硫化氢(英文名称: Hydrogen Sulfide ), 无机化合物 ,由 氢 和 硫 组成。 化学式 为H 2 S, 摩尔质量 为34.08g/ mol ,密度为1.36 kg/ m³ 。硫化氢是一种具有臭 鸡蛋 气味的无色气体,易溶于水,可溶于 石油 、 乙醇 、 二硫化碳 、 四氯化碳 等,是一种 可燃性 气体,燃烧时产生 蓝色火焰 ,具有很强的还原性,还易与大多数金属 离子反应 形成沉淀。实验室通常用 硫化亚铁 和稀 硫酸 或稀 盐酸 反应来制备硫化氢;工业上制备硫化氢通常用 硫磺 和 电解 氢合成。硫化氢在 分析化学 中可以用来分离和鉴定某些金属离子,冶金工业中可以用来从 钴矿的浸取液中沉淀 硫化铜 ,在 核工业 中可以用来生产 重水 。
相关历史
1663年 英国 化学家 罗伯特·波义耳 (Robert Boyle)发现硫化氢可以使银器变黑。1772年 瑞典 化学家 卡尔·舍勒 (Carl Wilhelm Scheele)证明了硫在 氢气 中燃烧可以得到硫化氢气体,并且这种气体中的硫,可以用一些 氧化剂 使其氧化析出;化学家 约翰·道尔顿 曾用实验证明硫化氢是用由元素硫和 氢 组成。1796年化学家 贝托雷 证明硫化氢不是 含氧酸 。
在18世纪末,当时化学家在分析各种 矿石 成分时,是将矿石放入 硫酸 中加热,此时会放出一种极为难闻的 硫磺 气(硫化氢)。 普罗斯 发现这种气体与一些金属盐反应会产生不同颜色沉淀,这个性质的发现便成为新的分析方法的重要依据。1829年 德国 化学家 罗塞 科学地制定了以硫化氢为主的系统定性分析。在 盐酸 处理后的溶液中通入硫化氢,则金、锑、锡、 、铅、铋、铜、银、汞 等离子 都形成 硫化物 的沉淀,从而与其它金属离子分开。这样有步骤地用几种基本的试剂把未知物分为若干组,再分别用特种试剂检验,就可以确定未知物的各成分。所以,硫化氢是 分析化学 中很重要的基本试剂,在分析化学发展史中,起到了非常重要的作用。
分布来源
硫化氢一般是化学反应和 蛋白质 自然分解的产物。自然界中硫化氢常含于火山喷射气及矿泉水中,此外动植物以及各种各样的有机垃圾腐烂时都经常产生硫化氢。人们在石油开采、橡胶、 革、煤低温 焦化 、 甜菜 制糖 等生产中有 硫化氢产生 。在清理水井、下水道、隧道、垃圾堆等作业中,可能遇到。
分子结构
硫化氢的分子结构与 水分子 相似,分子中的硫采用sp3 不等性杂化 ,分子构型为v形, H-S 键长为136pm,键角∠HSH为92°。硫化氢属于 极性 分子,极性弱于水,分子间不能形成 氢键 。
理化性质
物理性质
硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体,与空气混合可形成爆炸性 混合物 。其溶解性表现为易溶于水,在20℃条件下,1体积水约可溶解2.6体积的硫化氢气体;此外,还可溶于石油、乙醇、二硫化碳、四氯化碳等溶剂。硫化氢的摩尔质量34.08g/mol为,密度为1.36 kg/m³,沸点为-60℃,熔点为-85℃,20℃时的蒸气压为1880kPa,空气中的爆炸界限为4.3%~46.0%,自燃温度为260℃。
化学性质
不稳定性
硫化氢被加热至300℃以上会分解为 氢气 和硫。
可燃性
硫化氢是一种可燃性气体,燃烧时产生 蓝色火焰 。 在 氧气 充足的条件下,硫化氢能完全燃烧生成 二氧化硫 和水;在氧气不足的条件下,则发生不完全燃烧生成硫和水。
还原性
硫化氢中的硫的 化合价 为负二价,说明它可以失 电子 变为 硫 或者更高价态硫的化合物,故硫化氢具有还原性。能够被许多 氧化剂 氧化,如 卤族元素 单质 、 氧气 、 硝酸 、 高锰酸钾 、 浓硫酸 等。
沉淀性
硫化氢可以使 元素周期表 中第Ⅰ主族和第Ⅱ类 主族元素 以外的金属离子从溶液中沉淀为不同颜色的 硫化物 (有时为 氢氧化物 )。根据这些沉淀的颜色和在水中或酸中溶解的不同情况可以判别或分离某些金属离子。
与有机物反应
硫化氢与 烯烃 反应生成 硫醇 。
在酸的 催化 下,硫化氢与醇生成硫醇、 硫醚 。
中毒机理
硫化氢是窒息性气体,吸入的硫化氢进入血液分布至全身,与 细胞 内 线粒体 中的 细胞色素 氧化酶结合,使其失去传递电子的能力,造成细胞缺氧,这与 氰化物中毒 有相似之处。硫化氢还可能与体内谷胱甘肽中的疏基结合,使谷胱甘肽失活,影响生物氧化过程,加重了组织缺氧。高浓度(1000mg/m 3 以上)硫化氢主要通过对 嗅神经 、 呼吸道 及 颈动脉窦 和 主动脉 体的 化学 感受器 的直接刺激,传入 中枢神经系统 ,先是兴奋,迅即转入超限抑制,发生呼吸麻痹,以至于出现电击样中毒或 猝死 。硫化氢接触湿润黏膜,与液体中的钠离子反应生成 硫化钠 ,对眼睛和呼吸道产生刺激和腐蚀,可致 结膜炎 、 角膜炎 、呼吸道炎症,甚至 肺水肿 ;由于阻断 细胞 氧化过程, 心肌缺氧 ,可发生弥漫性中毒性 心肌病 。
制备方法
实验室制法
实验室通常用 硫化亚铁 和 硫酸 或 稀盐酸 反应来制备硫化氢,为了控制硫化氢的生成 速率 ,反应通常在 启普发生器 中进行。反应方程式如下:
分析化学 中也常用 硫代乙酰胺 的 水解 来制备硫化氢气体。
工业制法
工业上制备硫化氢通常用 硫 和 电解 氢在573K的温度下直接合成。
应用领域
化学
硫化氢在 分析化学 中作为 沉淀剂 ,可以用来分离和鉴定某些金属离子。还可以用来制造多种 无机化合物 硫化物 ,如 硫化钠 、 硫氢化钠 等,进而用作制造 染料 、橡胶制品、杀虫剂、 塑料助剂 、皮革和药物的原料。硫化氢在 有机合成 中的重要用途是制取 硫醇 ,也是重要的 还原剂 。
冶金
在冶金工业中硫化氢用于从镍钴矿的浸取液中沉淀 硫化铜 ,从 红土 的 硫酸 浸取液中沉淀 硫化镍 和 硫化钴 。在 中核集团 中用硫化氢可生产 重水 。
安全事宜
安全标志
GHS 分类
相关法规
在我国《 职业性接触毒物危害程度分级 》(GBZ 230-2010)中规定,把硫化氢定为Ⅱ级(高度危害)。
下表为不同浓度下硫化氢的影响
泄露处理
硫化氢发生泄露时,人员应迅速撤离泄漏污染区至上风处,并立即进行隔离(少量泄漏时隔离150m,大量泄漏时隔离300m),严格限制出入并切断火源。应急处理人员需戴自给 正压 式呼吸器,穿 防毒服 ,从上风处进入现场并尽可能切断泄漏源。同时合理通风,加速扩散,可喷雾状水稀释、溶解,构筑围堤或挖坑收容产生的大量 废水 。如有可能,将残余气或漏出气用 排风机 送至水洗塔或与塔相连的通风橱内,或使其通过 三氯化铁 水溶液 , 管路 装止回装置以防溶液吸回。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。
消防处理
硫化氢发生火灾时,消防人员必须穿戴全身防火防毒服,切断气源,若不能立即切断气源,则不允许熄灭正在燃烧的气体。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移至空旷处。可用雾状水、泡沫、 二氧化碳 、干粉进行灭火。
健康危害
接触硫化氢气体或液化气体可引起灼伤、严重损害和(或)冻伤。本品有毒,主要经呼吸道吸收而引起全身中毒,是一种 化学 性窒息性气体;是强烈的神经毒物,对黏膜有强烈刺激作用。低浓度硫化氢接触可引起眼睛刺激(如眼刺痛、流泪)、头痛、咳嗽及呼吸困难等症状;同时,硫化氢可对心脏(如 冠状血管 肌肉痉挛 、 心肌缺血 )、脑部(如 细胞 缺氧损伤)等多器官造成损害。
急救措施
皮肤接触:立即脱去污染的衣物,用流动清水冲洗,就医。
眼睛接触:立即提起眼脸,用大量流动清水或 生理盐水 彻底冲洗至少15分钟,就医。
吸入:立即脱离现场至空气新鲜处,保持呼吸道通畅。如 呼吸困难 ,给输氧,如呼吸停止,即进行人工呼吸。