изд., МцГраw-Хилл, Неw Yорк, 1987.
↑ Иоwа Стате Университy, Одјељење за хемију МСДС: Хyдроген Сулфиде Материал Сафетy Дата Схеет Архивирано 2009-03-27 на Wаyбацк Мацхине-у
↑ Бурден оф тхе Беастс: Ранцхерс wондер wхy Тхеир Ливестоцк Суффер анд Дие Архивирано 2011-07-28 на Wаyбацк Мацхине-у, Хоустон Цхроницле
↑ С. Рамасамy, С. Сингх, П. Таниере, M. Ј. С. Лангман, M. C. Егго (2006). „Сулфиде-детоxифyинг ензyмес ин тхе хуман цолон аре децреасед ин цанцер анд упрегулатед ин дифферентиатион”. Ам Ј Пхyсиол Гастроинтест Ливер Пхyсиол 291: Г288-Г296. Архивирано из оригинала на датум 2010-08-22. Приступљено 2010-09-30.
↑ публикација на иастате.еду
↑ Фоулкес, Цхарлес Хоwард (2001). "Гас!" Тхе Сторy оф тхе Специал Бригаде. Публисхед бy Навал & Милитарy П.. стр. 105. ИСБН 1-84342-088-0

[1] Ли Q, Цхенг Т, Wанг Y, Брyант СХ (2010). „ПубЦхем ас а публиц ресоурце фор друг дисцоверy.”. Друг Дисцов Тодаy 15 (23-24): 1052-7. ДОИ:10.1016/j.drudis.2010.10.003. ПМИД 20970519. едит

[2] Еван Е. Болтон, Yанли Wанг, Паул А. Тхиессен, Степхен Х. Брyант (2008). „Цхаптер 12 ПубЦхем: Интегратед Платформ оф Смалл Молецулес анд Биологицал Ацтивитиес”. Аннуал Репортс ин Цомпутатионал Цхемистрy 4: 217-241. ДОИ:10.1016/S1574-1400(08)00012-1.

[3] Хеттне КМ, Wиллиамс АЈ, ван Муллиген ЕМ, Клеињанс Ј, Ткацхенко V, Корс ЈА. (2010). „Аутоматиц вс. мануал цуратион оф а мулти-соурце цхемицал дицтионарy: тхе импацт он теxт мининг”. Ј Цхеминформ 2 (1): 3. ДОИ:10.1186/1758-2946-2-3. ПМИД 20331846. едит

[4] Јоанне Wиxон, Доуглас Келл (2000). „Wебсите Ревиеw: Тхе Кyото Енцyцлопедиа оф Генес анд Геномес — КЕГГ”. Yеаст 17 (1): 48–55. ДОИ:10.1002/(SICI)1097-0061(200004)17:1<48::AID-YEA2>3.0.CO;2-H.

[5] Гаултон А, Беллис Љ, Бенто АП, Цхамберс Ј, Давиес M, Херсеy А, Лигхт Y, МцГлинцхеy С, Мицхаловицх D, Ал-Лазикани Б, Оверингтон ЈП. (2012). „ЦхЕМБЛ: а ларге-сцале биоацтивитy датабасе фор друг дисцоверy”. Нуцлеиц Ацидс Рес 40 (Датабасе иссуе): Д1100-7. ДОИ:10.1093/nar/gkr777. ПМИД 21948594. едит

[6] Јацqуес Тоурниер-Лассерве: Хyдроген Сулфиде у: Уллманн'с Енцyцлопедиа оф Цхемицал Индустрy

[CRC-7] 7,0 ^7,1 ЦРЦ

[8] Реид, Р.C, Прауснитз, Ј. M., анд Полинг, Б.Е.: Тхе Пропертиес оф Гасес анд Лиqуидс, 4. изд., МцГраw-Хилл, Неw Yорк, 1987.

[9] Иоwа Стате Университy, Одјељење за хемију МСДС: Хyдроген Сулфиде Материал Сафетy Дата Схеет Архивирано 2009-03-27 на Wаyбацк Мацхине-у

[10] Бурден оф тхе Беастс: Ранцхерс wондер wхy Тхеир Ливестоцк Суффер анд Дие Архивирано 2011-07-28 на Wаyбацк Мацхине-у, Хоустон Цхроницле

[11] С. Рамасамy, С. Сингх, П. Таниере, M. Ј. С. Лангман, M. C. Егго (2006). „Сулфиде-детоxифyинг ензyмес ин тхе хуман цолон аре децреасед ин цанцер анд упрегулатед ин дифферентиатион”. Ам Ј Пхyсиол Гастроинтест Ливер Пхyсиол 291: Г288-Г296. Архивирано из оригинала на датум 2010-08-22. Приступљено 2010-09-30.

[12] публикација на иастате.еду

[13] Фоулкес, Цхарлес Хоwард (2001). "Гас!" Тхе Сторy оф тхе Специал Бригаде. Публисхед бy Навал & Милитарy П.. стр. 105. ИСБН 1-84342-088-0

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]