Hydrogensulfid (H2S) struktur, egenskaper, bruksområder, betydning

1665
Robert Johnston
Hydrogensulfid (H2S) struktur, egenskaper, bruksområder, betydning

De hydrogensulfid eller hydrogensulfid er en gass dannet ved foreningen av et svovelatom (S) og to hydrogenatomer (H). Den kjemiske formelen er HtoS. Også kjent som hydrogensulfidgass. Det er en fargeløs gass hvis lukt er tydelig i råtne egg.

Den er tilstede i vulkaner og svovelholdige varme kilder, i naturgass og i råolje. Det dannes også under anaerob nedbrytning (uten oksygen) av organisk materiale fra planter og dyr. Det forekommer naturlig i pattedyrlegemet, gjennom virkningen av visse enzymer på cystein, en ikke-essensiell aminosyre.

Kjemisk formel av hydrogensulfid eller hydrogensulfid. SARANPHONG YIMKLAN [Offentlig domene]. Kilde: Wikimedia Commons.

Vandige løsninger av HtoS er etsende for metaller som stål. HtoS er en reduserende forbindelse som, når den reagerer med SOto , oksiderer til elementært svovel mens den reduseres til SOto også svovel.

Til tross for å være en svært giftig og dødelig forbindelse for mennesker og dyr, har dens betydning i en rekke viktige prosesser i kroppen blitt studert i noen år..

Regulerer en rekke mekanismer relatert til generering av nye blodkar og hjertets funksjon.

Beskytter nevroner og har blitt antatt å virke mot sykdommer som Parkinson og Alzheimers.

På grunn av sin kjemiske reduserende kapasitet, kan den bekjempe oksidative arter, og dermed virke mot mobil aldring. På grunn av disse årsakene undersøkes muligheten for å produsere medisiner som når de administreres til pasienter kan frigjøres sakte i kroppen..

Dette vil tjene til å behandle patologier som iskemi, diabetes og nevrodegenerative sykdommer. Imidlertid er handlingsmekanismen og sikkerheten ennå ikke undersøkt grundig..

Artikkelindeks

  • 1 Struktur
  • 2 Nomenklatur
  • 3 Fysiske egenskaper
    • 3.1 Fysisk tilstand
    • 3.2 Molekylvekt
    • 3.3 Smeltepunkt
    • 3.4 Kokepunkt
    • 3,5 Tetthet
    • 3.6 Løselighet
  • 4 Kjemiske egenskaper
    • 4.1 I vandig oppløsning
    • 4.2 Reaksjon med oksygen
    • 4.3 Reaksjon med metaller
    • 4.4 Reaksjon med svoveldioksid
    • 4.5 Nedbrytning med temperatur
  • 5 Plassering i naturen
  • 6 Syntese i pattedyrorganismen
  • 7 Mottatt i laboratoriet eller industrielt
  • 8 Industriell bruk av H2S for å produsere svovel
  • 9 Nytten eller betydningen av endogen H2S i kroppen
    • 9.1 Kardiovaskulært system
    • 9.2 Mage-tarmsystemet
    • 9.3 Sentralnervesystemet
    • 9.4 Synsorgan
    • 9.5 Mot aldring
    • 9.6 Healingspotensial for eksogent tilført H2S
  • 10 risikoer
  • 11 Referanser

Struktur

H-molekylettoS er analog med vann, det vil si at de har samme form siden hydrogenene er plassert i en vinkel med svovelet.

Vinkelstruktur av hydrogensulfidmolekylet, HtoS. Bangin [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Svovel i HtoS har følgende elektroniske konfigurasjon:

1sto, 2sto 2 s6, 3sto 3p6,

Vel, det låner ett elektron fra hvert hydrogen for å fullføre valensskallet..

3D-struktur av hydrogensulfid. Gul: svovel. Hvit: hydrogen. Benjah-bmm27 [Offentlig domene]. Kilde: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Hydrogensulfid

- Hydrogensulfid

- Svovelhydrid.

Fysiske egenskaper

Fysisk tilstand

Fargeløs gass med en veldig ubehagelig lukt.

Molekylær vekt

34,08 g / mol.

Smeltepunkt

-85,60 ºC.

Kokepunkt

-60,75 ºC.

Tetthet

1,1906 g / l.

Løselighet

Moderat løselig i vann: 2,77 volum i 1 vann ved 20 ° C. Kan løses helt ut av vandig oppløsning ved å koke.

Kjemiske egenskaper

I vandig løsning

Når hydrogensulfid er i vandig løsning, kalles det hydrogensulfid. Det er en svak syre. Den har to ioniserbare protoner:

HtoS + HtoO ⇔ H3ELLER+ + HS-,       Ka1 = 8,9 x 10-8

HS- + HtoO ⇔ H3ELLER+ + Sto-,     Ka2 ∼ 10-14

Den første protonen ioniserer litt, som kan trekkes fra den første ioniseringskonstanten. Den andre protonen ioniserer veldig lite, men løsninger av HtoS inneholder noe av sulfidanionen Sto-.

Hvis løsningen av HtoS er utsatt for luft, Oto oksiderer til sulfidanionet og utfeller svovel:

2 Sto- + 4 timer+ + ELLERto → 2 HtoO + 2 S0↓ (1)

I nærvær av klor Clto, brom Brto og jod Ito det tilsvarende hydrogenhalogenid og svovel dannes:

HtoS + Brto → 2 HBr + S0↓ (2)

Vandige løsninger av HtoS er etsende, produserer sulfidspenningssprengning i stål med høy hardhet. Korrosjonsprodukter er jernsulfid og hydrogen.

Reaksjon med oksygen

HtoS reagerer med oksygen i luften og følgende reaksjoner kan forekomme:

2 timertoS + 3 Oto → 2 HtoO + 2 SOto                                               (3)

2 timertoS + Oto → 2 HtoO + 2 S0↓ (4)

Reaksjon med metaller

Den reagerer med forskjellige metaller som fortrenger hydrogen og danner metallsulfidet:

HtoS + Pb → PbS + Hto↑ (5)

Reaksjon med svoveldioksid

I vulkanske gasser, HtoS og SOto, som reagerer med hverandre og danner fast svovel:

HtoS + SOto → 2 HtoO + 3 S0↓ (6)

Nedbrytning med temperatur

Hydrogensulfid er ikke veldig stabilt, det spaltes lett ved oppvarming:

HtoS → Hto↑ + S0↓ (7)

Beliggenhet i naturen

Denne gassen finnes naturlig i svovelholdige eller svovelholdige varme kilder, i vulkanske gasser, i råolje og i naturgass..

Svovelholdig vannkilde. Николай Максимович [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Når olje (eller gass) inneholder betydelige spor etter HtoS sies å være "sur", i motsetning til "søt", det er når den ikke inneholder den.

Små mengder HtoS i olje eller gass er økonomisk skadelig fordi det må installeres et skrubbeanlegg for å fjerne det, både for å forhindre korrosjon og for å gjøre avgassen trygg for husholdningsbruk som drivstoff.

Den produseres når organisk materiale som inneholder svovel, spaltes under anaerobe forhold (fravær av luft), for eksempel menneskelig, animalsk og planteavfall.

H-utslipptoS (blågrønnfarge) utenfor Namibias kyst, fotografert av NASA. Disse utslippene kommer fra organisk avfall. NASAs jordobservatorium [CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0)]. Kilde: Wikimedia Commons.

Bakterier som er tilstede i munnen og i mage-tarmkanalen, produserer den fra de nedbrytbare materialene som finnes i planter eller animalske proteiner..

Den karakteristiske lukten gjør den merkbar i råtne egg.

HtoS produseres også i visse industrielle aktiviteter, for eksempel oljeraffinerier, koksovner, papirfabrikker, garverier og i matforedling.

Syntese i pattedyrorganismen

HtoEndogent S kan produseres i pattedyrsvev, inkludert mennesker, på to veier, en enzymatisk og en ikke-enzymatisk.

Den ikke-enzymatiske banen består av reduksjon av elementært svovel S0 til HtoS ved oksidasjon av glukose:

2 C6H12ELLER6 (glukose) + 6 S0 (svovel) + 3 HtoO → 3 C3H6ELLER3 + 6 timertoS + 3 COto         (8)

Den enzymatiske banen består av produksjonen av HtoS fra L-cystein, som er en aminosyre syntetisert av kroppen. Prosessen sikres av flere enzymer, slik som blant annet cystationion-β-syntase og cystationion-y-lyase..

Hydrogensulfid er funnet i hjernen til kyrne. Forfatter: ArtTower. Kilde: Pixabay.

Oppnå i laboratoriet eller industrielt

Hydrogengass (Hto) og grunnstoffet svovel (S) reagerer ikke ved normale omgivelsestemperaturer, men over disse begynner de å kombinere, med 310 ºC som den optimale temperaturen.

Prosessen er imidlertid for treg, så andre metoder brukes for å oppnå den, inkludert følgende.

Metallsulfider (som jernholdig sulfid) reageres med syrer (som saltsyre) i fortynnet løsning.

FeS + 2 HCl → FeClto + HtoS ↑ (9)

På denne måten gassen HtoS som, gitt sin toksisitet, må samles opp på en sikker måte.

Industriell bruk av HtoS for å produsere svovel

Lagring og transport i store mengder HtoS å skille seg fra naturgass ved aminskrubbing er vanskelig, så Claus-prosessen brukes til å omdanne den til svovel.

I oljeraffinerier har HtoS fra naturgass ved skrubbing av aminen og deretter omdannet til svovel. Forfatter: SatyaPrem. Kilde: Pixabay.

To reaksjoner oppstår i denne prosessen. I den første ble HtoS reagerer med oksygen for å gi SOto, som nevnt ovenfor (se reaksjon 3).

Den andre er en jernoksydkatalysert reaksjon der SOto reduseres og HtoS oksiderer, og begge produserer svovel S (se reaksjon 6).

På denne måten oppnås svovel som lett kan lagres og transporteres, så vel som bestemt for flere bruksområder..

Nytten eller betydningen av HtoS endogen i kroppen

HtoEndogen S er den som forekommer naturlig i kroppen som en del av normal metabolisme hos mennesker, pattedyr og andre levende vesener.

Til tross for sitt mangeårige rykte som en giftig og giftig gass assosiert med nedbrytningen av organisk materiale, har flere nylige studier fra 2000-tallet til i dag bestemt at HtoEndogen S er en viktig regulator for visse mekanismer og prosesser i det levende vesenet.

HtoS har høy lipofilisitet eller affinitet mot fett, så den krysser cellemembranene lett og trenger inn i alle typer celler.

Sirkulasjonssystem

Hos pattedyr fremmer eller regulerer hydrogensulfid en serie signaler som regulerer metabolisme, hjertefunksjon og celleoverlevelse..

Det har en kraftig effekt på hjertet, blodårene og sirkulerende elementer i blodet. Modulerer cellemetabolisme og mitokondriell funksjon.

Forsvarer nyrene mot skade forårsaket av iskemi.

Mage-tarmsystemet

Det spiller en viktig rolle som en beskyttende faktor mot skade på mageslimhinnen. Det anslås at det kan være en viktig formidler av gastrointestinal motilitet.

Det er sannsynligvis involvert i kontrollen av insulinsekresjon.

Sentralnervesystemet

Det fungerer også i viktige funksjoner i sentralnervesystemet og beskytter nevroner mot oksidativt stress.

Nevroner er beskyttet av HtoS endogen. Forfatter: Gerd Altmann. Kilde: Pixabay.

Det anslås at det kan beskytte mot nevrodegenerative sykdommer som Parkinsons, Alzheimers og Hungtintons sykdom.

Visjonsorgan

Beskytter retinale fotoreseptorceller mot lysindusert degenerasjon.

Mot aldring

HtoSiden det er en reduserende art, kan den konsumeres av en rekke oksidasjonsmidler som sirkulerer i kroppen. Bekjemper oksiderende arter som reaktive oksygenarter og reaktive nitrogenarter i kroppen.

Begrenser reaksjoner med frie radikaler gjennom aktivering av antioksidant enzymer som beskytter mot effekten av aldring.

Helbredende potensial for HtoS leveres eksogent

Biotilgjengeligheten til HtoEndogen S avhenger av visse enzymer som er involvert i cysteinbiosyntese hos pattedyr.

Noen studier antyder at H-donor medikamentell terapitoS kan være gunstig for visse patologier.

For eksempel kan det være nyttig hos diabetespasienter, siden det er observert at blodkarene til diabetiske dyr forbedrer seg med medisiner som forsyner HtoS eksogen.

HtoS levert eksogent øker angiogenese eller dannelse av blodkar, slik at den kan brukes til behandling av kroniske iskemiske sykdommer.

Det utvikles narkotika som kan frigjøre HtoS sakte for å kunne handle gunstig på forskjellige sykdommer. Imidlertid er effekten, sikkerheten og mekanismene for dens handling ennå ikke undersøkt..

Risiko

HtoS er en dødelig gift hvis den inhaleres ryddig eller til og med fortynnes 1 del gass i 200 deler luft. Fugler er veldig følsomme for HtoS og dø selv i fortynning av 1 av 1500 luftdeler.

Hydrogensulfid eller Hydrogensulfid HtoS er en kraftig gift. Forfatter: OpenIcons. Kilde: Pixabay.

HtoS er en kraftig hemmer av visse enzymer og oksidative fosforyleringsprosesser, noe som fører til cellekvelning. De fleste lukter det i konsentrasjoner større enn 5 ppb (deler per milliard). Konsentrasjoner på 20-50 ppm (deler per million) irriterer øynene og luftveiene.

En inhalasjon på 100-250 ppm i noen minutter kan forårsake inkoordinering, hukommelsesforstyrrelser og motoriske lidelser. Når konsentrasjonen er rundt 150-200 ppm, oppstår olfaktorisk utmattelse eller anosmi, noe som betyr at den karakteristiske lukten av H etterpå ikke kan oppdages.toS. Hvis en konsentrasjon på 500 ppm inhaleres i 30 minutter, kan lungeødem og lungebetennelse oppstå..

Konsentrasjoner på mer enn 600 ppm kan være dødelige i løpet av de første 30 minuttene, ettersom luftveiene er lammet. Og 800 ppm er konsentrasjonen som umiddelbart er dødelig for mennesker..

Det bør derfor unngås at det er lekkasjer av HtoS i laboratorier, lokaler eller ethvert sted eller situasjon.

Det er viktig å merke seg at mange dødsfall oppstår fordi folk kommer inn i trange rom for å redde kolleger eller familiemedlemmer som har kollapset på grunn av H-forgiftning.toJa, passerer dem også.

Det er en brennbar gass.

Referanser

  1. Panthi, S. et al. (2016). Fysiologisk betydning av hydrogensulfid: Emerging Potent Neuroprotector and Neuromodulator. Oksidativ medisin og cellulær levetid. Volum 2016. Artikkel-ID 9049782. Gjenopprettet fra hindawi.com.
  2. Shefa, U. et al. (2018). Antioksidant- og cellesignaleringsfunksjoner av hydrogensulfid i sentralnervesystemet. Oksidativ medisin og cellulær levetid. Volum 2018. Artikkel-ID 1873962. Gjenopprettet fra hindawi.com.
  3. Tabassum, R. et al. (2020). Terapeutisk betydning av hydrogensulfid i aldersrelaterte nevrodegenerative sykdommer. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Gjenopprettet fra nrronline.org.
  4. Martelli, A. et al. (2010). Hydrogensulfid: Ny mulighet for narkotikafunn. Medisinske forskningsanmeldelser. Volum 32, utgave 6. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
  5. Wang, M.-J. et al. (2010). Mekanismer for angiogenese: Rollen av hydrogensulfid. Klinisk og eksperimentell farmakologi og fysiologi (2010) 37, 764-771. Gjenopprettet fra onlinelibrary.wiley.com.
  6. Dalefield, R. (2017). Røyk og andre inhalerte giftstoffer. Hydrogensulfid. I veterinær toksikologi for Australia og New Zealand. Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  7. Selley, R.C. og Sonnenberg, S.A. (2015). De fysiske og kjemiske egenskapene til petroleum. Hydrogensulfid. In Elements of Petroleum Geology (Tredje utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  8. Hocking, M.B. (2005). Svovel og svovelsyre. Claus-prosessomdannelse av hydrogensulfid til svovel. I håndbok for kjemisk teknologi og forurensningskontroll (tredje utgave). Gjenopprettet fra sciencedirect.com.
  9. Lefer, D.J. (2008). Potensiell betydning av endringer i hydrogensulfid (HtoS) biotilgjengelighet ved diabetes. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Gjenopprettet fra bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
  10. OSS. National Library of Medicine. (2019). Hydrogensulfid. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  11. Babor, J.A. og Ibarz, J. (1965). Moderne generell kjemi. 7. utgave. Redaksjon Marín, S.A.

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.