硫化氫(英文名稱:Hydrogen Sulfide),無機化合物,由氫和硫組成。化學式為H2S,摩爾質量為34.08g/mol,密度為1.36?kg/m3。硫化氫是一種具有臭雞蛋氣味的無色氣體,易溶于水,可溶于石油、乙醇、二硫化碳、四氯化碳等,是一種可燃性氣體,燃燒時產生藍色火焰,具有很強的還原性,還易與大多數金屬離子反應形成沉淀。實驗室通常用硫化亞鐵和稀硫酸或稀鹽酸反應來制備硫化氫;工業上制備硫化氫通常用硫磺和電解氫合成。硫化氫在分析化學中可以用來分離和鑒定某些金屬離子,冶金工業中可以用來從鈷礦的浸取液中沉淀硫化銅,在核工業中可以用來生產重水。
相關歷史
1663年英國化學家羅伯特·波義耳(Robert Boyle)發現硫化氫可以使銀器變黑。1772年瑞典化學家卡爾·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele)證明了硫在氫氣中燃燒可以得到硫化氫氣體,并且這種氣體中的硫,可以用一些氧化劑使其氧化析出;化學家約翰·道爾頓曾用實驗證明硫化氫是用由元素硫和氫組成。1796年化學家貝托雷證明硫化氫不是含氧酸。
在18世紀末,當時化學家在分析各種礦石成分時,是將礦石放入硫酸中加熱,此時會放出一種極為難聞的硫磺氣(硫化氫)。普羅斯發現這種氣體與一些金屬鹽反應會產生不同顏色沉淀,這個性質的發現便成為新的分析方法的重要依據。1829年德國化學家羅塞科學地制定了以硫化氫為主的系統定性分析。在鹽酸處理后的溶液中通入硫化氫,則金、銻、錫、、鉛、鉍、銅、銀、汞等離子都形成硫化物的沉淀,從而與其它金屬離子分開。這樣有步驟地用幾種基本的試劑把未知物分為若干組,再分別用特種試劑檢驗,就可以確定未知物的各成分。所以,硫化氫是分析化學中很重要的基本試劑,在分析化學發展史中,起到了非常重要的作用。
分布來源
硫化氫一般是化學反應和蛋白質自然分解的產物。自然界中硫化氫常含于火山噴射氣及礦泉水中,此外動植物以及各種各樣的有機垃圾腐爛時都經常產生硫化氫。人們在石油開采、橡膠、革、煤低溫焦化、甜菜制糖等生產中有硫化氫產生。在清理水井、下水道、隧道、垃圾堆等作業中,可能遇到。
分子結構
硫化氫的分子結構與水分子相似,分子中的硫采用sp3不等性雜化,分子構型為v形,H-S鍵長為136pm,鍵角∠HSH為92°。硫化氫屬于極性分子,極性弱于水,分子間不能形成氫鍵。
理化性質
物理性質
硫化氫是一種具有臭雞蛋氣味的無色氣體,與空氣混合可形成爆炸性混合物。其溶解性表現為易溶于水,在20℃條件下,1體積水約可溶解2.6體積的硫化氫氣體;此外,還可溶于石油、乙醇、二硫化碳、四氯化碳等溶劑。硫化氫的摩爾質量34.08g/mol為,密度為1.36?kg/m3,沸點為-60℃,熔點為-85℃,20℃時的蒸氣壓為1880kPa,空氣中的爆炸界限為4.3%~46.0%,自燃溫度為260℃。
化學性質
不穩定性
硫化氫被加熱至300℃以上會分解為氫氣和硫。
可燃性
硫化氫是一種可燃性氣體,燃燒時產生藍色火焰。在氧氣充足的條件下,硫化氫能完全燃燒生成二氧化硫和水;在氧氣不足的條件下,則發生不完全燃燒生成硫和水。
還原性
硫化氫中的硫的化合價為負二價,說明它可以失電子變為硫或者更高價態硫的化合物,故硫化氫具有還原性。能夠被許多氧化劑氧化,如鹵族元素單質、氧氣、硝酸、高錳酸鉀、硫酸等。
沉淀性
硫化氫可以使元素周期表中第Ⅰ主族和第Ⅱ類主族元素以外的金屬離子從溶液中沉淀為不同顏色的硫化物(有時為氫氧化物)。根據這些沉淀的顏色和在水中或酸中溶解的不同情況可以判別或分離某些金屬離子。
與有機物反應
硫化氫與烯烴反應生成硫醇。
在酸的催化下,硫化氫與醇生成硫醇、硫醚。
中毒機理
硫化氫是室息性氣體,吸入的硫化氫進入血液分布至全身,與細胞內線粒體中的細胞色素氧化酶結合,使其失去傳遞電子的能力,造成細胞缺氧,這與氰化物中毒有相似之處。硫化氫還可能與體內谷胱甘肽中的疏基結合,使谷胱甘肽失活,影響生物氧化過程,加重了組織缺氧。高濃度(1000mg/m3以上)硫化氫主要通過對嗅神經、呼吸道及頸動脈竇和主動脈體的化學感受器的直接刺激,傳入中樞神經系統,先是興奮,迅即轉入超限抑制,發生呼吸麻痹,以至于出現電擊樣中毒或猝死。硫化氫接觸濕潤黏膜,與液體中的鈉離子反應生成硫化鈉,對眼睛和呼吸道產生刺激和腐蝕,可致結膜炎、角膜炎、呼吸道炎癥,甚至肺水腫;由于阻斷細胞氧化過程,心肌缺氧,可發生彌漫性中毒性心肌病。
制備方法
實驗室制法
實驗室通常用硫化亞鐵和硫酸或稀鹽酸反應來制備硫化氫,為了控制硫化氫的生成速率,反應通常在啟普發生器中進行。反應方程式如下:
工業制法
工業上制備硫化氫通常用硫和電解氫在573K的溫度下直接合成。
應用領域
化學
硫化氫在分析化學中作為沉淀劑,可以用來分離和鑒定某些金屬離子。還可以用來制造多種無機化合物硫化物,如硫化鈉、硫氫化鈉等,進而用作制造染料、橡膠制品、殺蟲劑、塑料助劑、皮革和藥物的原料。硫化氫在有機合成中的重要用途是制取硫醇,也是重要的還原劑。
冶金
在冶金工業中硫化氫用于從鎳鈷礦的浸取液中沉淀硫化銅,從紅土的硫酸浸取液中沉淀硫化鎳和硫化鈷。在中核集團中用硫化氫可生產重水。
安全事宜
安全標志
GHS分類
相關法規
在我國《職業性接觸毒物危害程度分級》(GBZ 230-2010)中規定,把硫化氫定為Ⅱ級(高度危害)。
下表為不同濃度下硫化氫的影響
泄露處理
硫化氫發生泄露時,人員應迅速撤離泄漏污染區至上風處,并立即進行隔離(少量泄漏時隔離150m,大量泄漏時隔離300m),嚴格限制出入并切斷火源。應急處理人員需戴自給正壓式呼吸器,穿防毒服,從上風處進入現場并盡可能切斷泄漏源。同時合理通風,加速擴散,可噴霧狀水稀釋、溶解,構筑圍堤或挖坑收容產生的大量廢水。如有可能,將殘余氣或漏出氣用排風機送至水洗塔或與塔相連的通風櫥內,或使其通過三氯化鐵水溶液,管路裝止回裝置以防溶液吸回。漏氣容器要妥善處理,修復、檢驗后再用。
消防處理
硫化氫發生火災時,消防人員必須穿戴全身防火防毒服,切斷氣源,若不能立即切斷氣源,則不允許熄滅正在燃燒的氣體。噴水冷卻容器,可能的話將容器從火場移至空曠處。可用霧狀水、泡沫、二氧化碳、干粉進行滅火。
健康危害
接觸硫化氫氣體或液化氣體可引起灼傷、嚴重損害和(或)凍傷。本品有毒,主要經呼吸道吸收而引起全身中毒,是一種化學性室息性氣體;是強烈的神經毒物,對黏膜有強烈刺激作用。低濃度硫化氫接觸可引起眼睛刺激(如眼刺痛、流淚)、頭痛、咳嗽及呼吸困難等癥狀;同時,硫化氫可對心臟(如冠狀血管痙攣、心肌缺血)、腦部(如細胞缺氧損傷)等多器官造成損害。
急救措施
皮膚接觸:立即脫去污染的衣物,用流動清水沖洗,就醫。
眼睛接觸:立即提起眼臉,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘,就醫。
吸入:立即脫離現場至空氣新鮮處,保持呼吸道通暢。如呼吸困難,給輸氧,如呼吸停止,即進行人工呼吸。
儲存
參考資料 >
Hydrogen Sulfide | H2S - PubChem.PubChem.2023-02-05
Hydrogen Sulfide | H2S - PubChem.PubChem.2023-02-04
職業性接觸毒物危害程度分級(GBZ 230-2010).銅仁市萬山區人民政府.2023-02-04
Hydrogen Sulfide | H2S - PubChem.PubChem.2023-02-04
Hydrogen Sulfide | H2S - PubChem.PubChem.2023-02-04