Сулфурводород (водород сулфид или сулфан) — хемиско соединение со хемиска формула . Станува збор за безбоен гас со карактеристичен непријатен мирис на расипани јајца. Сулфурводородот е многу отровен, корозивен и запалив гас.
Сулфурводородот често настанува преку процесот на микробно разградување на органска материја во отсуство на кислород, како на пример во мочуриштата и канализациите; овој процес е познат како анаеробен метаболизам, а го вршат микроорганизми кои го редуцираат сулфатот. се јавува и во вулкански гасови, во природниот гас, и во некои природни водени извори. Човечкото тело произведува мали количини на и го користи како сигнална молекула.
Сулфурводородот бил откриен во 1777 година од страна на шведскиот хемичар Карл Вилхелм Шеле.
Својства Сулфурводородот е малку погуст од воздухот, а смеса од и воздух може да биде експлозивна. Сулфурводородот гори во кислород со син пламен формирајќи сулфур диоксид () и вода. Во принцип, сулфурводородот делува како редуктор, особено во присуство на база, која формира SH−.
На високи температури или во присуство на катализатори, сулфур диоксидот реагира со сулфурводородот за да формира елементарен сулфур и вода. Оваа реакција се користи во Клаусовиот процес, кој е важен индустриски метод за отстранување на сулфурводород.
Сулфурводородот е слабо растворлив во вода и делува како слаба киселина (pKa = 6,9 во раствор со концентрација од 0,01–0,1 mol/l, на температура од 18 °C), при што се ослободува хидросулфиден јон (или ). Сулфурводородот и неговите раствори се безбојни. Кога е изложен на воздух, полека оксидира за да формира елементарен сулфур, кој не е растворлив во вода. Во воден раствор не се добива сулфиден анјон .
Сулфурводородот реагира со метални јони за да формира метални сулфиди, кои се нерастворливи цврсти супстанци кои често се црни по боја. Олово (II) ацетатна хартија се користи за откривање на сулфурводород, бидејќи лесно се претвора во олово (II) сулфид, кој е црн по боја. При реакција на металните сулфиди со силна киселина често се ослободува сулфурводород.
На притисоци поголеми од 90 GPa (гигапаскали) сулфурводородот станува метален спроводник на електрична струја. Кога се лади под критична температура почнува да добива својства на суперспроводник. Критичната температура се зголемува со зголемување на притисокот, почнувајќи од 23 К (Келвини) на притисок од 100 GPa, до температура од 150 К на притисок од 200 GPa. Ако сулфурводородот се стави под притисок на повисоки температури, а потоа се излади, критичната температура достигнува , која е највисоката прифатена критична температура за суперспроводливост заклучно со 2015 година. Со замена на мали количини на сулфур со фосфор и употреба на уште поголеми притисоци, се предвидува дека критичната температура може да се зголеми на температури над и да се постигне суперпроводливост на собна температура.
Добивање Сулфурводородот најчесто се добива со негово одвојување од т.н. кисел гас, што е земен гас со голема содржина на . Може исто така да се добие и со третирање на водород со стопен елементарен сулфур на температура од околу 450 °C. Како извор на водород во овој процес може да послужат јаглеводородите.
Сулфат-редуцирачките и сулфур-редуцирачките бактерии создаваат корисна енергија во анаеробни услови со употреба на сулфати или елементарен сулфур за оксидација на органски соединенија или водород; овој процес продуцира сулфурводород како отпаден производ.
Стандардно лабораториско добивање на ова соединение е со реакција на железен сулфид со силна киселина во Кипов генератор (Кипов апарат):
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S
Во квалитативната неорганска анализа се користи тиоацетамид за добивање на H2S:
CH3C(S)NH2 + H2O → CH3C(O)NH2 + H2S
Многу метални и неметални сулфиди, на пример, алуминиум сулфид, фосфор пентасулфид, силициум дисулфид, ослободуваат сулфурводород при реакција со вода:
6H2O + Al2S3 → 3H2S + 2Al(OH)3
Овој гас, исто така, може да се добие со загревање на сулфур со цврсти органски соединенија и со редукција на сулфурни органски соединенија со водород.
Биосинтеза во организмот Сулфурводородот може да се создаде во клетките по ензимски или неензимски пат. Во телото тој делува како гасовита сигнална молекула за која е познато дека го инхибира комплексот IV на митохондријалниот електронски транспортен синџир, што доведува до намалување на генерацијата на ATP и со тоа целокупната биохемиска активност во клетките. Познати се три ензими кои го синтетизираат : цистатионин γ-лиаза (CSE), цистатионин β-синтетаза (CBS) и 3-меркаптопируват сулфуртрансфераза (3-MST). Овие ензими се идентификувани во мноштво на биолошки клетки и ткива, а забележано е дека нивната активност е индуцирана кај многу заболувања. Сѐ повеќе станува јасно дека е важен медијатор на широк спектар на функции во клетките и кај здравите и кај болните поединци. Ензимите CBS и CSE се главните создавачи на во организмот, по механизам на транссулфурација. Овие ензими се одликуваат со трансфер на сулфурен атом од метионин на серин, за да формираат молекула на цистеин. 3-MST, исто така, придонесува за продукција на сулфурводород преку катаболниот пат на цистеинот. Аминокиселините метионин и цистеин служат како примарни супстрати за патеките на транссулфурација и во продукцијата на сулфурводород. Сулфурводородот, исто така, може да се синтетизира по неензиматски пат.
Сулфурводородот учествува и во физиолошки процеси како вазодилатација кај животните, 'ртење на семињата и одговор на стрес кај растенијата. Сигнализирањето со сулфурводород е исто така тесно поврзано со физиолошки процеси за кои се знае дека се посредувани од реактивни кислородни видови и реактивни азотни видови. Се покажало дека стапува во интеракција со NO што резултира со неколку клеточни ефекти, како и создавањето на нов сигнал наречен нитрозотиол. Познато е дека сулфурводородот ги зголемува нивоата на глутатион, кој пак ги намалува нивоата на реактивните кислородни видови во клетките. Полето на H2S-биологија произлегло од полето за токсикологија на животната средина во истражување на улогите на ендогено-продуцираниот H2S во физиолошки услови и во различни патофизиолошки состојби. Според моменталната класификација може да се идентификуваат патофизиолошки состојби со преголема продукција на H2S (на пример, карцином и Даунов синдром) и патофизиолошки состојби со дефицит на H2S (на пример кај васкуларни заболувања). Иако нашето разбирање за биологијата на сулфурводородот има значително напреднато во текот на последнава деценија, сепак многу прашања остануваат неразјаснети.
Употреба
Производство на сулфур, тиооргански соединенија и сулфиди на алкални метали Главната употреба на сулфурводородот е како претходник на елементарниот сулфур. Неколку органосулфурни соединенија се произведуваат со помош на сулфурводород, како на пример, метантиол, етантиол и тиогликолна киселина.
При реакција на сулфурводород со бази на алкални метали се добиваат алкални хидросулфиди, како што се натриум хидросулфид и натриум сулфид:
H2S + NaOH → NaSH + H2O NaSH + NaOH → Na2S + H2O
Овие соединенија се користат во индустријата за производство на хартија.
Натриум сулфидот при реакција со киселини дава хидросулфиди и сулфурводород; оваа реакција служи како извор на хидросулфиди во производството на тиофенол.
Аналитичка хемија Повеќе од еден век, сулфурводородот бил важен во аналитичката хемија при квалитативната неорганска анализа на метални јони. Во овие анализи, јони на тешки метали (и неметали) (на пр., Pb(II), Cu(II), Hg(II), As(III)) се таложат од растворот со помош на ). Компонентите на добиениот талог се раствораат со одредена селективност и на тој начин се идентификуваат.
Претходник на метални сулфиди Како што е наведено погоре, многу метални јони реагираат со сулфурводород за да создадат метални сулфиди. Ова се користи, на пример, во прочистувањето на гасовите или водите загадени со сулфурводород. При прочистување на металните руди со флотација, минералните прашоци често се третираат со сулфурводород за да се зајакне сепарацијата. Катализаторите кои се користат во хидродесулфоризацијата рутински се активираат со сулфурводород, а однесувањето на металните катализатори што се користат во другите делови на рафинеријата исто така се менува со употреба на сулфурводород.
Наоѓање во природата мини| Депозити на сулфур на карпа, создадени од вулкански гас |261x261пкс Мали количини на сулфурводород се наоѓаат во нафтата, а во земниот гас може да го има и до 30%. Вулканите и некои топли извори (како и некои ладни извори) испуштаат , каде што веројатно се јавува преку хидролиза на сулфидните минерали. Сулфурводородот може природно да биде присутен во бунарска вода, најчесто како резултат на дејството на сулфат-редуцирачките бактерии. Сулфурводородот се создава и во цревниот тракт на човечкото тело во многу мали количини, преку бактериското разградување на белковините што содржат сулфур. Исто така се создава и во устата и е една од причините за непријатен здив (халитоза).
Дел од глобалните емисии на се резултат на човековата активност. Најголем индустриски извор на се рафинериите на нафта. Процесот на хидродесулфоризација го ослободува сулфурот од нафтата со дејство на водород. Добиениот се претвора во елементарен сулфур со помош на делумно согорување во Клаусовиот процес, кој е главен извор на елементарен сулфур. Други антропогени извори на сулфурводород се печките за јаглен, фабриките за хартија (со употреба на Крафтовиот процес) и канализациите. се јавува секаде каде постои контакт помеѓу елементарен сулфур и органски материјал, особено при високи температури. Во зависност од условите на животната средина, тој е одговорен за расипување на материјали преку дејството на некои микроорганизми кои го оксидираат сулфурот и ова се нарекува биогена сулфидна корозија.
Граѓаните може да бидат изложени на сулфурводород доколку живеат во близина на постројки за третман на отпадни води, депонии, фарми каде се складира ѓубриво, како и во близина на нафтени и гасни полиња. Изложеноста се јавува преку вдишување на загаден воздух или пиење на контаминирана вода.
Отстранување од водата Постојат голем број на процеси за отстранување на сулфурводородот од водата за пиење.
Континуирано хлорирање За нивоа на сулфурводород до 75 mg/L, во процесот на прочистување се користи хлор како оксидирачки агенс, кој стапува во реакција со сулфурводородот. При оваа реакција се добива цврст сулфур. Обично, хлорот кој се употребува е во форма на натриум хипохлорит.
Аерација За концентрации на сулфурводород помали од 2 mg/L идеален процес за прочистување е аерацијата. Кислород се додава во водата за да реагира со сулфурводородот при што се добива безмирисен сулфат.
Додавање на нитрати Може да се користи калциум нитрат за да се спречи создавање на сулфурводород во отпадните води.
Отстранување од гасови кои се користат како гориво Сулфурводородот често се наоѓа во земниот гас и во биогасот, од каде се отстранува со технологии кои користат амини. При ваквите процеси, сулфурводородот најпрво се претвора во амониумова сол, а земниот гас останува непроменет.
Сулфидниот анјон последователно се регенерира со загревање на растворот на амин сулфид. Сулфурводородот добиен со овој процес обично се претвора во елементарен сулфур со помош на Клаусовиот процес. центар|рамка| Дијаграм на типичен процес за прочистување со употреба на амини, кој се користи во нафтените рафинерии, постројки за обработка на земен гас и други индустриски капацитети.
Безбедност Сулфурводородот е многу токсичен и запалив гас (граници на запалливост: 4,3–46%). Бидејќи е потежок од воздухот, тој има тенденција да се акумулира на дното од слабо проветрени простории. Иако на почеток иритира со својот мирис, типичен на расипани јајца, тој брзо го затапува сетилото за мирис, па жртвите може да не бидат свесни за неговото присуство сè додека не биде предоцна.
Токсичност