Svojstva vodikovog sulfida (H2S), rizici i uporaba



vodikov sulfid je uobičajeni naziv vodikovog sulfida (H2S). Može se smatrati hidrazidnom kiselinom u otopini (H2S (aq)).

Razmatranje sulfhidrilne kiseline daje se unatoč niskoj topivosti u vodi ovog kemijskog spoja. Njegova struktura prikazana je na slici 1 (EMBL-EBI, 2005).

Stoga je sumporovodik slabo topiv u vodi. Kada se otopi, tvori kiseli sulfidni ion ili hidrosulfid (HS-). Vodena otopina sumporovodika, ili sumporovodik, bezbojna je i kad je izložena zraku, polako oksidira elementarni sumpor, koji nije topiv u vodi.

Sumpor dianion S2- postoji samo u jako alkalnim vodenim otopinama; Iznimno je osnovna s pKa> 14.

H2S nastaje iz praktički tamo gdje elementarni sumpor dolazi u kontakt s organskim materijalom, osobito na visokim temperaturama. Vodikov sulfid je kovalentni hidrid kemijski vezan za vodu (H2O), budući da se kisik i sumpor proizvode u istoj skupini kao i periodni sustav.

Često nastaje kada bakterije razgrađuju organsku tvar u odsutnosti kisika, kao što je to slučaj u močvarama i kanalizaciji (zajedno s procesom anaerobne digestije). Također se javlja u vulkanskim plinovima, prirodnom plinu i nekim vodama.

Također je važno imati na umu da je sumporovodik središnji sudionik u ciklusu sumpora, biogeokemijski ciklus sumpora na Zemlji (slika 2)..

Kao što je gore spomenuto, bakterije koje reduciraju sumpor i sulfate reduciraju oksidacijsku energiju iz vodika ili organskih molekula u odsutnosti kisika redukcijom sumpora ili sulfata u sumporovodik.

Ostale bakterije oslobađaju hidrogen sulfid iz aminokiselina koje sadrže sumpor. Nekoliko skupina bakterija može koristiti vodik sulfid kao gorivo, oksidirajući ga do elementarnog sumpora ili sulfata koristeći kisik ili nitrat kao oksidant.

Čiste sumporne bakterije i zelene sumporne bakterije koriste vodikov sulfid kao donor elektrona u fotosintezi, stvarajući tako elementarni sumpor.

Zapravo, ovaj način fotosinteze stariji je od načina cijanobakterija, algi i biljaka koji koriste vodu kao donor elektrona i oslobađa kisik (baza podataka o ljudskim metabolima, 2017)..

indeks

  • 1 Tamo gdje nastaje sumporovodik?
  • 2 Fizikalna i kemijska svojstva
  • 3 Reaktivnost i opasnosti
    • 3.1 Udisanje
    • 3.2 Kontakt s kožom
    • 3.3 Kontakt očima
  • 4 Upotreba
    • 4.1 1 - Proizvodnja sumpora
    • 4.2 2- Analitička kemija
    • 4.3 3 - Druge namjene

Tamo gdje nastaje sumporovodik?

Vodikov sulfid (H2S) dolazi prirodno u sirovoj nafti, prirodnom plinu, vulkanskim plinovima i vrućim izvorima. Može također biti posljedica bakterijske razgradnje organske tvari. Također je proizveden ljudskim i životinjskim otpadom.

Bakterije koje se nalaze u ustima i gastrointestinalnom traktu proizvode vodik-sulfid iz bakterija koje razgrađuju materijale koji sadrže biljne ili životinjske proteine.

Vodikov sulfid također može biti rezultat industrijskih aktivnosti, kao što su prerada hrane, koksne peći, mlinovi za kraft papir, štavionice i rafinerije nafte (Agencija za Registar otrovnih tvari i bolesti, 2011)..

Fizikalna i kemijska svojstva

Vodikov sulfid je bezbojni plin s jakim mirisom pokvarenih jaja. Vodena otopina sumporovodika je bezbojna bez karakteristične arome.

Spoj ima molekulsku masu od 34,1 g / mol, vodena otopina ima gustoću od 1,343 g / ml. Ima talište od -82 ° C i točku vrenja od -60 ° C. Lako je topljiv u vodi i može otopiti samo 4 grama po litri ovog otapala na 20 ° C (Kraljevsko kemijsko društvo, 2015.) \ T.

Vodikov sulfid reagira kao kiselina i kao redukcijsko sredstvo. Eksplodira u dodiru s difluoridom kisika, brom pentafluoridom, klor trifluoridom, diklorid oksidom i srebrnim fulminatom. Može se zapaliti i eksplodirati kada je izložen bakrenom prahu, u prisutnosti kisika.

Može reagirati na sličan način s drugim metalima u prahu. Pali se pri kontaktu s metalnim oksidima i peroksidima (barijev peroksid, krom trioksid, bakrov oksid, olovo dioksid, mangan dioksid, nikal oksid, srebrni oksid, srebrni dioksid, talijev trioksid, natrijev peroksid, živin oksid, kalcijev oksid).

Pali se s bromnim srebrom, olovnim (II) hipokloritom, bakrenim kromatom, dušičnom kiselinom, olovnim oksidom (IV) i oksidom. Može se zapaliti ako prolazi kroz zahrđale željezne cijevi. Reagira egzotermno s bazama.

Toplina reakcije s natrijevim limerom, natrijevim hidroksidom, kalijevim hidroksidom, barijevim hidroksidom može izazvati paljenje ili eksploziju neizreagiranog dijela u prisutnosti zraka / kisika (HYDROGEN SULFIDE, 2016).

Reaktivnost i opasnosti

H2S se smatra stabilnim spojem iako je vrlo zapaljiv i ekstremno toksičan.

Spoj je teži od zraka i može putovati znatno dalje od izvora paljenja i natrag gore. Može stvarati eksplozivne smjese s zrakom u širokom rasponu.

Također eksplozivno reagira s brom-pentafluoridom, klor-trifluoridom, trijodidom dušika, dušikovim trikloridom, difluoridom kisika i fenil-diazonijevim kloridom.

Kada se zagrije na razgradnju, emitira visoko toksične pare sumpornih oksida. Nekompatibilno s mnogim materijalima, uključujući jake oksidante, metale, jaku dušičnu kiselinu, brom pentafluorid, klor trifluorid, dušikov triiodid, dušikov triklorid, difluorid kisika i fenil diazonij klorid.

Vodikov sulfid (H2S) odgovoran je za mnoge incidente izloženosti struci u struci, osobito u naftnoj industriji. Klinički učinci H2S ovisi o njegovoj koncentraciji i trajanju izlaganja.

H2S je odmah smrtonosan kada su koncentracije više od 500-1000 dijelova na milijun (ppm), ali izloženost nižim koncentracijama, kao što je 10-500 ppm, može uzrokovati različite respiratorne simptome u rasponu od rinitisa do akutnog respiratornog zatajenja..

H2S također može utjecati na više organa, uzrokujući privremene ili trajne poremećaje u živčanom, kardiovaskularnom, bubrežnom, hematološkom i hematološkom sustavu..

Prikazan je slučaj profesionalne izloženosti H2S, što dovodi do uključenosti nekoliko organa, akutnog respiratornog zatajenja, organizacije upale pluća i šoka sličnih akutnoj sepsi. U ovom slučaju, pacijent je također razvio blagu opstruktivnu i restriktivnu bolest pluća i perifernu neuropatiju (Al-Tawfiq, 2010)..

inhalacija

U slučaju udisanja, uzmite ga na otvorenom i držite ga u mirnom položaju kako biste mogli disati. Ako ne diše, primijenite umjetno disanje. Ako je disanje otežano, obučeno osoblje treba dati kisik.

Kontakt s kožom

U slučaju dodira s kožom, treba je oprati s mnogo vode. Tekućina pod tlakom može uzrokovati ozebline. U slučaju izlaganja tekućini pod tlakom, zonu smrzavanja treba odmah zagrijati s toplom vodom koja ne prelazi 41 ° C.

Temperatura vode mora biti podnošljiva na normalnu kožu. Zagrijavanje kože treba održavati najmanje 15 minuta ili dok se normalna boja i osjećaj ne vrate na zahvaćeno područje. U slučaju masivnog izlaganja odjeća se skida kad se tušira s toplom vodom.

Kontakt očima

U slučaju dodira s očima, temeljito isprati oči vodom najmanje 15 minuta. Držite kapke otvorene i dalje od očiju kako biste bili sigurni da su sve površine temeljito isprane.

Gutanje se ne smatra mogućim načinom izlaganja. Za sve ostale slučajeve potrebno je dobiti hitnu medicinsku pomoć (Praxair, 2016).

aplikacije

1 - Proizvodnja sumpora

Jedinica za prikupljanje sumpora Claus sastoji se od peći za izgaranje, kotla za otpadnu toplinu, kondenzatora sumpora i niza katalitičkih stupnjeva, od kojih svaki koristi zagrijavanje, katalitički sloj i kondenzator sumpora. Tipično, koriste se dvije ili tri katalitičke faze.

Clausov postupak pretvara vodik sulfid u elementarni sumpor kroz reakciju u dva koraka.

Prva faza uključuje kontrolirano sagorijevanje plina za napajanje za pretvaranje približno jedne trećine sumporovodika u sumporni dioksid i nekatalitička reakcija sumporovodika koja nije spaljena sumpornim dioksidom.

U drugoj fazi, Clausova reakcija, vodikov sulfid i sumporni dioksid reagiraju na katalizatoru kako bi se proizveo sumpor i voda.

Količina zraka za izgaranje čvrsto se kontrolira kako bi se maksimizirao povrat sumpora, tj. Održavanje odgovarajuće reakcijske stehiometrije 2: 1 sumporovodika do sumpornog dioksida kroz nizvodne reaktore.

Obično se može postići iskorištenje sumpora do 97% (U.S. National Library of Medicine, 2011).

2 - Analitička kemija

Više od stotinu godina vodik sulfid je bio važan u analitičkoj kemiji, u kvalitativnoj anorganskoj analizi metalnih iona.

U tim analizama talože se teški metali (i nemetali) ioni (npr. Pb (II), Cu (II), Hg (II), As (III)) iz otopine nakon izlaganja H2S. Nastali talog se ponovno otapa s nekom selektivnošću i tako se identificira.

3 - Druge namjene

Ovaj spoj se također koristi za odvajanje deuterijevog oksida ili teške vode iz normalne vode kroz Girdler sulfidni proces.

Znanstvenici sa Sveučilišta u Exeteru otkrili su da stanična izloženost malim količinama plina sumporovodika može spriječiti oštećenje mitohondrija.

Kada je stanica pod stresom s bolešću, enzimi se privlače u stanicu kako bi se proizvele male količine sumporovodika. Ova studija mogla bi imati više implikacija u prevenciji moždanog udara, bolesti srca i artritisa (Stampler, 2014).

Vodikov sulfid može imati svojstva protiv starenja blokirajući destruktivne kemikalije u stanici, koje imaju svojstva slična resveratrolu, antioksidantu koji se nalazi u crvenom vinu..

reference

  1. Agencija za Registar otrovnih tvari i bolesti. (2011., 3. ožujka). Vodikov sulfid karbonil sulfid. Preuzeto s atsdr.cdc.gov.
  2. Al-Tawfiq, B.D. (2010). Izlaganje sumporovodiku kod odraslog muškarca. Annals of Saudi Med. 30 (1) , 76-80.
  3. EMBL-EBI. (2005., 13. prosinca). vodikov sulfid. Oporavio se od ebi.ac.uk.
  4. enciklopedija. \ t (S.F.). Vodikov sulfid. Oporavio se od britannica.com.
  5. Baza podataka o metabolima ljudi. (2017., 2. ožujka). Vodikov sulfid . Preuzeto s hmdb.ca.
  6. VODIK SULFID. (2016). Preuzeto iz cameochemicals.noaa.gov.
  7. (2016., 17. listopada). Sigurnosno-tehnički list vodikovog sulfida. Oporavio se od praxair.com.
  8. Kraljevsko kemijsko društvo. (2015). Vodikov sulfid. Preuzeto s chemspider.com.
  9. Stampler, L. (2014., 11. srpnja). Smrdljivi spoj može štititi od oštećenja stanica, otkriva studija. Preuzeto s time.com.
  10. S. Nacionalna medicinska knjižnica. (2011., 22. rujna). Sumpor, elementarni. Dobavljeno iz toxnet.nlm.nih.gov.