Какими свойствами обладает сероводород
Сероводород, свойства, получение и применение.
Сероводород – бинарное химическое соединение водорода и серы, имеющее формулу H2S.
Сероводород, формула, молекула, строение, состав, вещество
Видеоурок “Сероводород”
Физические свойства сероводорода
Получение сероводорода
Химические свойства сероводорода. Химические реакции (уравнения) сероводорода
Применение сероводорода
Сероводород, формула, молекула, строение, состав, вещество:
Сероводород (сернистый водород, сульфид водорода, дигидросульфид) – бесцветный газ со сладковатым вкусом с характерным неприятным тяжёлым запахом тухлых яиц (тухлого мяса).
Сероводород – бинарное химическое соединение водорода и серы, имеющее формулу H2S.
Химическая формула сероводорода H2S.
Строение молекулы сероводорода, структурная формула сероводорода:
Сероводород – наиболее активное из серосодержащих соединений.
Сероводород тяжелее воздуха. Его плотность составляет 1,539 кг/м3, по отношении к воздуху – 1,19. Поэтому скапливается в низких непроветриваемых местах.
@ https://youtu.be/RYZkPRGcc0k
Сероводород плохо растворяется в воде. Раствор сероводорода в воде – очень слабая сероводородная кислота. Хорошо растворим в бензоле, этаноле, бромэтане, гексане, додекане, октане, толуоле, трихлорэтилен, хлорбензоле.
Термически устойчив при температурах менее 400 °C. При температурах более 400 °C разлагается на составляющие – простые вещества: водород и серу.
В отличие от воды, в сероводороде не образуются водородные связи, поэтому сероводород в обычных условиях не сжижается.
Сероводород является сверхпроводником при температуре 203 К (-70 °C) и давлении 150 ГПа.
Сероводород коррозионно активен, поэтому предъявляются дополнительные требования при разработке нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений, содержащий сероводород.
Чрезвычайно огнеопасен. Смеси сероводорода и воздуха взрывоопасны. Возможно возгорание на расстоянии. Горит синим пламенем.
Соли сероводородной кислоты (раствор сероводорода в воде) называют сульфидами. В воде хорошо растворимы только сульфиды щелочных металлов, аммония. Сульфиды остальных металлов практически не растворимы в воде, они выпадают в осадок в ходе химических реакций. Многие сульфиды ярко окрашены. Многие природные сульфиды в виде минералов являются ценными рудами (пирит, халькопирит, киноварь, молибденит).
Сероводород в природе встречается редко, в незначительных количествах в составе природного газа, попутного нефтяного газа, сланцевого газа, а также в вулканических газах, в растворённом виде – в нефти, сланцевой нефти и в природных водах. Например, в Чёрном море слои воды, расположенные глубже 150-200 м, содержат растворённый сероводород (концентрация 14 мл/л).
Образуется при гниении белков, которые содержат в составе серосодержащие аминокислоты метионин и (или) цистеин. Небольшое количество сероводорода содержится в кишечных газах человека и животных.
Сероводород высокотоксичен и ядовит. Предельно допустимая концентрация (ПДК) сероводорода в воздухе населенных пунктов в России – 0,008 мг/м3, в России – 0,007 мг/м3.
Порог ощутимости запаха составляет 0,012-0,03 мг/м3. При вдыхании воздуха с небольшими концентрациями у человека довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц» и он перестаёт ощущаться. Во рту возникает сладковатый металлический привкус. При вдыхании воздуха с большой концентрацией из-за паралича обонятельного нерва запах сероводорода почти сразу перестаёт ощущаться.
При острых отравлениях возникает жжение и боль в горле при глотании, конъюнктивит, одышка, головная боль, головокружение, слабость, рвота, тахикардия, возможны судороги. Смертельная концентрация составляет 830 мг/м3 в течение 30 минут или 1100 мг/м3 в течение 5 минут.
При высокой концентрации сероводорода однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть.
Физические свойства сероводорода:
| Наименование параметра: | Значение: |
| Химическая формула | H2S |
| Синонимы и названия иностранном языке | hydrogen sulfide (англ.) водород сернистый (рус.) водорода сульфид (рус.) сероводородная кислота (рус.) |
| Тип вещества | неорганическое |
| Внешний вид | бесцветный газ |
| Цвет | бесцветный |
| Вкус | сладковатый |
| Запах | неприятный тяжёлый запах тухлых яиц (тухлого мяса) |
| Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) | газ |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -195 °C), кг/м3 | 1217 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -195°C), г/см3 | 1,217 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -86 °C), кг/м3 | 1120 |
| Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при -86 °C), г/см3 | 1,12 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -81 °C), кг/м3 | 938 |
| Плотность (состояние вещества – жидкость, при -81 °C), г/см3 | 0,938 |
| Плотность (состояние вещества – газ, при 0 °C), кг/м3 | 1,539 |
| Плотность (состояние вещества – газ, при 0 °C), г/см3 | 0,001539 |
| Температура кипения | -60 °C (213 K, -76 °F) |
| Температура плавления | -82 °C (191 K, -116 °F) |
| Температура разложения, °C | выше 400 |
| Температура вспышки | -82,4 °C (190,8 K, -116,3 °F) |
| Температура самовоспламенения | 232 °C (505 K, 450 °F) |
| Критическая температура*, °C | 100,4 |
| Критическое давление, МПа | 9,01 |
| Критический удельный объём, м3/кг | 349 |
| Взрывоопасные концентрации смеси газа с воздухом, % объёмных | 4,3 – 46 |
| Молярная масса, г/моль | 34,082 |
| Растворимость в воде, г/100 г | вода: 0,699 (при 0 °C), вода: 0,379 (при 20 °C), вода: 0,233 (при 40 °C), вода: 0,146 (при 60 °C), вода: 0,041 (при 90 °C) |
| Растворимость в этаноле, г/100 г | этанол: 3,44 (при 0 °C), этанол: 2,3 (при 10 °C), этанол: 1,43 (при 20 °C) |
| Стандартная энтальпия образования ΔH | -21 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – газ) |
| Стандартная энергия Гиббса образования ΔG | -33,8 кДж/моль (при 298 К, для состояния вещества – газ) |
| Стандартная энтропия вещества S | 205,7 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) |
| Стандартная мольная теплоемкость Cp | 34,2 Дж/(моль·K) (при 298 К, для состояния вещества – газ) |
| Энтальпия плавления ΔHпл | 2,38 кДж/моль |
| Энтальпия кипения ΔHкип | 18,67 кДж/моль (для состояния вещества – жидкость) |
| Энтальпия испарения ΔHисп | 14,08 кДж/моль (при 25 °C, для состояния вещества – жидкость) |
| Диэлектрическая проницаемость | 8,99 (при -78 °C) |
| Константа диссоциации кислоты pKa | 6,89 (при 25 °C), 19±2 (при 25 °C) |
| Скорость звука | 1497 м/с (при -76°C, состояние вещества – жидкость) |
| Магнитный тип | Диамагнитный материал |
| Молярная магнитная восприимчивость | -25,5·10-6 см3/моль (при 298 K, состояние вещества – газ) |
| Сверхпроводимость | -70 °C, давление 150 ГПа |
* при температуре выше критической температуры газ невозможно сконденсировать ни при каком давлении.
Получение сероводорода:
Сероводород в лаборатории получают в результате следующих химических реакций:
- 1. взаимодействия разбавленных кислот с сульфидами, например, с сульфидом железа.
- 2. взаимодействия сульфида алюминия и воды:
Al2S3 + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2S.
Данная реакция отличается чистотой полученного сероводорода
Химические свойства сероводорода. Химические реакции (уравнения) сероводорода:
Основные химические реакции сероводорода следующие:
1. реакция взаимодействия сероводорода и брома:
H2S + Br2 → 2HBr + S.
В результате реакции образуются бромоводород и сера. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
2. реакция взаимодействия сероводорода и йода:
H2S + I2 → 2HI + S.
В результате реакции образуются йодоводород и сера. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
3. реакция взаимодействия сероводорода и кислорода:
2H2S + O2 → 2S + 2H2O.
В результате реакции образуются сера и вода. Реакция протекает медленно на свету, в растворе или в газовой фазе. Сероводород в ходе реакции используется в виде насыщенного раствора. На данной реакции основан промышленный способ получения серы.
4. реакция горения сероводорода:
2H2S + 3O2 2SO2 + 2H2O (t = 250-300 °C).
В результате реакции образуются оксид серы и вода. Реакция горения сероводорода на воздухе.
5. реакция взаимодействия сероводорода и озона:
H2S + O3 → SO2 + H2O.
В результате реакции образуются оксид серы и вода. Сероводород в ходе реакции используется в виде газа.
6. реакция взаимодействия сероводорода и кремния:
Si + 2H2S → SiS2 + 2H2 (t = 1200-1300 °C).
В результате реакции образуются сульфид кремния и водород.
7. реакция взаимодействия сероводорода и цинка:
H2S + Zn → ZnS + H2 (t = 400-800 °C).
В результате реакции образуются сульфид цинка и водород.
8. реакция взаимодействия сероводорода и алюминия:
2Al + 3H2S → Al2S3 + 3H2 (t = 600-1000 °C).
В результате реакции образуются сульфид алюминия и водород.
9. реакция взаимодействия сероводорода и галлия:
2Ga + H2S → Ga2S + H2.
В результате реакции образуются сульфид галлия и водород.
10. реакция взаимодействия сероводорода и молибдена:
Mo + 2H2S → MoS2 + 2H2 (t > 800 °C).
В результате реакции образуются сульфид молибдена и водород.
11. реакция взаимодействия сероводорода и бария:
Ba + H2S → BaS + H2 (t > 350 °C).
В результате реакции образуются сульфид бария и водород.
12. реакция взаимодействия сероводорода и магния:
Mg + H2S → MgS + H2 (t = 500 °C).
В результате реакции образуются сульфид магния и водород.
13. реакция взаимодействия сероводорода и германия:
Ge + H2S → GeS + H2 (t = 600-800 °C).
В результате реакции образуются сульфид германия и водород.
14. реакция взаимодействия сероводорода и кобальта:
Co + H2S → CoS + H2 (t = 700 °C).
В результате реакции образуются сульфид кобальта и водород.
15. реакция взаимодействия сероводорода и серебра:
2Ag + H2S → Ag2S + H2.
В результате реакции образуются сульфид серебра и водород.
16. реакция взаимодействия сероводорода и оксида лития:
Li2O + H2S → Li2S + H2O (t = 900-1000 °C).
В результате реакции образуются сульфид лития и вода.
17. реакция взаимодействия сероводорода и оксида цинка:
ZnO + H2S → ZnS + H2O (t = 450-550 °C).
В результате реакции образуются сульфид цинка и вода.
18. реакция взаимодействия сероводорода и оксида железа:
FeO + H2S → FeS + H2O (t = 500 °C).
В результате реакции образуются сульфид железа и вода.
19. реакция взаимодействия сероводорода и оксида молибдена:
MoO2 + 2H2S → MoS2 + 2H2O (t = 400 °C).
В результате реакции образуются сульфид молибдена и вода.
20. реакция взаимодействия сероводорода и гидроксида натрия:
H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O.
В результате реакции образуются сульфид натрия и вода. В ходе реакции используется концентрированный раствор гидроксида натрия.
21. реакция взаимодействия сероводорода и гидроксида бария:
Ba(OH)2 + H2S → BaS + 2H2O.
В результате реакции образуются сульфид бария и вода. В ходе реакции используется разбавленный раствор сероводорода.
22. реакция взаимодействия сероводорода и гидроксида меди:
Cu(OH)2 + H2S → CuS + 2H2O.
В результате реакции образуются сульфид меди и вода. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода и гидроксид меди в виде суспензии.
23. реакция взаимодействия сероводорода и азотной кислоты:
H2S + 2HNO3 → S + 2NO2 + 2H2O.
В результате реакции образуются сера, оксид азота и вода. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода и концентрированный холодный раствор азотной кислоты.
Аналогичные реакции протекают и с другими минеральными кислотами.
24. реакция взаимодействия сероводорода и карбоната кальция:
CaCO3 + H2S → CaS + H2O + CO2 (t = 900 °C).
В результате реакции образуются сульфид кальция, оксид углерода и вода.
25. реакция взаимодействия сероводорода и карбоната бария:
BaCO3 + H2S → BaS + CO2 + H2O (t = 1000 °C, kat = H2).
В результате реакции образуются сульфид бария, оксид углерода и вода.
26. реакция взаимодействия сероводорода и карбоната натрия:
H2S + Na2CO3 → NaHS + NaHCO3 (t = 1000 °C, kat = H2).
В результате реакции образуются гидросульфид натрия и гидрокарбонат натрия. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
27. реакция взаимодействия сероводорода и нитрата серебра:
2AgNO3 + H2S → Ag2S + 2HNO3.
В результате реакции образуются сульфид серебра и азотная кислота. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
28. реакция взаимодействия сероводорода и нитрата висмута:
2Bi(NO3)3 + 3H2S → Bi2S3 + 6HNO3.
В результате реакции образуются сульфид висмута и азотная кислота. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
29. реакция взаимодействия сероводорода и нитрата свинца:
Pb(NO3)2 + H2S → PbS + HNO3.
В результате реакции образуются сульфид свинца и азотная кислота. Данная реакция является качественной реакцией на сероводород. В результате реакции образуются соль свинца – сульфид свинца черного цвета, который выпадает в осадок.
30. реакция термического разложения сероводорода:
H2S → H2 + S (t = 400-1700 °C).
В результате реакции образуются водород и сера. В ходе реакции используется насыщенный раствор сероводорода.
Применение сероводорода:
Из-за своей токсичности сероводород находит ограниченное применение:
– в аналитической химии сероводород и сероводородная вода используются как реагенты для осаждения тяжёлых металлов, сульфиды которых очень слабо растворимы;
– в медицине в составе природных и искусственных сероводородных ванн, а также в составе некоторых минеральных вод;
– в химической промышленности для получения серной кислоты, элементной серы, сульфидов;
– в органическом синтезе для получения тиофена и меркаптанов.
В последние годы рассматривается возможность использования сероводорода, накопленного в глубинах Чёрного моря, в качестве энергетического (сероводородная энергетика) и химического сырья.
Источники:
- https://ru.wikipedia.org/wiki/Сероводород
- https://en.wikipedia.org/wiki/Hydrogen_sulfide
- https://chemister.ru/Database/properties.php?dbid=1&id=818
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.
Видео https://youtu.be/RYZkPRGcc0k
карта сайта
Коэффициент востребованности
4 658
Источник
Свойства, опасность для человека, ПДК, токсикология, как образуется.
Сероводород H2S — наиболее активное из серосодержащих соединений. В нормальных условиях бесцветный газ с неприятным запахом тухлых яиц. Очень ядовит: острое отравление человека наступает уже при концентрациях 0,2–0,3 мг/л, концентрация выше 1 мг/л — смертельна. Сероводород хорошо растворим в воде. Диапазон взрывоопасных концентраций его смеси с воздухом достаточно широк и составляет от 4 до 45% об. При контакте с металлами (особенно если в газе содержится влага) вызывает сильную коррозию. Самый нежелательный компонент в газах нефтепереработки.
Опасность сероводорода для человека.
Сероводород – очень токсичный газ, действующий непосредственно на нервную систему. По шкале опасности он отнесён к 3 классу. Обязательно учитывайте этот факт всякий раз, когда чувствуете его отчётливый запах. Но что особенно опасно – так это свойство сероводорода притуплять обонятельный нерв, из-за чего человек просто перестаёт различать окружающие его ядовитые пары, и интоксикация может произойти внезапно.
Смертельная концентрация этого газа в воздухе очень мала – всего 0,1%. Такое количество сероводорода может привести человека к летальному исходу за 10 минут. Стоит лишь немного увеличить концентрацию – и смерть наступает мгновенно, после первого же вдоха. Для примера: в канализационной системе концентрация сероводорода иногда достигает 16%.
Наиболее заметные признаки сильного отравления сероводородом: отёк лёгких, судороги, паралич нервов, последующая кома. Если в атмосфере сероводород содержится в меньших количествах (от 0,02%), симптомы не столь фатальны, но очень неприятны: головокружение и головная боль, тошнота и быстрое привыкание к запаху «тухлых яиц».
Люди, работающие или живущие в непосредственной близости от заводов с сероводородными выбросами, испытывают так называемое хроническое отравление H2S. При этом они начинают хуже себя чувствовать, испытывают головные боли, стремительно теряют вес, учащаются случаи обмороков, а во рту появляется привкус металла. Сероводород также отрицательно действует на зрение, поражая слизистую оболочку глаза и вызывая конъюнктивит, светобоязнь.
Отравление сероводородом вылечить можно, если быстро принять необходимые меры: вывести пострадавшего на свежий воздух, обогатить его лёгкие кислородом, ввести сердечные и дыхательные аналептики, препараты железа, глюкозу, витамины.
ПДК (Предельно-допустимая концентрация)
ПДК сероводорода (H2S) в воздухе в рабочей зоне—10 мг/м3 (ГН 2.2.5.1313-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны), в смеси с углеводородами —3 мг/м3.
ПДК сероводорода (H2S) в воздухе населенных мест—0,008 мг/м3(ГН 2.1.6.1338-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест).
Ощутимый запах сероводорода отмечается при концентрации сероводорода 1,4—2,3 мг/м3, значительный запах —при 4 мг/м3, тяжелый запах при 7—11 мг/м3
Токсикология.
Очень токсичен. Вдыхание воздуха с небольшим содержанием сероводорода вызывает головокружение, головную боль, тошноту, а со значительной концентрацией приводит к коме, судорогам, отёку лёгких и даже к летальному исходу. При высокой концентрации однократное вдыхание может вызвать мгновенную смерть. При вдыхании воздуха с небольшими концентрациями у человека довольно быстро возникает адаптация к неприятному запаху «тухлых яиц», и он перестаёт ощущаться. Во рту возникает сладковатый металлический привкус.
При вдыхании воздуха с большой концентрацией, из-за паралича обонятельного нерва, запах сероводорода почти сразу перестаёт ощущаться.
Как образуется.
В природе встречается довольно редко в составе попутных нефтяных газов, природного газа, вулканических газах, в растворённом виде в природных водах (например, в Чёрном море слои воды, расположенные глубже 150—200 м содержат растворённый сероводород). Образуется при гниении белков, только тех, которые содержат в составе серосодержащие аминокислоты метионин и/или цистеин. Небольшое количество сероводорода содержится в кишечных газах человека и животных. Также содержится в сырой нефти.
Источник
Сероводород
Строение молекулы и физические свойства
Сероводород H2S – это бинарное соединение водорода с серой, относится к летучим водородным соединениям. Следовательно, сероводород бесцветный ядовитый газ, с запахом тухлых яиц. Образуется при гниении. В твердом состоянии имеет молекулярную кристаллическую решетку.
Геометрическая форма молекулы сероводорода похожа на структуру воды — уголковая молекула. Но валентный угол H-S-H меньше, чем угол H-O-H в воде и составляет 92,1о.
Способы получения сероводорода
1. В лаборатории сероводород получают действием минеральных кислот на сульфиды металлов, расположенных в ряду напряжений левее железа.
Например, при действии соляной кислоты на сульфид железа (II):
FeS + 2HCl → FeCl2 + H2S↑
Еще один способ получения сероводорода – прямой синтез из водорода и серы:
S + H2 → H2S
Еще один лабораторный способ получения сероводорода – нагревание парафина с серой.
Видеоопыт получения и обнаружения сероводорода можно посмотреть здесь.
2. Также сероводород образуется при взаимодействии растворимых солей хрома (III) и алюминия с растворимыми сульфидами. Сульфиды хрома (III) и алюминия необратимо гидролизуются в водном растворе.
Например: хлорид хрома (III) реагирует с сульфидом натрия с образованием гидроксида хрома (III), сероводорода и хлорида натрия:
2CrCl3 + 3Na2S + 6H2O → 2Cr(OH)3 + 3H2S↑ + 6NaCl
Химические свойства сероводорода
1. В водном растворе сероводород проявляет слабые кислотные свойства. Взаимодействует с сильными основаниями, образуя сульфиды и гидросульфиды:
Например, сероводород реагирует с гидроксидом натрия:
H2S + 2NaOH → Na2S + 2H2O
H2S + NaOH → NaНS + H2O
2. Сероводород H2S – очень сильный восстановитель за счет серы в степени окисления -2. При недостатке кислорода и в растворе H2S окисляется до свободной серы (раствор мутнеет):
2H2S + O2 → 2S + 2H2O
В избытке кислорода:
2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O
3. Как сильный восстановитель, сероводород легко окисляется под действием окислителей.
Например, бром и хлор окисляют сероводород до молекулярной серы:
H2S + Br2 → 2HBr + S↓
H2S + Cl2 → 2HCl + S↓
Под действием избытка хлора в водном растворе сероводород окисляется до серной кислоты:
H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4 + 8HCl
Например, азотная кислота окисляет сероводород до молекулярной серы:
H2S + 2HNO3(конц.) → S + 2NO2 + 2H2O
При кипячении сера окисляется до серной кислоты:
H2S + 8HNO3(конц.) → H2SO4 + 8NO2 + 4H2O
Прочие окислители окисляют сероводород, как правило, до молекулярной серы.
Например, оксид серы (IV) окисляет сероводород:
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
Соединения железа (III) также окисляют сероводород:
H2S + 2FeCl3 → 2FeCl2 + S + 2HCl
Бихроматы, хроматы и прочие окислители также окисляют сероводород до молекулярной серы:
3H2S + K2Cr2O7 + 4H2SO4 → 3S + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + 7H2O
2H2S + 4Ag + O2 → 2Ag2S + 2H2O
Серная кислота окисляет сероводород либо до молекулярной серы:
H2S + H2SO4(конц.) → S + SO2 + 2H2O
Либо до оксида серы (IV):
H2S + 3H2SO4(конц.) → 4SO2 + 4H2O
4. Сероводород в растворе реагирует с растворимыми солями тяжелых металлов: меди, серебра, свинца, ртути, образуя черные сульфиды, нерастворимые ни в воде, ни в минеральных кислотах.
Например, сероводород реагирует в растворе с нитратом свинца (II). при этом образуется темно-коричневый (почти черный) осадок, нерастворимый ни в воде, ни в минеральных кислотах:
H2S + Pb(NO3)2 → PbS + 2HNO3
Взаимодействие с нитратом свинца в растворе – это качественная реакция на сероводород и сульфид-ионы.
Видеоопыт взаимодействия сероводорода с нитратом свинца можно посмотреть здесь.
Источник