VANDENILIO SULFIDAS (H2S): STRUKTŪRA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS, SVARBA - CHEMIJA - 2025

Vandenilio sulfido arba vandenilio sulfido dujų yra suformuotas pagal sieros atomo (S) ir dviejų vandenilio atomų (H) sąjungos. Jo cheminė formulė yra H ₂ S. Jis taip pat žinomas kaip vandenilio sulfido dujos. Tai yra bespalvės dujos, kurių kvapas pastebimas supuvusiuose kiaušiniuose.

Jo yra ugnikalniuose ir sieros karštuose šaltiniuose, gamtinėse dujose ir žalioje naftoje. Jis taip pat susidaro vykstant anaerobiniam augalų ir gyvūnų organinių medžiagų skaidymui (be deguonies). Tai natūraliai atsiranda žinduolių kūne, veikiant tam tikriems fermentams cisteinui, nepakeičiamai amino rūgščiai.

Cheminė vandenilio sulfido arba vandenilio sulfido formulė. SARANPHONG YIMKLAN. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Vandeninis H ₂ S sprendimai yra ėsdinanti metalų, tokių kaip plieno. H ₂ S yra junginio redukavimą, kad, kuomet reaguoja su PK ₂ , oksiduoja elementariu sieros, o SO sumažinti ₂ prie sieros, taip pat.

Nepaisant to, kad jis yra labai toksiškas ir mirtinas junginys žmonėms ir gyvūnams, jo svarba keletui svarbių organizmo procesų buvo tiriama kelerius metus.

Tai reguliuoja daugybę mechanizmų, susijusių su naujų kraujagyslių susidarymu ir širdies veikimu.

Jis apsaugo neuronus ir buvo manoma, kad jis veikia nuo tokių ligų kaip Parkinsono ir Alzheimerio ligos.

Dėl savo cheminio redukcinio pajėgumo jis gali kovoti su oksidantais, tokiu būdu veikdamas nuo ląstelių senėjimo. Dėl šių priežasčių tiriama galimybė gaminti vaistus, kurie, vartojant pacientams, gali lėtai išleisti į organizmą.

Tai būtų naudinga tokioms patologijoms kaip išemija, diabetas ir neurodegeneracinės ligos gydyti. Tačiau jo veikimo mechanizmas ir saugumas dar turi būti nuodugniai ištirtas.

Struktūra

H ₂ S molekulė yra panaši į tą, vandens, tai yra, jie yra panašūs formos, nes vandeniliai yra kampu su sieros.

Vandenilio sulfido molekulės kampinė struktūra, H ₂ S. Bangin. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Sieros H ₂ S turi tokią konfigūraciją elektroninę:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ ,

Na, jis pasiskolina po vieną elektroną iš kiekvieno vandenilio, kad užpildytų savo valentinį apvalkalą.

3D vandenilio sulfido struktūra. Geltona: siera. Balta: vandenilis. Benjah-bmm27. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Nomenklatūra

- Vandenilio sulfidas

- Vandenilio sulfidas

- Sieros hidridas.

Fizinės savybės

Fizinė būklė

Bespalvės labai nemalonaus kvapo dujos.

Molekulinė masė

34,08 g / mol.

Lydymosi temperatūra

-85,60 ° C.

Virimo taškas

-60,75 ° C.

Tankis

1,1906 g / L

Tirpumas

Vidutiniškai tirpus vandenyje: 2,77 tūrio viename vandenyje 20ºC temperatūroje. Jį visiškai pašalinus iš vandeninio tirpalo, jį virinant.

Cheminės savybės

Vandeniniame tirpale

Kai vandenilio sulfidas yra vandeniniame tirpale, jis vadinamas vandenilio sulfidu. Tai silpna rūgštis. Jis turi du jonizuojamus protonus:

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

Pirmasis protonas šiek tiek jonizuoja, kaip galima spręsti iš jo pirmosios jonizacijos konstantos. Antra protonų ionizes labai mažai, bet tirpalai H ₂ S yra kai kurie iš sulfido anijonu S ^{2 -} .

Jei H ₂ S tirpalas yra veikiamas oro, O ₂ oksiduoja sulfido anijonų ir sieros nuosėdų:

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

Į chloro Cl buvimo ₂ , bromas Br ₂ ir jodo I ₂ , atitinkamas vandenilis halogenidas ir sieros yra suformuota:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Vandeninis H ₂ S sprendimai yra koroziją, sukelia sulfido stresą krekingo didelis kietumas plieno. Korozijos produktai yra geležies sulfidas ir vandenilis.

Reakcija su deguonimi

H ₂ S reaguoja su deguonimi ore ir gali įvykti šios reakcijos:

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)

Reakcija su metalais

Jis reaguoja su įvairiais metalais, kurie išstumia vandenilį ir sudaro metalo sulfidą:

H ₂ S + Pb → PbS + H ₂ ↑ (5)

Reakcija su sieros dioksidu

Vulkaniniuose dujų, H ₂ S ir SO ₂ yra pateikti , kurie reaguoja su viena nuo kitos ir kieto sieros yra suformuotas:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Skilimas esant temperatūrai

Vandenilio sulfidas nėra labai stabilus, kaitinant jis lengvai skyla:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Vieta gamtoje

Šios dujos natūraliai randamos sieros ir sieros karštuose šaltiniuose, vulkaninėse dujose, žalioje naftoje ir gamtinėse dujose.

Sieros vandens šaltinis. Николай Максимович. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Kai aliejuje (ar dujose) yra daug H ₂ S, jis yra „rūgštus“, priešingai nei saldus, ty tada, kai jo nėra.

Nedideli H ₂ S aliejuje arba dujomis, yra ekonomiškai žalinga, nes šveitimo augalų turi būti įdiegta jį pašalinti, ir kad būtų išvengta korozijos ir padaryti išmetamųjų dujų saugus buityje kaip kurą.

Jis gaminamas, kai organinės medžiagos, kuriose yra sieros, anaerobinėmis sąlygomis (jei nėra oro) suyra, pavyzdžiui, žmonių, gyvūnų ir augalų atliekos.

NASA fotografuota H ₂ S emisija (arbatžolių spalva) prie Namibijos krantų. Šie teršalai susidaro iš organinių atliekų. NASA Žemės observatorija. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Burnoje ir virškinimo trakte esančios bakterijos ją gamina iš skaidomųjų medžiagų, kurių yra augaliniuose ar gyvūniniuose baltymuose.

Dėl būdingo kvapo jo buvimas matomas supuvusiuose kiaušiniuose.

H ₂ S taip pat gaminamas vykdant tam tikrą pramoninę veiklą, pavyzdžiui, naftos perdirbimo gamyklose, kokso krosnyse, popieriaus gamyklose, rauginimo cechuose ir perdirbant maistą.

Sintezė žinduolių organizme

Endogeninės H ₂ S gali būti gaminamas žinduolių audinių, įskaitant žmones, dviem būdais, vienas fermentiniu ir viena ne-fermentinė.

Nefermentinį kelią sudaro elementarios sieros S ⁰ redukcija į H ₂ S oksidacijos būdu iš gliukozės:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (gliukozė) + 6 S ⁰ (siera) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

Fermentinė kelias susideda iš H gamybos ₂ S iš L-cisteino, kuri yra amino rūgšties pagaminamos organizmo. Procesą užtikrina įvairūs fermentai, tokie kaip cistationino-β-sintazė ir cistationino-γ-lipazė.

Karvių smegenyse rastas vandenilio sulfidas. Autorius: „ArtTower“. Šaltinis: „Pixabay“.

Gavimas laboratorijoje arba pramoniniu būdu

Vandenilio dujos (H ₂ ) ir sieros elementai (S) normalioje aplinkos temperatūroje nereaguoja, tačiau virš jų jie pradeda derėti, o optimali temperatūra yra 310 ºC.

Tačiau procesas yra per lėtas, todėl jam gauti naudojami kiti metodai, įskaitant šiuos.

Metalo sulfidai (tokie kaip juodasis sulfidas) reaguoja su rūgštimis (tokiomis kaip druskos rūgštis) praskiestame tirpale.

FeS + 2 HCl → FECL ₂ + H ₂ S ↑ (9)

Tokiu būdu gaunamos H ₂ S dujos , kurios, atsižvelgiant į jų toksiškumą, turi būti saugiai surinktos.

Pramoninis H naudojimas

Saugojimo ir transporto dideliais kiekiais iš H ₂ S, kad yra atskirtas nuo gamtinių dujų plovimo su aminais yra sunku, todėl Senelis procesas yra naudojamas konvertuoti jį į sieros.

Naftos perdirbimo gamyklose, H ₂ S yra atskirtas nuo gamtinių dujų plovimo su aminų ir paverčiama sieros. Autorius: SatyaPrem. Šaltinis: „Pixabay“.

Šiame procese įvyksta dvi reakcijos. Pirmojoje, H ₂ S reaguoja su deguonimi, kad SO ₂ , kaip nurodyta aukščiau (žr reakciją 3).

Antra yra geležies oksidas katalizuojama reakcija, kur SO ₂ yra sumažintas ir H ₂ S oksiduoti, kurie abu gaminti sieros S (žr reakciją 6).

Tokiu būdu gaunama siera, kurią galima lengvai laikyti ir transportuoti, taip pat skirtą daugkartiniam naudojimui.

H naudingumas ar svarba

Endogeninis H ₂ S yra tas, kuris organizme vyksta natūraliai kaip normalios medžiagų apykaitos dalis žmonėms, žinduoliams ir kitoms gyvoms būtybėms.

Nepaisant ilgalaikio toksiškų ir nuodingų dujų, susijusių su organinių medžiagų skaidymu, reputacijos, keletas naujausių tyrimų nuo 2000-ųjų iki šių dienų nustatė, kad endogeninis H ₂ S yra svarbus tam tikrų mechanizmų reguliatorius. ir procesai gyvoje būtybėje.

H ₂ S pasižymi dideliu lipofiliškumu ar afinitetu riebalams, todėl jis lengvai kerta ląstelių membranas, prasiskverbdamas į visų rūšių ląsteles.

Širdies ir kraujagyslių sistema

Žinduose vandenilio sulfidas skatina arba reguliuoja signalų, reguliuojančių medžiagų apykaitą, širdies veiklą ir ląstelių išgyvenimą, seriją.

Tai galingai veikia širdį, kraujagysles ir cirkuliuojančius kraujo elementus. Moduliuoja ląstelių metabolizmą ir mitochondrijų funkciją.

Tai apsaugo inkstus nuo žalos, kurią sukelia išemija.

Virškinimo trakto sistema

Jis vaidina svarbų vaidmenį kaip apsauginis veiksnys nuo skrandžio gleivinės pažeidimo. Manoma, kad tai gali būti svarbus virškinimo trakto motorikos tarpininkas.

Tikėtina, kad jis kontroliuoja insulino sekreciją.

Centrinė nervų sistema

Jis taip pat veikia svarbias centrinės nervų sistemos funkcijas ir apsaugo neuronus nuo oksidacinio streso.

Neuronus saugo endogeninis H ₂ S. Autorius: Gerdas Altmannas. Šaltinis: „Pixabay“.

Manoma, kad jis gali apsaugoti nuo neurodegeneracinių ligų, tokių kaip Parkinsono, Alzheimerio ir Hungtintono ligos.

Regėjimo organas

Tai apsaugo tinklainės fotoreceptorių ląsteles nuo šviesos sukeltos degeneracijos.

Prieš senėjimą

H ₂ S, kaip redukuojanti rūšis, gali būti suvartojamas įvairių organizme cirkuliuojančių oksiduojančių medžiagų. Jis kovoja su oksiduojančiomis rūšimis, tokiomis kaip reaktyviosios deguonies rūšys ir reaktyviosios azoto rūšys kūne.

Tai riboja laisvųjų radikalų reakcijas aktyvuodamas antioksidantinius fermentus, saugančius nuo senėjimo poveikio.

H gydomosios galimybės

Endogeninio H ₂ S biologinis prieinamumas priklauso nuo tam tikrų fermentų, dalyvaujančių žinduolių cisteino biosintezėje.

Kai kurie tyrimai rodo, kad H ₂ S donoro narkotikų terapija, gali būti naudingas tam tikrų patologijų.

Pavyzdžiui, ji gali būti naudinga sergantiems cukriniu diabetu, nes pastebėta, kad diabetu sergančių gyvūnų kraujagyslės pagerėja vaistais, tiekiančiais egzogeninę H ₂ S.

Išoriškai tiekiamas H ₂ S padidina angiogenezę ar kraujagyslių formavimąsi, todėl jis gali būti naudojamas lėtinių išeminių ligų gydymui.

Vaistai yra sukurtas, kad gali išleisti H ₂ S lėtai, kad galėtų veikti pozityviai įvairių ligų. Tačiau jo veiksmingumas, saugumas ir veikimo mechanizmai dar nėra ištirti.

Pavojai

H ₂ S yra mirtinas nuodas, įkvėpus ar net praskiedus 1 dalį dujų 200 dalių oro. Paukščiai yra labai jautrūs H ₂ S ir žūva net praskiedę 1 iš 1500 oro dalių.

Vandenilio sulfidas arba vandenilio sulfidas H ₂ S yra galingas nuodas. Autorius: OpenIcons. Šaltinis: „Pixabay“.

H ₂ S yra stiprus tam tikrų fermentų ir oksidacinio fosforilinimo procesų inhibitorius, sukeliantis ląstelių uždusimą. Dauguma žmonių jį kvepia, kai koncentracija yra didesnė nei 5 ppb (dalys milijardui). 20-50 ppm (milijono dalių) koncentracija dirgina akis ir kvėpavimo takus.

Įkvėpus 100–250 ppm kelioms minutėms, gali sutrikti koordinacija, sutrikti atmintis ir motorika. Kai koncentracija yra maždaug 150-200 ppm, uoslės nuovargis arba anosmija įvyksta, tai reiškia, kad po to būdingas kvapas H ₂ S negali būti aptikta . Jeigu 500 ppm koncentracija yra įkvėpti 30 minučių, plaučių edema gali atsirasti ir plaučių uždegimas.

Didesnė kaip 600 ppm koncentracija gali būti mirtina per pirmąsias 30 minučių, nes kvėpavimo takai yra paralyžiuoti. Ir 800 ppm yra koncentracija, kuri žmonėms yra mirtina.

H ₂ S todėl turi būti apsaugotos nuo išvengti laboratorijoje, patalpose arba bet kurioje vietoje arba padėties.

Svarbu pažymėti, kad daug mirčių įvyksta dėl to, kad žmonės patenka į uždaras erdves gelbėti bendradarbių ar šeimos narių, kurie žlugo dėl apsinuodijimo H ₂ S, ir mirė.

Tai yra degios dujos.

Nuorodos

1. Panthi, S. ir kt. (2016). Fiziologinė vandenilio sulfido svarba: kylantys stiprūs neuroprotektoriai ir neuromoduliatoriai. Oksidacinė medicina ir ląstelių ilgaamžiškumas. Tūris 2016. Prekės ID 9049782. Atkurta iš hindawi.com.
2. Shefa, U. ir kt. (2018 m.). Vandenilio sulfido antioksidacinės ir signalinės funkcijos centrinėje nervų sistemoje. Oksidacinė medicina ir ląstelių ilgaamžiškumas. Tūris 2018. Prekės ID 1873962. Atkurta iš hindawi.com.
3. Tabassum, R. ir kt. (2020). Gydomoji vandenilio sulfido svarba sergant su amžiumi susijusiomis neurodegeneracinėmis ligomis. „Neural Regen Res 2020“; 15: 653-662. Atkurta iš nrronline.org.
4. Martelli, A. ir kt. (2010). Vandenilio sulfidas: nauja narkotikų atradimo galimybė. Medicininių tyrimų apžvalgos. 32 tomas, 6 leidimas. Atkurta iš onlinelibrary.wiley.com.
5. Wang, M.-J. et al. (2010). Angiogenezės mechanizmai: vandenilio sulfido vaidmuo. Klinikinė ir eksperimentinė farmakologija ir fiziologija (2010) 37, 764–771. Atkurta iš onlinelibrary.wiley.com.
6. Dalefield, R. (2017). Dūmai ir kiti įkvepiami toksikai. Vandenilio sulfidas. Australijos ir Naujosios Zelandijos veterinarinėje toksikologijoje. Atgauta iš „sciencedirect.com“.
7. Selley, RC ir Sonnenberg, SA (2015). Fizinės ir cheminės naftos savybės. Vandenilio sulfidas. Naftos geologijos elementuose (trečiasis leidimas). Atgauta iš „sciencedirect.com“.
8. Hockingas, MB (2005). Siera ir sieros rūgštis. Claus proceso metu vandenilio sulfido pavertimas siera. Cheminių technologijų ir taršos kontrolės vadove (trečiasis leidimas). Atgauta iš „sciencedirect.com“.
9. Leferis, didžėjus (2008). Galima vandenilio sulfido (H ₂ S) biologinio prieinamumo pokyčių svarba sergant diabetu. „British Journal of Pharmacology“ (2008) 155, 617–619. Atkurta iš bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
10. JAV nacionalinė medicinos biblioteka. (2019 m.). Vandenilio sulfidas. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Babor, JA ir Ibarz, J. (1965). Šiuolaikinė bendroji chemija. 7-asis leidimas. Redaktorius Marín, SA