HYDROGENSULFID (H2S): STRUKTUR, EGENSKAPER, BRUK, BETYDNING - KJEMI - 2026

Den hydrogensulfid eller hydrogensulfidgass er dannet ved forening av et svovelatom (S), og to hydrogenatomer (H). Den kjemiske formelen er H ₂ S. Den er også kjent som hydrogensulfidgass. Det er en fargeløs gass hvis lukten er tydelig i råtne egg.

Den er til stede i vulkaner og svovel varme kilder, i naturgass og i råolje. Det dannes også under den anaerobe nedbrytningen (uten oksygen) av organisk materiale fra planter og dyr. Det forekommer naturlig i pattedyrlegemet, gjennom virkningen av visse enzymer på cystein, en ikke-essensiell aminosyre.

Kjemisk formel for hydrogensulfid eller hydrogensulfid. SARANPHONG YIMKLAN. Kilde: Wikimedia Commons.

Vandig H ₂ S løsninger er korroderende overfor metaller slik som stål. H ₂ S er en reduserende forbindelse som, når de reagerer med SO ₂ , oksyderes til elementært svovel og samtidig redusere SO ₂ til svovel i tillegg.

Til tross for at det er en svært giftig og dødelig forbindelse for mennesker og dyr, har dens betydning i en serie viktige prosesser i kroppen blitt studert i noen år.

Den regulerer en serie mekanismer relatert til generering av nye blodkar og hjertets funksjon.

Den beskytter nevroner og har blitt antatt å virke mot sykdommer som Parkinson og Alzheimers.

På grunn av den kjemiske reduksjonsevnen, kan den bekjempe oksidantarter og dermed motvirke aldring av celler. På grunn av disse årsakene studeres muligheten for å produsere medisiner som administreres til pasienter sakte i kroppen.

Dette vil tjene til å behandle patologier som iskemi, diabetes og nevrodegenerative sykdommer. Handlingsmekanismen og sikkerheten har imidlertid ennå ikke blitt undersøkt grundig.

Struktur

H ₂ S- molekylet er analogt med vann, det vil si at de er like i form siden hydrogelene er lokalisert i en vinkel med svovelen.

Vinkelstruktur av hydrogensulfidmolekylet, H ₂ S. Bangin. Kilde: Wikimedia Commons.

Svovel i H ₂ S har følgende elektroniske konfigurasjoner:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ ,

Vel, det låner ett elektron fra hvert hydrogen for å fullføre valensskallet.

3D-struktur av hydrogensulfid. Gul: svovel. Hvitt: hydrogen. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

- Hydrogensulfid

- Hydrogensulfid

- Svovelhydrid.

Fysiske egenskaper

Fysisk tilstand

Fargeløs gass med en veldig ubehagelig lukt.

Molekylær vekt

34,08 g / mol.

Smeltepunkt

-85,60 ° C

Kokepunkt

-60,75 ° C

tetthet

1,1906 g / L.

løselighet

Moderat løselig i vann: 2,77 volum i 1 vann ved 20 ºC. Den kan løsnes fra den vandige oppløsningen ved å koke den.

Kjemiske egenskaper

I vandig løsning

Når hydrogensulfid er i en vandig løsning, kalles det hydrogensulfid. Det er en svak syre. Den har to ioniserbare protoner:

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

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

Det første protonet ioniserer litt, som kan trekkes ut fra dets første ioniseringskonstant. Den andre proton ioniserer meget lite, men oppløsninger av H ₂ S inneholder noen av sulfidet anion S ^{2 -} .

Hvis H ₂ S- løsning utsettes for luft, vil O ₂ oxyderer sulfid anion- og svovelbunnfall:

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

I nærvær av klor Cl ₂ , brom Br ₂ og jod jeg ₂ , blir det tilsvarende hydrogenhalogenid og svovel dannet:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Vandig H ₂ S løsninger er korrosive, forårsaker sulfidspenningssprekking i høy hardhet stål. Korrosjonsproduktene er jernsulfid og hydrogen.

Reaksjon med oksygen

H ₂ S reagerer med oksygen i luften, og følgende reaksjoner kan oppstå:

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)

Reaksjon med metaller

Den reagerer med forskjellige metaller som fortrenger hydrogen og danner metallsulfid:

H ₂ S + Pb → PbS + H ₂ ↑ (5)

Reaksjon med svoveldioksid

I vulkanske gasser, H ₂ S og SO ₂ er til stede , som reagerer med hverandre og fast svovel dannes:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Nedbrytning med temperatur

Hydrogensulfid er ikke veldig stabilt, det brytes lett ned når det varmes opp:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Plassering i naturen

Denne gassen finnes naturlig i svovelholdige eller svovelholdige varme kilder, i vulkanske gasser, i råolje og i naturgass.

Svovelholdig vannfjær. Николай Максимович. Kilde: Wikimedia Commons.

Når olje (eller gass) inneholder betydelige spor av H ₂ S, sies det å være "sur", i motsetning til "søt", som er når den ikke inneholder den.

Små mengder H ₂ S i olje eller gass er økonomisk skadelig fordi det må installeres et skrubbeanlegg for å fjerne det, både for å forhindre korrosjon og for å gjøre avfallsgassen trygg for husholdningsbruk som drivstoff.

Det produseres når organisk materiale som inneholder svovel brytes ned under anaerobe forhold (fravær av luft), for eksempel avfall fra mennesker, dyr og planter.

H ₂ S- utslipp (telysfarge) utenfor kysten av Namibia, fotografert av NASA. Disse utslippene kommer fra organisk avfall. NASAs jordobservatorium. Kilde: Wikimedia Commons.

Bakteriene som er til stede i munnen og i mage-tarmkanalen produserer den fra de nedbrytbare materialene som plante- eller animalsk proteiner inneholder.

Den karakteristiske lukten gjør sin tilstedeværelse synlig i råtne egg.

H ₂ S produseres også i visse industrielle aktiviteter, for eksempel oljeraffinerier, koksovner, papirfabrikker, garverier og i matforedling.

Syntese i pattedyrorganismen

Endogen H ₂ S kan fremstilles i pattedyrvev, inkludert mennesker, på to måter, en enzymatisk og ett ikke-enzymatisk.

Den ikke-enzymatiske banen består av reduksjon av elementært svovel S ⁰ til H ₂ S gjennom oksydasjon av glukose:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (glukose) + 6 S ⁰ (svovel) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

Den enzymatiske veien består av produksjonen av H ₂ S fra L-cystein, som er en aminosyre som er syntetisert av kroppen. Prosessen sikres av forskjellige enzymer, så som cystathionin-p-synthase og cystathionine-y-lyase, blant andre.

Det er funnet hydrogensulfid i hjernen til kyr. Forfatter: ArtTower. Kilde: Pixabay.

Innhenting i laboratoriet eller industrielt

Hydrogengass (H ₂ ) og elementet svovel (S) ikke reagere ved normale omgivelsestemperaturer, men over disse de begynner å kombinere, med 310 ° C å være den optimale temperatur.

Prosessen er imidlertid for treg, så andre metoder brukes til å oppnå den, inkludert følgende.

Metallsulfider (så som jernsulfid) omsettes med syrer (så som saltsyre) i fortynnet løsning.

FeS + 2 HCl → FeCl ₂ + H ₂ S 9 (9)

På denne måten oppnås H ₂ S- gassen som, gitt dens toksisitet, må samles trygt.

Industriell bruk av H

Lagring og transport i store mengder H ₂ S som skilles fra naturgass ved vasking med aminer er vanskelig, derfor blir Claus-prosessen brukt til å omdanne den til svovel.

I oljeraffinerier, H ₂ S separeres fra naturgass ved vasking med aminer, og deretter omdannes til svovel. Forfatter: SatyaPrem. Kilde: Pixabay.

I denne prosessen oppstår to reaksjoner. I den første, H- ₂ til S-reagerer med oksygen gi SO ₂ , som nevnt ovenfor (se reaksjon 3).

Den andre er en jernoksyd-katalysert reaksjon hvor SO ₂ blir redusert og H ₂ S oksideres, og begge produserer svovel S (se reaksjon 6).

På denne måten oppnås svovel som lett kan lagres og transporteres, så vel som bestemt til flere anvendelser.

Nytten eller viktigheten av H

Endogent H ₂ S er det som forekommer naturlig i kroppen som en del av normal metabolisme hos mennesker, pattedyr og andre levende vesener.

Til tross for sitt mangeårige rykte som en giftig og giftig gass assosiert med nedbrytning av organisk materiale, har flere nyere studier fra 2000-tallet til i dag bestemt at endogen H ₂ S er en viktig regulator av visse mekanismer. og prosesser i det levende vesen.

H ₂ S har høy lipofilisitet eller affinitet mot fett, og det er derfor den krysser cellemembraner lett og trenger gjennom alle typer celler.

Sirkulasjonssystem

Hos pattedyr fremmer eller regulerer hydrogensulfid en serie signaler som regulerer metabolisme, hjertefunksjon og celleoverlevelse.

Det har en kraftig effekt på hjertet, blodkarene og sirkulerende elementer i blodet. Modulerer cellulært metabolisme og mitokondriell funksjon.

Den forsvarer nyrene mot skader forårsaket av iskemi.

Mage-tarm-systemet

Det spiller en viktig rolle som en beskyttende faktor mot skade på mageslimhinnen. Det antas at det kan være en viktig formidler av gastrointestinal motilitet.

Det er sannsynligvis involvert i kontrollen av insulinutskillelse.

Sentralnervesystemet

Det virker også i viktige funksjoner i sentralnervesystemet og beskytter nevroner mot oksidativt stress.

Nerveceller er beskyttet av endogene H ₂ S. Forfatter: Gerd Altmann. Kilde: Pixabay.

Det anslås at det kan beskytte mot nevrodegenerative sykdommer som Parkinsons, Alzheimers og Hungtintons sykdom.

Synsorgan

Det beskytter fotoreseptorcellene i netthinnen mot lysindusert degenerasjon.

Mot aldring

H ₂ S, som er en reduserende art, kan konsumeres av en rekke oksidasjonsmidler som sirkulerer i kroppen. Den bekjemper oksiderende arter som reaktive oksygenarter og reaktive nitrogenarter i kroppen.

Det begrenser reaksjonene fra frie radikaler gjennom aktivering av antioksidantenzymene som beskytter mot virkningene av aldring.

Healingspotensialet til H

Biotilgjengeligheten av endogen H ₂ S avhenger av visse enzymer som er involvert i biosyntesen av cystein hos pattedyr.

Noen studier antyder at medisinbehandling med H ₂ S- donor kan være gunstig for visse patologier.

For eksempel kan det være nyttig hos diabetespasienter, siden det har blitt observert at blodkarene i diabetiske dyr forbedres med medikamenter som tilførsel eksogen H ₂ S.

H ₂ S tilført eksogent øker angiogenese eller dannelse av blodkar, og det er grunnen til at den kan brukes til behandling av kroniske iskemiske sykdommer.

Legemidler utvikles som kan frigjøre H ₂ S sakte for å virke gunstig mot ulike sykdommer. Effekten, sikkerheten og mekanismene for dens virkning har imidlertid ennå ikke blitt undersøkt.

risiko

H ₂ S er en dødelig gift hvis inhaleres pent eller til og med fortynnet 1 del gass i 200 deler luft. Fugler er veldig følsomme for H ₂ S og dør selv ved fortynning av 1 i 1500 deler av luft.

Hydrogensulfid eller hydrogensulfid H ₂ S er en kraftig gift. Forfatter: OpenIcons. Kilde: Pixabay.

H ₂ S er en kraftig hemmer av visse enzymer og oksidative fosforyleringsprosesser, noe som fører til kvelning av celler. De fleste lukter det ved konsentrasjoner større enn 5 ppb (deler per milliard). Konsentrasjoner på 20-50 ppm (deler per million) er irriterende for øynene og luftveiene.

Innånding av 100-250 ppm i noen minutter kan forårsake koordinasjon, hukommelsesforstyrrelser og motoriske lidelser. Når konsentrasjonen er rundt 150-200 ppm, oppstår luktutmattelse eller anosmi, noe som betyr at den karakteristiske lukten av H ₂ S i etterkant ikke kan oppdages . Hvis en konsentrasjon på 500 ppm inhaleres i 30 minutter, kan lungeødem oppstå og lungebetennelse.

Konsentrasjoner på mer enn 600 ppm kan være dødelige i løpet av de første 30 minuttene, da luftveiene er lammet. Og 800 ppm er konsentrasjonen som umiddelbart er dødelig for mennesker.

H ₂ S må derfor forhindres i å rømme i laboratorier, lokaler eller på noe sted eller situasjon.

Det er viktig å merke seg at mange dødsfall forekommer fordi mennesker kommer inn i trange rom for å redde medarbeidere eller familiemedlemmer som har kollapset på grunn av H ₂ S- forgiftning , og døde også de.

Det er en brennbar gass.

referanser

1. Panthi, S. et al. (2016). Fysiologisk betydning av hydrogensulfid: Emerging Potent Neuroprotector and Neuromodulator. Oksidativ medisin og cellulær levetid. Volum 2016. Artikkel-ID 9049782. Gjenopprettet fra hindawi.com.
2. Shefa, U. et al. (2018). Antioksidant- og celle-signalfunksjoner av hydrogensulfid i det sentrale nervesystemet. Oksidativ medisin og cellulær levetid. Volum 2018. Artikkel-ID 1873962. Gjenopprettet fra hindawi.com.
3. Tabassum, R. et al. (2020). Terapeutisk betydning av hydrogensulfid i aldersassosierte nevrodegenerative sykdommer. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Gjenopprettet fra nrronline.org.
4. Martelli, A. et al. (2010). Hydrogen Sulphide: Novell Opportunity for Drug Discovery. Medisinske forskningsanmeldelser. Volum 32, utgave 6. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
5. Wang, M.-J. et al. (2010). Mekanismer for angiogenese: Roll av hydrogensulfid. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2010) 37, 764-771. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
6. Dalefield, R. (2017). Røyk og andre inhalasjonsgifter. Hydrogensulfid. I veterinær toksikologi for Australia og New Zealand. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
7. Selley, RC og Sonnenberg, SA (2015). De fysiske og kjemiske egenskapene til petroleum. Hydrogensulfid. In Elements of Petroleum Geology (Tredje utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
8. Hocking, MB (2005). Svovel og svovelsyre. Claus Prosesskonvertering av hydrogensulfid til svovel. I Håndbok for kjemisk teknologi og forurensningskontroll (tredje utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
9. Lefer, DJ (2008). Potensiell betydning av endringer i biotilgjengelighet av hydrogensulfid (H ₂ S) i diabetes. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Gjenopprettet fra bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
10. US National Library of Medicine. (2019). Hydrogensulfid. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Babor, JA og Ibarz, J. (1965). Moderne generell kjemi. 7. utgave. Redaksjonell Marín, SA