硫化氢
IUPAC名 Hydrogen sulphide
系统名 Hydrogen sulfide[ 1]
别名
氢硫酸
识别
CAS号
7783-06-4 Y
PubChem
402
ChemSpider
391
SMILES
InChI
InChIKey
RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYAJ
Beilstein
3535004
Gmelin
303
3DMet
B01206
UN编号
1053
EINECS
231-977-3
ChEBI
16136
RTECS
MX1225000
KEGG
C00283
MeSH
Hydrogen+sulfide
性质
化学式
H2 S
摩尔质量
34.082 g·mol⁻¹
外观
无色气体
密度
1.363 g/L
熔点
-82.30 °C (190.85 K)
沸点
-60.28 °C (212.87 K)
溶解性 (水 )
0.25 g/100 mL (40 °C)
pK a
7.0[ 2] [ 3]
折光度 n D
1.000644 (0 °C)[ 4]
结构
分子构型
角形
偶极矩
0.97 D
热力学
Δf H m ⦵ 298K
−21 kJ mol−1 [ 5]
S ⦵ 298K
206 J mol−1 K−1 [ 5]
热容
1.003 J K-1 g-1
危险性
欧盟危险性符号
欧盟编号
016-001-00-4
H-术语
H220 , H330 , H400
P-术语
P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304+340 , P310 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403+233 , P405
主要危害
劇毒,可燃
NFPA 704
闪点
−82.4 °C(−116.3 °F)[ 6]
自燃温度
232 °C(450 °F)
爆炸極限
4.3–46%
PEL
C 20 ppm; 50 ppm [10分钟,最高点] [ 7]
致死量或浓度:
713 ppm (大鼠 ,1 小时) 673 ppm (小鼠, 1 小时) 634 ppm (小鼠, 1 小时) 444 ppm (大鼠 ,4 小时)[ 8]
600 ppm (人, 30 分钟) 800 ppm (人, 5 分钟)[ 8]
相关物质
相关氢化物
水 、硒化氢 、碲化氢 、钋化氢 ,磷化氢
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa) 下。
硫化氫 是无机化合物 ,化學式 為H2 S 。正常是無色、易燃 的酸性 氣體 ,也是一种氧族元素的氢化物 。硫化氢是急性劇毒 物质,具有臭鸡蛋味,吸入少量高濃度硫化氫可於短時間內致命。低濃度的硫化氫對眼 、呼吸系統 及中樞神經 都有影響。它有毒,有腐蚀性,还可以被燃烧。[ 9]
硫化氢通常由有机物 在无氧气 的原核生物 分解的情况下产生,例如在沼泽 和下水道中;此过程通常称为厌氧消化 ,该过程通过还原硫酸盐的微生物 完成。H 2 S 也存在于火山气体 ,天然气 和井水的一些来源中。[ 10] 人体 会产生少量的H 2 S ,用于细胞信号传送 。[ 11]
瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒 因在1777年发现了硫化氢的化学成分而受到赞誉。
分佈
硫化氫自然存在於原油 、天然氣 、火山 氣體和溫泉 之中。少量的硫化氫在原油中、但天然氣可以包含高達90%硫化氫;也可以在細菌 於缺氧狀態下分解有機物 的過程中產生,或者是一部分的腐敗海藻中常見。人體釋放出的屁 含有極小量(少於屁成分的1%)的硫化氫。
制备
硫化氢一般是由分离酸气 而成,也就是有大量H 2 S 的天然气。它也可以由氢 和液体的硫在450°C下化合而成。碳氢化合物可以作为反应中氢的来源。[ 12]
实验室一般使用
F
e
S
+
2
H
C
l
⟶ ⟶ -->
F
e
C
l
2
+
H
2
S
{\displaystyle \mathrm {FeS+2HCl\longrightarrow FeCl_{2}+H_{2}S} }
来制取硫化氢。
也可以用
F
e
S
+
H
2
S
O
4
⟶ ⟶ -->
F
e
S
O
4
+
H
2
S
{\displaystyle \mathrm {FeS+H_{2}SO_{4}\longrightarrow FeSO_{4}+H_{2}S} }
但还有一个更加简单的方法,硫化铝 (白色)的水解[ 13] :
6
H
2
O
+
A
l
2
S
3
=
3
H
2
S
+
2
A
l
(
O
H
)
3
{\displaystyle \mathrm {6H_{2}O+Al_{2}S_{3}=3H_{2}S+2Al(OH)_{3}} }
此方法是利用了活泼金属(碱金属 除外)硫化物的水解 。硒化铝 (灰色)和碲化铝 (暗灰色)也能和水迅速反应,生成硒化氢 和碲化氢 。大部分金属和非金属的硫化物,如:硫化铝 、五硫化二磷 、二硫化硅 遇水都会形成硫化氢。[ 14]
性质
液体硫化氢
物理性質
2015年,物理學者發現,硫化氫在溫度203 K(-70°C)、極度高壓的環境下(至少150GPa,也就是約150萬標準大氣壓)會發生超導 相變 。[來源請求]
化學性質
硫化氢比同族的水不稳定,加热高于700K时即发生分解。
硫化氫比空氣 稍重,硫化氫和空氣的混合物极易爆炸。硫化氫和氧氣燃燒會產生藍色火焰,形成二氧化硫 和水 。在一般化学反应里,硫化氫是一种還原劑 ,如硫化氫可與二氧化硫反應形成單質硫和水。
S
O
2
+
2
H
2
S
=
=
=
=
3
S
+
2
H
2
O
{\displaystyle {\rm {SO_{2}+2H_{2}S{=\!=\!=\!=}3S+2H_{2}O}}}
硫化氢和二氧化硫即使在液态也会迅速反应。[ 15]
硫化氫可微溶於水,形成弱酸,称为“氢硫酸 ”。其水溶液包含了氢硫酸根HS- (在摄氏18度、浓度为0.01-0.1摩/公升的溶液里,pKa =6.9)和离子硫S2- (pKa = 11.96)。一开始清澈的氢硫酸置放一段时间后会变得混浊,这是因为氢硫酸会和溶解在水中的氧起缓慢的反应,产生不溶于水的单质硫。
硫化氢和金属离子接触会形成硫化金屬,硫化金屬往往是深暗色的。用於檢測硫化氫的醋酸鉛 紙和硫化氢的气体接触时会產生灰色的硫化鉛 (II)。硫化金屬與強酸反應时则会释放出硫化氫。
此外,氣態硫化氫和濃硝酸 或任何强氧化剂接觸时會发生爆炸。[ 16] 與醇 反應则形成硫醇 。
6
H
N
O
3
+
H
2
S
=
=
=
=
S
O
2
↑ ↑ -->
+
6
N
O
2
↑ ↑ -->
+
4
H
2
O
{\displaystyle {\rm {6HNO_{3}+H_{2}S{=\!=\!=\!=}SO_{2}\uparrow +6NO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}}
硫化氫是酸性 的,它與鹼 及一些金屬 (如銀 )有化學反應。例如:硫化氫和銀 接觸後,會產生黑褐色的硫化銀 ,如果氧 气存在反应趋势更大:
H
2
S
+
2
A
g
=
=
=
=
A
g
2
S
+
H
2
↑ ↑ -->
{\displaystyle {\rm {H_{2}S+2Ag{=\!=\!=\!=}Ag_{2}S+H_{2}\uparrow }}}
该反应能够进行的原因是硫化银的生成自由能 负值很大,增大了正方向反应的趋势。
安全
硫化氫是劇毒及易爆氣體。硫化氢也是易燃的(爆炸极限 ,4.3–46%)。它比空气重,容易积聚在通风不良的空间底部。虽然起初很刺鼻(闻起来像臭鸡蛋[ 17] ),它会迅速麻痹嗅觉,因此受害者意识到它的存在时就为时已晚。为了安全处理硫化氢,人们应参考硫化氢的安全数据表 。[ 18]
相對濃度危險度
濃度(单位:ppm )
反應
0.00047
气味阈值,指的是50%的人类可以嗅到气味但无法识别是什么的点。[ 19]
0.41
嗅到難聞的氣味
10
硫化氢的REL(建议暴露极限 ),由NIOSH,也就是美国国家职业安全卫生研究所 制定。[ 1]
10 – 20
可刺激眼睛的临界浓度。
20
OSHA设定的可接受最高浓度[ 20]
50
可接受的最大浓度(持续8小时,最大持续时间为10分钟)[ 20]
50 - 100
氣管刺激、結膜炎 伤害眼睛
100 – 150
呼吸几次后,嗅神经 瘫痪,嗅觉消失,而且常常伴随着意识的危险。 [ 21] [ 22]
100 - 200
嗅覺麻痺
200 - 300
一小時內急性中毒
320 – 530
会导致肺水肿 ,可能会死[ 23]
600
一小時內死亡
530 – 1000
会强烈刺激中枢神经系统 并加快呼吸,导致呼吸困难。
800
五分钟暴露于这种浓度的人类有一半会死亡
>1000(>0.1%)
立即丧失呼吸功能,即使是单次呼吸也是如此。
自杀
通过混合某些家用成分产生的硫化氢气体于2008年在日本因自杀 风潮而使用。[ 24] 这波风潮促使东京自杀预防 中心的工作人员在黄金週 期间设立了专门的热线,因为他们在5月的年度假期期间接到了更多来自想自杀的人的电话。[ 25]
截至2010年,这种现象已在美国许多城市中发生,提醒那些到达自杀现场的人。[ 20] [ 26] [ 27] [ 28] [ 29] 这些第一批接近自杀者的人们,例如紧急服务人员或家庭成员,有可能因吸入硫化氢气体或被火烧而死亡或受伤。[ 30] [ 31] 地方政府还发起了运动来预防此类自杀。
参见
参考文献
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扩展阅读
外部链接