Урок 23. Сполуки неметалічних елементів з Гідрогеном. Особливості водного розчину гідроген сульфіду, його застосування . Взаємодія з з лугами. 11 клас.

Будова молекули сірководню Н₂S

Фізичні властивості сірководню

Фізичні q властивості сульфідної (сірководневої) кислоти

Сульфідна кислота або сірководнева кислота — водний розчин сірководню (H₂S). Молярна маса 34 г/моль.

Водний розчин сірководню виявляє властивості двоосновної кислоти. Він кислий на смак, забарвлює синій лакмус у рожевий колір і має здатність заміщати обидва атоми водню на атоми металу з утворенням солей, які називаються сульфідами.

Сірководень (гідроген сульфід). Сірководнева (сульфідна) кислота. Сульфіди

   Сірководень, або дигідроген сульфід H₂S, — летка воднева сполука Сульфуру; Mr(H₂S) = 34.

У молекулі сірководню атом Сульфуру утворює два ковалентні полярні зв’язки з двома атомами Гідрогену — внаслідок перекривання кожного із двох неспарених _р-електронів атома Сульфуру з неспареними s-електронами кожного з атомів Гідрогену. Валентний кут наближається до прямого і становить 92°. Унаслідок кутової будови молекула полярна.

   На відміну від молекули води молекули сірководню не утворюють між собою водневих зв’язків, що пояснюється значно меншою полярністю зв’язків S—H порівняно зі зв’язками О—H.

Мал. . Молекула сірководню: а — модель, б — просторова будова

  Сірководень міститься у природному та вулканічному газах, нафті, мінеральних джерелах: Синяк, Немирів, Черче (Україна), Мацеста (Росія). Сірководень утворюється під час розкладу рослинних і тваринних решток.

Фізичні властивості сірководню зумовлені молекулярною кристалічною ґраткою. За стандартних умов — це безбарвний газ, важчий за повітря, з дуже неприємним запахом тухлих яєць. За температури 20 °С в одному об’ємі води розчиняються 2,4 об’єму сірководню. При зниженні температури до 0 °С розчинність сірководню збільшується майже вдвічі, до 4,6 об’єму. В насиченому розчині його масова частка становить приблизно 0,3 %. Розчин сірководню змінює колір лакмусу на червоний, тобто виявляє властивості слабкої кислоти — сульфідної.

Фізіологічна дія. Сірководень — дуже отруйна речовина.

  При роботі з ним слід бездоганно дотримуватися правил безпеки. Працювати з цим газом потрібно тільки у витяжній шафі або герметичному приладі.

  Наявність у повітрі об’ємної частки сірководню 0,1 % викликає отруєння. Лише один подих сірководню може спричинити непритомність, параліч дихального центру. Отруйна дія пояснюється його здатністю взаємодіяти з Ферумом гемоглобіну крові.

Добування сірководню

У лабораторії для добування сірководню використовують реакцію між сульфідом металічного елемента і хлоридною кислотою або розбавленою сульфатною кислотою:

У промисловості сірководень добувають, пропускаючи водень над розплавленою сіркою:

Хімічні властивості.

Наявність у складі сірководню Сульфуру з мінімальним ступенем окиснення -2 зумовлює сильні відновні властивості цієї речовини. Залежно від сили окисника й умов проведення реакції ступінь окиснення Сульфуру може підвищуватися по-різному:

Взаємодія сірководню з киснем.

   Сірководень горить блакитним полум’ям в атмосфері кисню або на повітрі при підпалюванні.

При повному згорянні сірководню утворюються сульфур(IV) оксид і вода:

2H₂S + 3O₂ = 2H₂O + 2SO₂

   При неповному згорянні в умовах нестачі кисню утворюється сірка:

Реакція має промислове значення для добування сірки з сірководню.

Сірководень легко окиснюється галогенами (бромна або йодна вода) та солями тривалентного Феруму:

Сульфідна кислота.

  Фізичні q властивості сульфідної (сірководневої) кислоти

Сульфідна кислота або сірководнева кислота — водний розчин сірководню (H₂S). Молярна маса 34 г/моль.

Водний розчин сірководню кислий на смак, забарвлює синій лакмус у рожевий колір і має здатність заміщати обидва атоми водню на атоми металу з утворенням солей, які називаються сульфідами. Водний розчин сірководню у воді — дуже слабка двохосновна кислота, яка дисоціює ступінчасто з утворенням гідрогенсульфід- іонів HS^- і сульфід-іонів S^2-:

У розчині багато недисоційованих молекул, тому він має дуже сильний запах сірководню.

Сульфідна кислота реагує з основними оксидами, основами, солями з утворенням двох видів солей: кислих — гідрогенсульфідів і середніх — сульфідів:

H₂S + NaOH = NaHS + H₂O

H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2H₂O

    Сульфіди, як і сірководень, є сильними відновниками. Реакція взаємодії сульфідів металічних елементів з киснем — випалювання сульфідів — перша у процесі добування кольорових металів із сульфідних руд:

    Більшість гідрогенсульфідів і сульфіди лужних металічних елементів та амонію NH⁺ розчиняються у воді, а переважна більшість сульфідів — нерозчинні. Сульфіди як солі слабкої кислоти у водних розчинах гідролізуються з утворенням лужного середовища.

   Сульфіди важких металічних елементів, які містяться у витискувальному ряді металів після Fe, добувають при пропусканні сірководню крізь розчин їхніх солей:

   Взаємодія дуже слабкої сульфідної кислоти з розчинами солей сильних кислот (сульфатної, нітратної, хлоридної) зумовлена дуже незначною розчинністю утворених сульфідів. Так, для розчинення 1 г аргентум (I) сульфіду потрібно 2 км³ води.

Нерозчинні сульфіди більш активних металічних елементів добувають взаємодією розчинів їх солей з розчинними сульфідами:

Сульфіди лужних металів безбарвні. А багато сульфідів кольорові: плюмбум(II) сульфід, купрум(II) сульфід, нікол(II) сульфід — чорні, кадмій(II) сульфід — жовтий, манган(II) сульфід — рожевий.

На різній розчинності сульфідів у воді та їх забарвленні засновані якісні реакції на сульфід-іон і катіони деяких металічних елементів.

В аналітичній хімії реактивом на сірководень та розчинні сульфіди є розчин плюмбум(II) нітрату:

Використані матеріали:

https://www.youtube.com/watch?v=o0xGP1KsxHU

Використання сірководню

1. У хімічній промисловості для отримання сульфатної кислоти, елементарної сірки, сульфідів.

2. В органічному синтезі сульфуровмісних речовин.

3. Як реагент в аналітичній хімії для виявлення іонів важких металічних елементів (Ag⁺, Pb²⁺, Сu²⁺).

4. У перспективі можливе використання гігантських запасів сірководню, які містяться в Чорному морі для потреб сірководневої енергетики і хімічної промисловості.

5. У медицині природні джерела і штучні ванни, що містять сірководень, використовують для боротьби зі шкірними захворюваннями.

Фізіологічні властивості

Сірководень утворюється в невеликих кількостях в деяких клітинах ссавців і має ряд біологічних сигнальних функцій. (Тільки два інших гази мають таку ж функцію: оксид азоту (NO) і оксид вуглецю (СО). Газ утворюється з цистеїну під впливом ферментів : цістатіонін бета-синтази і цістатіонін гамма-ліази. Він діє як розслаблювач гладких м'язів і, як судинорозширювач, також бере активну участь в роботі мозку, де він збільшує реакцію рецепторів NMDA,  і полегшує довгострокове потенціювання, яке бере участь у формуванні пам'яті. Сульфати виводяться із сечею.

Завдяки своїм ефектам близький до окису азоту, сірководень в наш час  визнаний як потенційний захисник від серцево-судинних захворювань . Хоча обидва оксиду азоту і сірководень, як було сказано розслабляють кровоносні судини, їх механізми дії різні: в той час як NO активує фермент гуанілін-циклазу, H₂S активує АТФ-чутливі калієві канальці у клітинах гладкої мускулатури. Як оксид азоту, сірководень бере участь в розслаблення гладких м'язів, що викликає ерекцію статевого члена, це дає нові можливості для терапії еректильної дисфункції. При хворобі Альцгеймера кількість сірководню в мозку сильно знижується. У трисомії 21 (найпоширеніша форма синдрому Дауна) організм виробляє надлишок сірководню. Сірководень також бере участь в процесі 1 типу діабету. Бета-клітин підшлункової залози при цукровому діабеті 1 типу виробляють надлишок сірководню, що призводить до загибелі бета-клітин і зниження вироблення інсуліну тими, які залишились.