SULFURĂ DE HIDROGEN (H2S): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI, IMPORTANȚĂ - CHIMIE - 2025

Hidrogen sulfurat gaz sau hidrogen sulfurat este format prin unirea unui atom de sulf (S) și doi atomi de hidrogen (H). Formula sa chimică este H ₂ S. De asemenea , este cunoscut sub numele de gaz de hidrogen sulfurat. Este un gaz incolor al cărui miros este evident în ouăle putrede.

Este prezent în vulcanii și izvoarele calde sulfuroase, în gazele naturale și în petrolul brut. De asemenea, se formează în timpul descompunerii anaerobe (fără oxigen) a materiei organice vegetale și animale. Apare natural în corpul mamiferului, prin acțiunea anumitor enzime asupra cisteinei, un aminoacid neesențial.

Formula chimică de hidrogen sulfurat sau hidrogen sulfurat. SARANPHONG YIMKLAN. Sursa: Wikimedia Commons.

Soluțiile apoase H ₂ S sunt corozive pentru metale precum oțelul. H ₂ S este un compus reducător care, atunci când reacționează cu SO ₂ , oxidează la sulf elementar în timp ce reducerea SO ₂ la sulf, de asemenea.

În ciuda faptului că este un compus extrem de toxic și fatal pentru oameni și animale, importanța sa într-o serie de procese importante din organism a fost studiată de câțiva ani.

Reglează o serie de mecanisme legate de generarea de noi vase de sânge și de funcționarea inimii.

Protejează neuronii și se crede că acționează împotriva unor boli precum Parkinson și Alzheimer.

Datorită capacității sale de reducere a substanțelor chimice, poate combate speciile oxidante, acționând astfel împotriva îmbătrânirii celulare. Din aceste motive, se studiază posibilitatea producerii de medicamente care, atunci când sunt administrate pacienților, pot fi eliberate lent în organism.

Aceasta ar servi la tratarea patologiilor precum ischemia, diabetul și bolile neurodegenerative. Cu toate acestea, mecanismul său de acțiune și siguranța sa nu au fost încă cercetate în detaliu.

Structura

H ₂ S molecula este analog cu cea a apei, adică, ele sunt similare în formă , deoarece hidrogeni sunt situate la un unghi cu sulf.

Structura unghiulară a moleculei de hidrogen sulfurat, H ₂ S. Bangin. Sursa: Wikimedia Commons.

Sulful din H ₂ S are următoarea configurație electronică:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ ,

Ei bine, împrumută câte un electron din fiecare hidrogen pentru a-și completa carcasa de valență.

Structura 3D a sulfurii de hidrogen. Galben: sulf. Alb: hidrogen. Benjah-bmm27. Sursa: Wikimedia Commons.

Nomenclatură

- Sulfat de hidrogen

- Sulfat de hidrogen

- Hidrură de sulf.

Proprietăți fizice

Stare fizică

Gaz incolor cu un miros foarte neplăcut.

Greutate moleculară

34,08 g / mol.

Punct de topire

-85,60 ° C.

Punct de fierbere

-60,75 ° C.

Densitate

1,1906 g / L.

Solubilitate

Moderat solubil în apă: 2,77 volume în 1 apă la 20 ° C. Poate fi dezlipit din soluția apoasă complet prin fierberea acesteia.

Proprietăți chimice

În soluție apoasă

Când hidrogenul sulfurat se află într-o soluție apoasă, se numește hidrogen sulfurat. Este un acid slab. Are doi protoni ionizabili:

H ₂ S + H ₂ O ⇔ H ₃ O ⁺ + HS ^- , K _a1 = 8,9 x 10 ^-8

HS ^- + H ₂ O ⇔ H ₃ O ⁺ + S ^{2 -} , K _a2 ~ 10 ^-14

Primul proton ionizează ușor, așa cum se poate deduce din prima sa constantă de ionizare. Al doilea proton ionizează foarte puțin, dar soluțiile H ₂ S conțin unele dintre anion sulfurat S ^{2 -} .

Dacă H ₂ S soluția este expusă la aer, de O ₂ oxidează sulfura de anioni și sulf precipitatele:

2 S ^{2 -} + 4 H ⁺ + O ₂ → 2 H ₂ O + 2 S ⁰ ↓ (1)

În prezența clorului Cl ₂ , brom Br ₂ și iod I ₂ , se formează acidul halogenat corespunzător și sulf:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Soluțiile apoase H ₂ S sunt corozive, provocând fisurarea tensiunii sulfurii în oțelurile de duritate ridicată. Produsele de coroziune sunt sulfura de fier și hidrogenul.

Reacția cu oxigenul

H ₂ S reacționează cu oxigenul în aer și pot apărea următoarele reacții:

2 H ₂ S + 3 O ₂ → 2 H ₂ O + 2 SO ₂ (3)

2 H ₂ S + O ₂ → 2 H ₂ O + 2 S ⁰ ↓ (4)

Reacția cu metalele

Reacționează cu diferite metale care deplasează hidrogenul și formează sulfura metalică:

H ₂ S + Pb → PbS + H ₂ ↑ (5)

Reacția cu dioxidul de sulf

In gazele vulcanice, H ₂ S și SO ₂ sunt prezenți , care reacționează unul cu celălalt și solid de sulf se formează:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Descompunerea cu temperatura

Sulfura de hidrogen nu este foarte stabilă, se descompune ușor atunci când este încălzită:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Locația în natură

Acest gaz se găsește în mod natural în izvoarele calde sulfuroase sau sulfuroase, în gazele vulcanice, în petrolul brut și în gazele naturale.

Izvor sulfuros de apă. Николай Максимович. Sursa: Wikimedia Commons.

Când uleiul (sau gaz) conține urme semnificative de H ₂ S, se spune că este „acru“, în contrast cu „dulce“, care este atunci când nu îl conține.

Cantități mici de H ₂ S în petrol sau gaze sunt în detrimentul economic deoarece o instalație de epurare trebuie instalat pentru ao elimina, atât pentru a preveni coroziunea și de a face în condiții de siguranță a gazelor reziduale pentru uz casnic drept combustibil.

Este produsă ori de câte ori materia organică conținând sulf se descompune în condiții anaerobe (absența aerului), cum ar fi deșeurile umane, animale și vegetale.

Emisiile H ₂ S (culoarea teal) în largul coastei Namibiei, fotografiate de NASA. Aceste emisii provin din deșeuri organice. Observatorul Pământului NASA. Sursa: Wikimedia Commons.

Bacteriile prezente în gură și în tractul gastrointestinal o produc din materialele degradabile pe care le conțin proteinele vegetale sau animale.

Mirosul său caracteristic își face prezența vizibilă în ouă putrede.

H ₂ S este produs și în anumite activități industriale, cum ar fi rafinăriile de petrol, cuptoarele de cocs, fabricile de hârtie, tăbăcirile și procesarea alimentelor.

Sinteza în organismul mamiferului

Endogena H ₂ S poate fi produs în țesuturi de mamifere, inclusiv la oameni, în două moduri, una enzimatică și una neenzimatică.

Calea non-enzimatică constă în reducerea sulfului elementar S ⁰ la H ₂ S prin oxidarea glucozei:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (glucoză) + 6 S ⁰ (sulf) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

Calea de enzimatică constă în producerea de H ₂ S din L-cisteină, care este un aminoacid sintetizat de către organism. Procesul este asigurat de diverse enzime, cum ar fi cistationină-β-sintaza și cistationină-y-liază, printre altele.

Sulfura de hidrogen a fost găsită în creierul vacilor. Autor: ArtTower. Sursa: Pixabay.

Obținerea în laborator sau industrial

Gazul de hidrogen (H ₂ ) și elementul sulf (S) nu reacționează la temperaturi normale ale mediului, dar peste acestea încep să se combine, temperatura de 310 ºC fiind temperatura optimă.

Procesul este totuși prea lent, astfel încât să se folosească alte metode, inclusiv următoarele.

Sulfurile metalice (cum ar fi sulfura feroasă) reacționează cu acizi (cum ar fi clorhidratul) în soluție diluată.

FeS + 2 HCl → FeCl ₂ + H ₂ S ↑ (9)

În acest fel, se obține gazul H ₂ S, care, având în vedere toxicitatea sa, trebuie colectat în siguranță.

Utilizarea industrială a H

Depozitarea și transportul în cantități mari de H ₂ S , care este separat de gazele naturale prin spălare cu amine este dificil, de aceea procesul Claus este folosit pentru a se transforma în sulf.

În rafinăriile de petrol, H ₂ S este separat de gazul natural prin spălare cu amine și apoi transformat în sulf. Autor: SatyaPrem. Sursa: Pixabay.

În acest proces apar două reacții. În prima, H ₂ reacționează S cu oxigenul pentru a da SO ₂ , așa cum sa menționat mai sus ( a se vedea reacția 3).

Al doilea este un oxid de reacție catalizată de fier în care SO ₂ este redus și H ₂ S este oxidat, ambele care produc sulf S ( a se vedea reacția 6).

În acest fel se obține sulf care poate fi ușor depozitat și transportat, precum și destinat mai multor utilizări.

Utilitatea sau importanța H

Endogena H ₂ S este cea care apare în mod natural în organism , ca parte a metabolismului normal la oameni, mamifere și alte ființe vii.

În ciuda reputației sale de lungă durată ca gaz toxic și otrăvitor asociat cu descompunerea materiei organice, mai multe studii recente din anii 2000 până în prezent au stabilit că H ₂ S endogen este un regulator important al anumitor mecanisme. și procese în ființa vie.

H ₂ S are lipofilie ridicată sau afinitate față de grăsimi, motiv pentru care traversează membranele celulare ușor, penetrant toate tipurile de celule.

Sistemul cardiovascular

La mamifere, hidrogenul sulfurat promovează sau reglează o serie de semnale care reglează metabolismul, funcția cardiacă și supraviețuirea celulelor.

Are un efect puternic asupra inimii, vaselor de sânge și elementelor circulante ale sângelui. Modulează metabolismul celular și funcția mitocondrială.

Acesta apără rinichii de leziunile cauzate de ischemie.

Sistemul gastrointestinal

Acesta joacă un rol important ca factor de protecție împotriva afectării mucoasei gastrice. Se crede că poate fi un mediator important al motilității gastrointestinale.

Este probabil implicat în controlul secreției de insulină.

Sistem nervos central

De asemenea, acționează în funcții importante ale sistemului nervos central și protejează neuronii de stresul oxidativ.

Neuronii sunt protejați de H ₂ S. endogene. Autor: Gerd Altmann. Sursa: Pixabay.

Se estimează că poate proteja împotriva bolilor neurodegenerative, cum ar fi boala Parkinson, Alzheimer și Hungtinton.

Organ al vederii

Protejează celulele fotoreceptoare ale retinei de degenerarea indusă de lumină.

Împotriva îmbătrânirii

H ₂ S, fiind o specie reducătoare, poate fi consumată de o varietate de agenți de oxidare care circulă în organism. Combate speciile oxidante, precum speciile reactive de oxigen și speciile reactive de azot din organism.

Limită reacțiile radicalilor liberi prin activarea enzimelor antioxidante care protejează împotriva efectelor îmbătrânirii.

Potențial de vindecare al H

Biodisponibilitatea H ₂ S endogene depinde de anumite enzime implicate în biosinteza cisteinei la mamifere.

Unele studii sugereaza ca H ₂ S terapie donator de droguri ar putea fi benefic pentru anumite patologii.

De exemplu, ar putea fi util la pacienții diabetici, deoarece s - a observat că vasele de sânge de la animale diabetice îmbunătăți cu medicamente care aprovizionare exogen H ₂ S.

H ₂ S furnizat crește exogen formarea angiogeneza sau vas de sânge, astfel încât acesta poate fi utilizat pentru tratamentul bolilor ischemice cronice.

Sunt concepute medicamente care pot elibera H ₂ S lent pentru a acționa benefic asupra diferitelor boli. Cu toate acestea, eficacitatea, siguranța și mecanismele acțiunii sale nu au fost încă cercetate.

riscuri

H ₂ S este o otravă fatală inhalare pură sau chiar diluat 1 parte de gaz în 200 părți de aer. Păsările sunt foarte sensibile la H ₂ S și ​​mor chiar la diluarea a 1 din 1500 părți de aer.

Hidrogenul sulfurat sau hidrogenul sulfurat H ₂ S este o otravă puternică. Autor: OpenIcons. Sursa: Pixabay.

H ₂ S este un inhibitor puternic al anumitor enzime și procese de fosforilare oxidativ, ceea ce duce la sufocare celulelor. Majoritatea oamenilor îl miros la concentrații mai mari de 5 ppb (părți pe miliard). Concentrațiile de 20-50 ppm (părți pe milion) sunt iritante pentru ochi și tractul respirator.

O inhalare de 100-250 ppm timp de câteva minute poate provoca incoordonare, tulburări de memorie și tulburări motorii. Atunci când concentrația este în jur de 150-200 ppm, oboseala olfactivă sau anosmie are loc, ceea ce înseamnă că după aceea mirosul caracteristic al H ₂ S nu pot fi detectate . În cazul în care o concentrație de 500 ppm este inhalat timp de 30 minute, se poate produce edem pulmonar. și pneumonie.

Concentrații de peste 600 ppm pot fi fatale în primele 30 de minute, deoarece sistemul respirator este paralizat. Și 800 ppm este concentrația care este imediat letală pentru oameni.

Prin urmare, H ₂ S trebuie evitat să scape în laboratoare, în spații sau în orice loc sau situație.

Este important de menționat că multe decese au loc deoarece oamenii intră în spații restrânse pentru salvarea colaboratorilor sau a membrilor familiei care s-au prăbușit din cauza intoxicației cu H ₂ S și, de asemenea, mor.

Este un gaz inflamabil.

Referințe

1. Panthi, S. și colab. (2016). Importanța fiziologică a sulfului de hidrogen: neuroprotector și neuromodulator potențial emergent. Medicina oxidativă și longevitatea celulară. Volumul 2016. ID articol 9049782. Recuperat de pe hindawi.com.
2. Shefa, U. și colab. (2018). Funcțiile anti-oxidante și de semnalizare celulară a hidrogenului sulfurat în sistemul nervos central. Medicina oxidativă și longevitatea celulară. Volumul 2018. Articolul ID 1873962. Recuperat de pe hindawi.com.
3. Tabassum, R. și colab. (2020). Importanța terapeutică a hidrogenului sulfurat în bolile neurodegenerative asociate cu vârsta. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Recuperat de nrronline.org.
4. Martelli, A. și colab. (2010). Sulfură de hidrogen: Oportunitate nouă pentru descoperirea medicamentelor. Recenzii de cercetare medicinale. Volumul 32, Problema 6. Recuperat de pe onlinelibrary.wiley.com.
5. Wang, M.-J. și colab. (2010). Mecanisme de angiogeneză: Rolul sulfurii de hidrogen. Farmacologie clinică și experimentală și fiziologie (2010) 37, 764-771. Recuperat de pe onlinelibrary.wiley.com.
6. Dalefield, R. (2017). Fumul și alte substanțe toxice inhalate. Sulfat de hidrogen. În Toxicologie Veterinară pentru Australia și Noua Zeelandă. Recuperat de la sciencedirect.com.
7. Selley, RC și Sonnenberg, SA (2015). Proprietățile fizice și chimice ale petrolului. Sulfat de hidrogen. În Elements of Petroleum Geology (Ediția a treia). Recuperat de la sciencedirect.com.
8. Hocking, MB (2005). Sulf și acid sulfuric. Procesul lui Claus Conversia sulfului de hidrogen în sulf. În Manualul tehnologiei chimice și controlul poluării (ediția a treia). Recuperat de la sciencedirect.com.
9. Lefer, DJ (2008). Importanța potențială a modificărilor biodisponibilității hidrogenului sulfurat (H ₂ S) în diabet. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Recuperat de pe bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
10. Biblioteca Națională de Medicină din SUA. (2019). Sulfat de hidrogen. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Babor, JA și Ibarz, J. (1965). Chimie generală modernă. Ediția a VII-a. Editorial Marín, SA