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硫化氫

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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  ✓
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 H2S
摩尔质量 34.082 g·mol⁻¹
精确质量 33.987720754 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 0.25 g/100 mL (40 °C)
pKa 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
ΔfHmo298K −21 kJ mol−1[5]
So298K 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
极易燃极易燃 F+
剧毒剧毒 T+
危害环境危害环境N
警示术语 R:R12, R26, R50
安全术语 S:S1/2, S9, S16, S36, S38, S45, S61
欧盟编号 016-001-00-4
主要危害 劇毒,可燃
NFPA 704
NFPA 704.svg
4
4
0
 
闪点 −82.4 °C [6]
自燃温度 300 °C
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:
LC50中位浓度
  • 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]
LCLo最低
  • 600 ppm (人, 30 分钟)
  • 800 ppm (人, 5 分钟)[8]
相关物质
相关氢化物 硒化氢碲化氢钋化氢磷化氢
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

硫化氫无机化合物化學式H2S。正常是無色、易燃酸性氣體,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。低濃度的硫化氫對呼吸系統中樞神經都有影響。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,该过程通过减少硫酸盐的微生物英语Sulfate-reducing microorganisms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[编辑]

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。人體釋放出的含有極小量(少於屁成分的1%)的硫化氢。

制备[编辑]

硫化氢一般是由分离酸气英语sour gas而成,也就是有大量 H
2
S
的天然气。 它也可以由和液体的硫在 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

来制取硫化氢。
也可以用

但还有一个更加简单的方法,硫化铝(白色)的水解[13]

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[编辑]

物理性質[编辑]

2015年,物理學者發現,硫化氫在溫度203K (-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

化學性質[编辑]

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。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。

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]反應则形成硫醇

硫化氫是酸性的,它與及一些金屬(如)有化學反應。例如:硫化氫和接觸後,會產生黑褐色的硫化銀,如果气存在反应趋势更大:

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[编辑]

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[编辑]

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 (建议暴露极限英语Recommended Exposure Limit) ,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[编辑]

通过混合某些家用成分产生的硫化氢气体于2008年在日本以自杀风潮而使用。 [24] 这波风潮促使东京自杀预防中心的工作人员在黄金周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。 [26][27][28][29][30] 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。 [31][32] 地方政府还发起了运动来预防此类自杀。

参见[编辑]

参考文献[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Hydrogen Sulfide - PubChem Public Chemical Database. The PubChem Project. USA: National Center for Biotechnology Information. 
  2. ^ Perrin, D.D. Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution 2nd. Oxford: Pergamon Press. 1982. 
  3. ^ Bruckenstein, S.; Kolthoff, I.M., in Kolthoff, I.M.; Elving, P.J. Treatise on Analytical Chemistry, Vol. 1, pt. 1; Wiley, NY, 1959, pp. 432–433.
  4. ^ Patnaik, Pradyot. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. 2002. ISBN 978-0-07-049439-8. 
  5. ^ 5.0 5.1 Zumdahl, Steven S. Chemical Principles 6th. Houghton Mifflin Company. 2009: A23. ISBN 978-0-618-94690-7. 
  6. ^ Hydrogen sulfide. npi.gov.au. 
  7. ^ NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards 0337
  8. ^ 8.0 8.1 Hydrogen sulfide. Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). 
  9. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan., Chemistry of the Elements 2nd, Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0080379419 
  10. ^ Hydrogen Sulphide In Well Water. [4 September 2018]. 
  11. ^ Bos, E. M; Van Goor, H; Joles, J. A; Whiteman, M; Leuvenink, H. G. Hydrogen sulfide: Physiological properties and therapeutic potential in ischaemia. British Journal of Pharmacology. 2015, 172 (6): 1479–1493. PMC 4369258. PMID 25091411. doi:10.1111/bph.12869. 
  12. ^ Pouliquen, Francois; Blanc, Claude; Arretz, Emmanuel; Labat, Ives; Tournier-Lasserve, Jacques; Ladousse, Alain; Nougayrede, Jean; Savin, Gérard; Ivaldi, Raoul; Nicolas, Monique; Fialaire, Jean; Millischer, René; Azema, Charles; Espagno, Lucien; Hemmer, Henri; Perrot, Jacques. Hydrogen Sulfide. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2000. ISBN 3527306730. doi:10.1002/14356007.a13_467. 
  13. ^ 《无机化学》丛书.第二卷.§2.5含Al-S、Al-Se键的化合物及碲化物.P461
  14. ^ McPherson, William. Laboratory manual. Boston: Ginn and Company. 1913: 445. 
  15. ^ Harlan Preston Guest. Reactions of inorganic compounds with liquid hydrogen sulfide 页面存档备份,存于互联网档案馆. Thesis (Iowa State College), 1930. pp 29.
  16. ^ 存档副本. [2020-07-17]. (原始内容存档于2020-07-17). 
  17. ^ Why Does My Water Smell Like Rotten Eggs?. Minnesota Department of Health. [20 January 2020]. 
  18. ^ Iowa State University, Department of Chemistry MSDS. Hydrogen Sulfide Material Safety Data Sheet (PDF). [2009-03-14]. (原始内容 (PDF)存档于2009-03-27).  已忽略未知参数|url-status= (帮助)
  19. ^ Iowa State University Extension. The Science of Smell Part 1: Odor perception and physiological response (PDF). PM 1963a. May 2004 [2012-06-20]. 
  20. ^ 20.0 20.1 引用错误:没有为名为ATSDR的参考文献提供内容
  21. ^ USEPA; Health and Environmental Effects Profile for Hydrogen Sulfide p.118-8 (1980) ECAO-CIN-026A
  22. ^ Zenz, C.; Dickerson, O.B.; Horvath, E.P. Occupational Medicine. 3rd. St. Louis, MO. 1994: 886. 
  23. ^ 引用错误:没有为名为pmid23111938的参考文献提供内容
  24. ^ Dangerous Japanese 'Detergent Suicide' Technique Creeps Into U.S. Wired.com. March 13, 2009. 
  25. ^ Namiki, Noriko. Terrible Twist in Japan Suicide Spates. ABC News. 23 May 2008. 
  26. ^ http://info.publicintelligence.net/LARTTAChydrogensulfide.pdf[需要完整来源]
  27. ^ http://info.publicintelligence.net/MAchemicalsuicide.pdf[需要完整来源]
  28. ^ http://info.publicintelligence.net/illinoisH2Ssuicide.pdf[需要完整来源]
  29. ^ http://info.publicintelligence.net/NYhydrogensulfide.pdf[需要完整来源]
  30. ^ http://info.publicintelligence.net/KCTEWhydrogensulfide.pdf[需要完整来源]
  31. ^ dhmh.maryland.gov 互联网档案馆存檔,存档日期January 3, 2012,.
  32. ^ Scoville, Dean. Chemical Suicides. POLICE Magazine. April 2011 [2013-12-19]. 

扩展阅读[编辑]

外部链接[编辑]