VÄTESULFID (H2S): STRUKTUR, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN, VIKT - KEMI - 2025

Den vätesulfid eller svavelväte gas bildas genom förening av en svavelatom (S) och två väteatomer (H). Dess kemiska formel är H ₂ S. Det är också känt som vätesulfidgas. Det är en färglös gas vars lukt syns i ruttna ägg.

Det finns i vulkaner och svavelformiga heta källor, i naturgas och i råolja. Det bildas också under den anaeroba nedbrytningen (utan syre) av organiskt växt- och djurämne. Det förekommer naturligt i däggdjurskroppen genom verkan av vissa enzymer på cystein, en icke-essentiell aminosyra.

Kemisk formel för vätesulfid eller vätesulfid. SARANPHONG YIMKLAN. Källa: Wikimedia Commons.

Vattenhaltig H ₂ S lösningar är korrosiva för metaller såsom stål. H ₂ S är en reducerande förening som, vid reaktion med SO ₂ , oxiderar till elementärt svavel och samtidigt minska SO ₂ till svavel samt.

Trots att det är en mycket giftig och dödlig förening för människor och djur har dess betydelse i en serie viktiga processer i kroppen studerats under några år.

Den reglerar en serie mekanismer relaterade till generering av nya blodkärl och hjärtats funktion.

Det skyddar neuroner och har trott verka mot sjukdomar som Parkinson och Alzheimers.

På grund av dess kemiska reducerande kapacitet kan den bekämpa oxidationsarter och därmed agera mot cellulär åldrande. Av dessa skäl studeras möjligheten att producera läkemedel som administreras till patienter långsamt i kroppen.

Detta skulle tjäna till att behandla patologier såsom ischemi, diabetes och neurodegenerativa sjukdomar. Emellertid har dess verkningsmekanism och dess säkerhet ännu inte granskats noggrant.

Strukturera

H ₂ S -molekylen är analog med den för vatten, dvs de har samma form, eftersom väteatomerna är belägna vid en vinkel med svavlet.

Vinkel strukturen av vätesulfid molekylen, H ₂ S. Bangin. Källa: Wikimedia Commons.

Svavel i H ₂ S har följande elektronisk konfiguration:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ ,

Tja, den lånar en elektron från varje väte för att slutföra sitt valensskal.

3D-struktur av vätesulfid. Gul: svavel. Vit: väte. Benjah-bmm27. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Vätesulfid

- Vätesulfid

- Svavelhydrid.

Fysikaliska egenskaper

Fysiskt tillstånd

Färglös gas med en mycket obehaglig lukt.

Molekylvikt

34,08 g / mol.

Smältpunkt

-85,60 ° C

Kokpunkt

-60,75 ° C

Densitet

1,1906 g / L.

löslighet

Måttligt lösligt i vatten: 2,77 volymer i 1 vatten vid 20 ° C. Den kan lossas från vattenlösningen helt genom att koka den.

Kemiska egenskaper

I vattenlösning

När vätesulfid finns i vattenlösning kallas det vätesulfid. Det är en svag syra. Den har två joniserbara protoner:

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

Den första protonen joniserar något, vilket kan dras från dess första joniseringskonstant. Den andra proton joniserar mycket lite, men lösningar av H ₂ S innehålla en del av sulfiden anjonen S ^{2 -} .

Om H ₂ S lösningen exponeras för luft, O ₂ oxiderar sulfid anjon- och svavel fällningar:

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

I närvaro av klor Cl ₂ , brom Br ₂ och jod I ₂ , är den motsvarande vätehalogeniden och svavel bildas:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Vattenhaltig H ₂ S lösningar är korrosiva, vilket orsakar sulfidspänningssprickbildning i höga hårdhets stål. Korrosionsprodukterna är järnsulfid och väte.

Reaktion med syre

H ₂ S reagerar med syre i luften och följande reaktioner kan uppstå:

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)

Reaktion med metaller

Den reagerar med olika metaller som förtränger väte och bildar metallsulfid:

H ₂ S + Pb → PbS + H ₂ ↑ (5)

Reaktion med svaveldioxid

I vulkaniska gaser, H ₂ S och SO ₂ är närvarande , vilka reagerar med varandra och fast svavel bildas:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Nedbrytning med temperatur

Vätesulfid är inte särskilt stabil, den sönderdelas lätt vid uppvärmning:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Plats i naturen

Denna gas finns naturligt i svavelhaltiga eller svavelrika heta källor, i vulkaniska gaser, i råolja och i naturgas.

Sulphurous vattenfjäder. Николай Максимович. Källa: Wikimedia Commons.

När olja (eller gas) innehåller betydande spår av H ₂ S det sägs vara "sura", i motsats till "söt", vilket är när den inte innehåller det.

Små mängder av H ₂ S i olja eller gas är ekonomiskt skadligt eftersom en skrubb anläggning måste installeras för att ta bort det, både för att förhindra korrosion och att göra gasen säkert avfall för hemmabruk som bränsle.

Det produceras när organiskt ämne som innehåller svavel sönderdelas under anaeroba förhållanden (frånvaro av luft), såsom människo-, djur- och växtavfall.

H ₂ S- utsläpp (kricka färg) utanför Namibias kust, fotograferad av NASA. Dessa utsläpp kommer från organiskt avfall. NASAs jordobservatorium. Källa: Wikimedia Commons.

Bakterierna som finns i munnen och i mag-tarmkanalen producerar den från de nedbrytbara material som växt- eller animaliska proteiner innehåller.

Dess karakteristiska lukt gör sin närvaro synlig i ruttna ägg.

H ₂ S produceras också inom viss industriell verksamhet, såsom oljeraffinaderier, koksugnar, pappersbruk, garverier och inom livsmedelsförädling.

Syntes i däggdjursorganismen

Endogen H ₂ S kan produceras i däggdjursvävnader, inklusive människor, på två sätt, en enzymatisk och en icke-enzymatisk.

Den icke-enzymatiska vägen består av reduktionen av elementärt svavel S ⁰ till H ₂ S genom oxidation av glukos:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (glukos) + 6 S ⁰ (svavel) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

Den enzymatiska vägen består av produktionen av H ₂ S från L-cystein, som är en aminosyra syntetiseras av kroppen. Processen säkerställs av olika enzymer, såsom cystationin-p-syntas och cystationin-y-lyas, bland andra.

Vätesulfid har hittats i hjärnorna hos kor. Författare: ArtTower. Källa: Pixabay.

Få på laboratoriet eller industriellt

Vätgas (H ₂ ) och elementet svavel (S) inte reagera vid normal omgivningstemperatur, men ovanför dessa de börjar att kombinera, med 310 ° C är den optimala temperaturen.

Processen är dock för långsam, så andra metoder används för att erhålla den, inklusive följande.

Metallsulfider (såsom järnhaltig sulfid) omsattes med syror (såsom saltsyra) i utspädd lösning.

FeS + 2 HCl → FeCb ₂ + H ₂ S ↑ (9)

På detta sätt, H ₂ S är gas som erhålls , som, med tanke på dess toxicitet, måste samlas in på ett säkert sätt.

Industriell användning av H

Lagring och transport i stora mängder i H ₂ S som är skilt från naturgas genom tvättning med aminer är svårt, därför Claus-processen används för att omvandla den till svavel.

I oljeraffinaderier, H ₂ S separeras från naturgas genom tvättning med aminer och därefter omvandlas till svavel. Författare: SatyaPrem. Källa: Pixabay.

I denna process uppträder två reaktioner. I den första, H ₂ till S reagerar med syre ger SO ₂ , såsom nämnts ovan (se reaktion 3).

Den andra är en järnoxid katalyserad reaktion där SO ₂ är reducerad och H ₂ S oxideras, vilka båda producerar svavel S (se reaktion 6).

På detta sätt erhålls svavel, som enkelt kan lagras och transporteras, samt avsett för flera användningsområden.

Användbarhet eller betydelse av H

Endogen H ₂ S är den som förekommer naturligt i kroppen som en del av normal metabolism hos människor, däggdjur och andra levande varelser.

Trots dess långvariga rykte som en giftig och giftig gas som hör samman med nedbrytning av organiskt material, har flera nya studier från 2000-talet fram till idag fastställt att endogena H ₂ S är en viktig regulator av vissa mekanismer. och processer i den levande varelsen.

H ₂ S har hög lipofilicitet eller affinitet mot fetter, vilket är varför den korsar cellmembranen lätt, genomträngande alla typer av celler.

Kardiovaskulära systemet

Hos däggdjur främjar eller reglerar vätesulfid en serie signaler som reglerar ämnesomsättning, hjärtfunktion och cellöverlevnad.

Det har en kraftfull effekt på hjärtat, blodkärlen och blodcirkulationselementen. Modulerar cellulär metabolism och mitokondriell funktion.

Det försvarar njurarna från skador orsakade av ischemi.

Gastrointestinala systemet

Det spelar en viktig roll som en skyddande faktor mot skador på magslemhinnan. Det antas att det kan vara en viktig förmedlare av gastrointestinal rörlighet.

Det är troligtvis involverat i kontrollen av insulinutsöndring.

Centrala nervsystemet

Det fungerar också i viktiga funktioner i centrala nervsystemet och skyddar neuroner från oxidativ stress.

Neuroner är skyddade av endogent H ₂ S. Författare: Gerd Altmann. Källa: Pixabay.

Det uppskattas att det kan skydda mot neurodegenerativa sjukdomar såsom Parkinsons, Alzheimers och Hungtintons sjukdom.

Synorgan

Det skyddar fotoreceptorcellerna i näthinnan från ljusinducerad degeneration.

Mot åldrande

H ₂ S, som är en reducerande arter, kan konsumeras av en mängd oxidationsmedel som cirkulerar i kroppen. Den kämpar mot oxiderande arter som reaktiva syrearter och reaktiva kvävearter i kroppen.

Det begränsar reaktionerna från fria radikaler genom aktivering av antioxidanter enzymer som skyddar mot effekterna av åldrande.

Helande potential för H

Biotillgängligheten av endogen H ₂ S beroende av vissa enzymer inblandade i biosyntesen av cystein i däggdjur.

Vissa studier tyder på att H ₂ S donatorläkemedelsterapi skulle kunna vara fördelaktigt för vissa patologier.

Till exempel, kan det vara användbart hos patienter med diabetes, eftersom det har observerats att blodkärlen i diabetiska djur förbättras med läkemedel som tillförsel exogent H ₂ S.

H ₂ S levereras exogent ökar angiogenes eller blodkärlsbildning, så det skulle kunna användas för behandling av kroniska ischemiska sjukdomar.

Läkemedel tas fram som kan frigöra H ₂ S långsamt för att verka fördelaktigt på olika sjukdomar. Effekten, säkerheten och mekanismerna för dess åtgärder har dock ännu inte undersökts.

risker

H ₂ S är ett dödligt gift om det inhaleras snyggt eller till och med utspädd 1 del gas i 200 delar luft. Fåglar är mycket känsliga för H ₂ S och dör även vid utspädning av 1 i 1500 delar av luft.

Vätesulfid eller vätesulfid H ₂ S är ett kraftfullt gift. Författare: OpenIcons. Källa: Pixabay.

H ₂ S är en potent hämmare av vissa enzymer och oxidativ fosforylering processer, vilket leder till cell kvävning. De flesta luktar det vid koncentrationer större än 5 ppb (delar per miljard). Koncentrationer på 20-50 ppm (delar per miljon) är irriterande för ögonen och luftvägarna.

En inandning på 100-250 ppm under några minuter kan orsaka koordination, minnesstörningar och motoriska störningar. När koncentrationen är ca 150-200 ppm, olfaktorisk utmattning eller anosmi inträffar, vilket innebär att i efterhand den karakteristiska lukten av H ₂ S är inte synlig . Om en koncentration av 500 ppm inhaleras i 30 minuter, kan lungödem uppträda. och lunginflammation.

Koncentrationer på mer än 600 ppm kan vara dödliga inom de första 30 minuterna, eftersom andningsorganen är förlamad. Och 800 ppm är den koncentration som omedelbart är dödlig för människor.

H ₂ S måste därför förhindras att rymma i laboratorier, lokaler eller på någon plats eller situation.

Det är viktigt att notera att många dödsfall inträffar eftersom människor in trånga utrymmen till räddnings medarbetare eller familjemedlemmar som har kollapsat på grund av H ₂ S -förgiftning , och de har också dö.

Det är en brandfarlig gas.

referenser

1. Panthi, S. et al. (2016). Fysiologisk betydelse av vätesulfid: Emerging Potent Neuroprotector and Neuromodulator. Oxidativ medicin och cellulär livslängd. Volym 2016. Artikel ID 9049782. Återställs från hindawi.com.
2. Shefa, U. et al. (2018). Antioxidant- och cellsignaleringsfunktioner av vätesulfid i det centrala nervsystemet. Oxidativ medicin och cellulär livslängd. Volym 2018. Artikel ID 1873962. Återställs från hindawi.com.
3. Tabassum, R. et al. (2020). Terapeutisk betydelse av vätesulfid vid åldersassocierade neurodegenerativa sjukdomar. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Återställd från nrronline.org.
4. Martelli, A. et al. (2010). Vätesulfid: ny möjlighet för läkemedelsupptäckt. Läkemedelsundersökningar. Volym 32, nummer 6. Återställs från onlinelibrary.wiley.com.
5. Wang, M.-J. et al. (2010). Mekanismer för angiogenes: Roll av vätesulfid. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2010) 37, 764-771. Återställs från onlinelibrary.wiley.com.
6. Dalefield, R. (2017). Rök och andra inhalerade toxikanter. Vätesulfid. In Veterinary Toxicology for Australia and New Zealand. Återställs från sciencedirect.com.
7. Selley, RC och Sonnenberg, SA (2015). De fysikaliska och kemiska egenskaperna hos petroleum. Vätesulfid. In Elements of Petroleum Geology (Tredje upplagan). Återställs från sciencedirect.com.
8. Hocking, MB (2005). Svavel och svavelsyra. Claus Processkonvertering av vätesulfid till svavel. I Handbook of Chemical Technology and Pollution Control (Third Edition). Återställs från sciencedirect.com.
9. Lefer, DJ (2008). Potentiella betydelsen av förändringar i svavelväte (H ₂ S) biotillgänglighet vid diabetes. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Återställs från bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
10. US National Library of Medicine. (2019). Vätesulfid. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Babor, JA och Ibarz, J. (1965). Modern allmän kemi. 7: e upplagan. Redaktion Marín, SA