Svavelsyra (H2S): Egenskaper, risker och användningar
Vätesulfid är det vanliga namnet av vätesulfid (H2S). Det kan betraktas som en hydrazidsyra i lösning (H2S (aq)).
Betraktandet av sulfhydrylsyra ges trots den låga lösligheten i vatten av denna kemiska förening. Dess struktur presenteras i Figur 1 (EMBL-EBI, 2005).
Därför är vätesulfid lätt löslig i vatten. Vid upplösning bildar den syrasulfidjonen eller hydrosulfidjonen (HS-). Den vattenhaltiga lösningen av vätesulfid eller vätesulfid är färglös och oxiderar långsamt elementärt svavel, som inte är lösligt i vatten, när det utsätts för luft.
Svaveldianionen S2 - existerar endast i starkt alkaliska vattenhaltiga lösningar; Det är utomordentligt grundläggande med en pKa> 14.
H 2 S härrör från praktiskt taget där elementärt svavel kommer i kontakt med organiskt material, speciellt vid höga temperaturer. Vätesulfid är en kovalent hydrid som är kemiskt relaterad till vatten (H2O), eftersom syre och svavel produceras i samma grupp som det periodiska systemet.
Det resulterar ofta när bakterier bryter ner organiskt material i frånvaro av syre, såsom i kärr och avlopp (tillsammans med den anaeroba digereringsprocessen). Det förekommer också i vulkaniska gaser, naturgas och lite brunnsvatten.
Det är också viktigt att komma ihåg att vätesulfid är en central deltagare i svavelcykeln, den biogeokemiska cykeln av svavel på jorden (figur 2).
Som nämnts ovan härleder svavelreducerande och sulfatreducerande bakterier oxidationsenergi från väte eller organiska molekyler i frånvaro av syre genom reduktion av svavel eller sulfat till vätesulfid.
Andra bakterier släpper ut vätesulfid från aminosyror som innehåller svavel. Flera grupper av bakterier kan använda vätesulfid som ett bränsle, oxiderande det till elementärt svavel eller sulfat med användning av syre eller nitrat som en oxidant.
Rena svavelbakterier och gröna svavelbakterier använder vätesulfid som en elektrondonator vid fotosyntes och producerar sålunda elementärt svavel.
Faktum är att det här sättet för fotosyntes är äldre än läget för cyanobakterier, alger och växter som använder vatten som en elektrondonator och släpper ut syre (Human Metabolome Database, 2017).
Var produceras vätesulfid?
Vätesulfid (H 2 S) förekommer naturligt i råolja, naturgas, vulkaniska gaser och varmvattenberedningar. Det kan också härröra från bakteriell nedbrytning av organiskt material. Det produceras också av avfall från människor och djur.
Bakterier som finns i munnen och mag-tarmkanalen producerar vätesulfid från bakterier som bryter ner material som innehåller växt- eller djurproteiner.
Vätesulfid kan också vara en följd av industriell verksamhet, som livsmedelsförädling, koksugnar, kraftpappersbruk, garverier och oljeraffinaderier (Agency for Toxic Substances and Disease Registry, 2011).
Fysikaliska och kemiska egenskaper
Vätesulfid är en färglös gas med stark lukt av ruttna ägg. Den vattenhaltiga lösningen av vätesulfid är färglös utan karaktäristisk arom.
Föreningen har en molekylvikt av 34, 1 g / mol, den vattenhaltiga lösningen har en densitet av 1, 343 g / ml. Den har en smältpunkt av -82 ° C och en kokpunkt på -60 ° C. Det är lite lösligt i vatten och kan bara lösa upp 4 gram per liter av detta lösningsmedel vid 20 ° C (Royal Society of Chemistry, 2015).
Vätesulfid reagerar som en syra och som ett reduktionsmedel. Det exploderar i kontakt med syre difluorid, brompentafluorid, klortrifluorid, dikloridoxid och silvervolminat. Det kan antända och explodera när det exponeras för kopparpulver, i närvaro av syre.
Det kan reagera på liknande sätt med andra pulverformiga metaller. Det antänds vid kontakt med metalloxider och peroxider (bariumperoxid, krontrioxid, kopparoxid, blydioxid, mangandioxid, nickeloxid, silveroxid, silverdioxid, talliumtrioxid, natriumperoxid, kvicksilveroxid, kalciumoxid).
Det antänds med silverbromat, bly (II) -hypoklorit, kopparkromat, salpetersyra, blyoxid (IV) och oxid. Det kan antända om det passerar genom rostiga järnrör. Reagerar exotermt med baser.
Reaktionsvärmen med sodakalk, natriumhydroxid, kaliumhydroxid, bariumhydroxid kan orsaka antändning eller explosion av den oreagerade delen i närvaro av luft / syre (HYDROGEN SULFIDE, 2016).
Reaktivitet och faror
H2S anses vara en stabil förening även om den är mycket brandfarlig och extremt giftig.
Föreningen är tyngre än luften och kan röra sig avsevärt till tändkällan och backa upp. Det kan bilda explosiva blandningar med luft i ett brett spektrum.
Det reagerar också explosivt med brompentafluorid, klortrifluorid, kvävedriiodid, kvävetriklorid, syre-difluorid och fenyldiazoniumklorid.
Vid uppvärmning till sönderdelning avger den mycket giftiga rök av svaveloxider. Oförenlig med många material, inklusive starka oxidanter, metaller, stark salpetersyra, brompentafluorid, klortrifluorid, kvävedriiodid, kvävetriklorid, syre-difluorid och fenyldiazoniumklorid.
Vätesulfid (H 2 S) är ansvarig för många incidenter av yrkeshygienisk exponering, särskilt i oljeindustrin. De kliniska effekterna av H 2 S beror på koncentrationen och exponeringstiden.
H 2 S är omedelbart dödlig när koncentrationer är mer än 500-1 000 delar per miljon (ppm), men exponering för lägre koncentrationer, såsom 10-500 ppm, kan orsaka olika respiratoriska symptom som sträcker sig från rinit till insufficiens akut andning
H 2 S kan också påverka flera organ, vilket orsakar tillfälliga eller permanenta störningar i nervsystemet, hjärt-, njur-, lever- och hematologiska system.
Vi presenterar ett fall av yrkesmässig exponering för H 2 S som leder till involvering av flera organ, akut respiratorisk misslyckande, organisering av lunginflammation och chock som liknar akut sepsis. I detta fall utvecklade patienten också en mild restriktiv och obstruktiv lungsjukdom och perifer neuropati (Al-Tawfiq, 2010).
inhalation
Vid inandning, ta den utomhus och håll den i vila i ett bekvämt läge att andas. Om inte andas, använd artificiell andning. Om andningen är svår, bör utbildad personal ge syre.
Hudkontakt
Vid kontakt med huden ska den tvättas med mycket vatten. Trycksatt vätska kan orsaka frostskador. Vid exponering för tryckvätska bör frysningszonen upphettas omedelbart med varmt vatten som inte överstiger 41 ° C.
Vattnets temperatur måste vara tolererbar mot normal hud. Uppvärmning av huden bör bibehållas i minst 15 minuter eller tills normal färgning och känsla återvänder till det drabbade området. Vid massiv exponering avlägsnas kläderna vid duscha med varmt vatten.
Ögonkontakt
Vid kontakt med ögonen, skölj ögonen noggrant med vatten i minst 15 minuter. Håll ögonlocken öppen och borta från ögonbollarna för att säkerställa att alla ytor sköljs väl.
Förtäring betraktas inte som en möjlig exponeringsväg. För alla andra fall måste omedelbar läkarvård erhållas (Praxair, 2016).
tillämpningar
1- Produktion av svavel
En Claus svaveluppsamlingsenhet består av en förbränningsugn, en spillvärmepanna, en svavelkondensor och en serie katalytiska steg, som var och en sysslar med uppvärmning, katalysatorbädd och svavelkondensor. Typiskt används två eller tre katalytiska steg.
Claus-processen omvandlar vätesulfid till elementär svavel genom en tvåstegsreaktion.
Det första steget involverar kontrollerad förbränning av matningsgasen för omvandling av ungefär en tredjedel av vätesulfiden till svaveldioxid och den icke-katalytiska reaktionen av vätesulfiden som inte bränns med svaveldioxid.
I det andra steget reagerar Claus-reaktionen, vätesulfiden och svaveldioxiden på en katalysator för framställning av svavel och vatten.
Mängden förbränningsluft regleras tätt för att maximera svavelåtervinningen, dvs upprätthålla lämplig reaktionsstökiometri av 2: 1 vätesulfid till svaveldioxid genom nedströms reaktorer.
Typiskt kan svavelutvinning upp till 97% uppnås (US National Library of Medicine, 2011).
2- Analytisk kemi
Under mer än ett sekel var vätesulfid viktig i analytisk kemi, vid kvalitativ oorganisk analys av metalljoner.
I dessa analyser utfälls tunga (och icke-metalliska) metalljoner (t.ex. Pb (II), Cu (II), Hg (II), As (III) från lösningen efter exponering för H2S. Den erhållna fällningen löses igen med viss selektivitet och identifieras sålunda.
3- Andra användningsområden
Denna förening används också för att avlägsna deuteriumoxid eller tungt vatten från normalt vatten genom Girdlersulfidprocessen.
Forskare vid University of Exeter upptäckte att cellulär exponering för små mängder av vätesulfidgas kan förhindra mitokondriellskada.
När cellen är stressad med sjukdomen, lockas enzymerna till cellen för att producera små mängder vätesulfid. Denna studie kan få mer implikationer vid förebyggande av stroke, hjärtsjukdomar och artrit (Stampler, 2014).
Vätesulfid kan ha anti-aging egenskaper genom att blockera destruktiva kemikalier i cellen, med egenskaper liknande resveratrol, en antioxidant som finns i rött vin.
