- Struktur
- nomenklatur
- Fysiske egenskaber
- Fysisk tilstand
- Molekylær vægt
- Smeltepunkt
- Kogepunkt
- Massefylde
- Opløselighed
- Kemiske egenskaber
- I vandig opløsning
- Reaktion med ilt
- Reaktion med metaller
- Reaktion med svovldioxid
- Nedbrydning med temperatur
- Placering i naturen
- Syntese i pattedyrorganismen
- Opnåelse i laboratoriet eller industrielt
- Industriel anvendelse af H
- Brugervenlighed eller betydning af H
- Kardiovaskulære system
- Gastrointestinal system
- Centralnervesystemet
- Synsorgan
- Mod aldring
- Healingspotentiale for H
- Risici
- Referencer
Den hydrogensulfid eller hydrogensulfidgas dannes ved foreningen af et svovlatom (S) og to hydrogenatomer (H). Dens kemiske formel er H 2 S. Det er også kendt som hydrogensulfidgas. Det er en farveløs gas, hvis lugt er tydeligt i rådne æg.
Det findes i vulkaner og svovlholdige varme kilder, i naturgas og i råolie. Det dannes også under den anaerobe nedbrydning (uden ilt) af organisk stof fra planter og dyr. Det forekommer naturligt i pattedyrskroppen gennem virkningen af visse enzymer på cystein, en ikke-essentiel aminosyre.
Kemisk formel for hydrogensulfid eller hydrogensulfid. SARANPHONG YIMKLAN. Kilde: Wikimedia Commons.
Vandig H 2 S løsninger er korroderende for metaller, såsom stål. H 2 S er en reducerende forbindelse, der, når reaktion med SO 2, oxiderer til elementært svovl og samtidig reducere SO 2 til svovl samt.
På trods af at være en meget giftig og dødelig forbindelse for mennesker og dyr, er dens betydning i en række vigtige processer i kroppen blevet undersøgt i nogle år.
Det regulerer en række mekanismer, der er relateret til dannelsen af nye blodkar og hjertets funktion.
Det beskytter neuroner og antages at virke mod sygdomme som Parkinsons og Alzheimers.
På grund af dets kemiske reducerende kapacitet kan det bekæmpe oxiderende arter og således handle mod cellulær aldring. På grund af disse grunde undersøges muligheden for at producere medikamenter, der, når de administreres til patienter, langsomt frigives i kroppen.
Dette vil tjene til at behandle patologier, såsom iskæmi, diabetes og neurodegenerative sygdomme. Imidlertid er dens virkningsmekanisme og dets sikkerhed endnu ikke undersøgt grundigt.
Struktur
H 2 S molekyle er analog med den i vand, dvs. de ligner hinanden i form siden hydrogenatomerne er placeret i en vinkel med svovlet.
Kantet struktur af hydrogensulfid molekyle, H 2 S. Bangin. Kilde: Wikimedia Commons.
Svovl i H 2 S har følgende elektroniske konfiguration:
1s 2, 2s 2 2p 6, 3s 2 3p 6, Nå, det låner en elektron fra hvert brint for at fuldføre sit valensskal.
3D-struktur af hydrogensulfid. Gul: svovl. Hvid: brint. Benjah-bmm27. Kilde: Wikimedia Commons.
nomenklatur
- Svovlbrinte
- Svovlbrinte
- Svovlhydrid.
Fysiske egenskaber
Fysisk tilstand
Farveløs gas med en meget ubehagelig lugt.
Molekylær vægt
34,08 g / mol.
Smeltepunkt
-85,60 ° C
Kogepunkt
-60,75 ° C
Massefylde
1,1906 g / L.
Opløselighed
Moderat opløselig i vand: 2,77 volumener i 1 vand ved 20 ° C. Det kan fjernes fra den vandige opløsning fuldstændigt ved kogning.
Kemiske egenskaber
I vandig opløsning
Når hydrogensulfid er i en vandig opløsning kaldes det hydrogensulfid. Det er en svag syre. Det har to ioniserbare protoner:
H 2 S + H 2 O ⇔ H 3 O + + HS -, K a1 = 8,9 x 10 -8
HS - + H 2 O ⇔ H 3 O + + S 2 -, K a2 ~ 10 -14
Den første proton ioniserer lidt, som det kan udledes af dens første ioniseringskonstant. Den anden proton ioniserer meget lidt, men opløsninger af H 2 S indeholde nogle af sulfidanion S 2 -.
Hvis H 2 S opløsning udsættes for luft, O 2 oxiderer sulfid anion og svovl bundfald:
2 S 2 - + 4 H + + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (1)
I nærvær af chlor Cl 2, brom Br 2 og iod I 2, dannes det tilsvarende hydrogenhalogenid og svovl:
H 2 S + Br 2 → 2 HBr + S 0 ↓ (2)
Vandig H 2 S løsninger er ætsende, forårsager sulfid spændingsrevnedannelse i høje hårdhed stål. Korrosionsprodukterne er jernsulfid og brint.
Reaktion med ilt
H 2 S reagerer med ilt i luften, og følgende reaktioner kan forekomme:
2 H 2 S + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2 SO 2 (3)
2 H 2 S + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (4)
Reaktion med metaller
Det reagerer med forskellige metaller, der fortrænger brint og danner metallsulfidet:
H 2 S + Pb → PbS + H 2 ↑ (5)
Reaktion med svovldioxid
I vulkanske gasser, H 2 S og SO 2 er til stede, som reagerer med hinanden og fast svovl dannes:
H 2 S + SO 2 → 2 H 2 O + 3 S 0 ↓ (6)
Nedbrydning med temperatur
Hydrogensulfid er ikke særlig stabilt, det nedbrydes let, når det opvarmes:
H 2 S → H 2 ↑ + S 0 ↓ (7)
Placering i naturen
Denne gas findes naturligt i svovlholdige eller svovlholdige varme kilder, i vulkanske gasser, i råolie og i naturgas.
Svovlholdigt vandfjeder. Николай Максимович. Kilde: Wikimedia Commons.
Når olie (eller gas) indeholder væsentlige spor af H 2 S det siges at være "sure" i modsætning til "sød", som er, når det ikke indeholder det.
Små mængder H 2 S i olie eller gas er økonomisk skadelige, fordi der skal installeres et skrubningsanlæg for at fjerne det, både for at forhindre korrosion og for at gøre affaldsgassen sikker til husholdningsbrug som brændstof.
Det produceres, når organisk stof, der indeholder svovl, nedbrydes under anaerobe forhold (fravær af luft), såsom menneske-, dyre- og planteaffald.
H 2 S- emissioner (flisefarve) ud for Namibias kyst, fotograferet af NASA. Disse emissioner stammer fra organisk affald. NASAs jordobservatorium. Kilde: Wikimedia Commons.
Bakterierne, der findes i munden og i mave-tarmkanalen, producerer den fra de nedbrydelige materialer, som plante- eller dyreproteiner indeholder.
Dens karakteristiske lugt gør sin tilstedeværelse synlig i rådne æg.
H 2 S produceres også i visse industrielle aktiviteter, såsom olieraffinaderier, koksovne, papirfabrikker, garverier og i fødevareforarbejdning.
Syntese i pattedyrorganismen
Endogen H 2 S kan produceres i mammale væv, herunder mennesker, på to måder, en enzymatisk og en ikke-enzymatisk.
Den ikke-enzymatiske pathway består af reduktionen af elementært svovl S 0 til H 2 S gennem oxidationen af glucose:
2 C 6 H 12 O 6 (glukose) + 6 S 0 (svovl) + 3 H 2 O → 3 C 3 H 6 O 3 + 6 H 2 S + 3 CO 2 (8)
Den enzymatiske pathway består af produktionen af H 2 S fra L-cystein, som er en aminosyre syntetiseres af kroppen. Processen sikres af forskellige enzymer, såsom cystathionin-p-synthase og cystathionin-y-lyase, blandt andre.
Der er fundet hydrogensulfid i køernes hjerner. Forfatter: ArtTower. Kilde: Pixabay.
Opnåelse i laboratoriet eller industrielt
Hydrogengas (H 2) og elementet svovl (S) ikke reagere ved normale omgivende temperaturer, men over disse begynder de at kombinere, med 310 ºC er den optimale temperatur.
Processen er imidlertid for langsom, så andre metoder bruges til at opnå den, herunder følgende.
Metal sulfider (såsom ferrosulfid) omsættes med syrer (såsom saltsyre) i fortyndet opløsning.
FeS + 2 HCI → FeCl 2 + H 2 S ↑ (9)
På denne måde, H 2 S opnås gas, som på grund af sin giftighed, skal opsamles sikkert.
Industriel anvendelse af H
Opbevaring og transport i store mængder af H 2 S, der adskilles fra naturgas ved vask med aminer, er vanskelig, derfor anvendes Claus-processen til at omdanne det til svovl.
I olieraffinaderier, H 2 S separeres fra naturgas ved vask med aminer og derefter omdannes til svovl. Forfatter: SatyaPrem. Kilde: Pixabay.
I denne proces forekommer to reaktioner. I den første, H 2 til S reagerer med oxygen giver SO 2, som nævnt ovenfor (se reaktion 3).
Det andet er et jernoxid katalyseret reaktion, hvor SO 2 er reduceret og H 2 S oxideres, som begge producerer svovl S (se reaktion 6).
På denne måde opnås svovl, som let kan opbevares og transporteres såvel som bestemt til flere anvendelser.
Brugervenlighed eller betydning af H
Endogent H 2 S er det, der forekommer naturligt i kroppen som en del af normal metabolisme hos mennesker, pattedyr og andre levende væsener.
På trods af sin mangeårige ry som en giftig og giftig gas i forbindelse med nedbrydningen af organisk stof, har flere nylige undersøgelser fra 2000'erne til i dag fastslået, at endogen H 2 S er en vigtig regulator af visse mekanismer. og processer i det levende væsen.
H 2 S har høj lipofilicitet eller affinitet over fedtstoffer, hvilket er grunden til den krydser cellemembraner let, gennemtrængende alle celletyper.
Kardiovaskulære system
Hos pattedyr fremmer eller regulerer hydrogensulfid en række signaler, der regulerer metabolisme, hjertefunktion og celleoverlevelse.
Det har en kraftig effekt på hjertet, blodkarene og cirkulationselementerne i blodet. Modulerer cellulær metabolisme og mitokondrial funktion.
Det beskytter nyrerne mod skader forårsaget af iskæmi.
Gastrointestinal system
Det spiller en vigtig rolle som en beskyttende faktor mod skade på gastrisk slimhinde. Det antages, at det kan være en vigtig formidler af gastrointestinal motilitet.
Det er sandsynligvis involveret i kontrollen med insulinsekretion.
Centralnervesystemet
Det fungerer også i vigtige funktioner i centralnervesystemet og beskytter neuroner mod oxidativ stress.
Neuroner er beskyttet af endogen H 2 S. Forfatter: Gerd Altmann. Kilde: Pixabay.
Det anslås, at det kan beskytte mod neurodegenerative sygdomme som Parkinsons, Alzheimers og Hungtintons sygdom.
Synsorgan
Det beskytter fotoreceptorcellerne i nethinden mod lysinduceret degeneration.
Mod aldring
H 2 S, bliver et reducerende arter, kan forbruges ved en række oxidationsmidler at cirkulere i kroppen. Det bekæmper oxiderende arter, såsom reaktive iltarter og reaktive nitrogenarter i kroppen.
Det begrænser reaktionerne fra frie radikaler gennem aktivering af antioxidante enzymer, der beskytter mod virkningen af aldring.
Healingspotentiale for H
Biotilgængeligheden af endogen H 2 S afhænger af bestemte enzymer involveret i biosyntesen af cystein i pattedyr.
Nogle undersøgelser tyder på, at H 2 S donor lægemiddelterapi kunne være gavnligt for visse patologier.
For eksempel kunne det være nyttigt hos diabetespatienter, da det er blevet observeret, at blodkarrene i diabetiske dyr bedre med lægemidler, forsyning exogent H 2 S.
H 2 S leveres eksogent øger angiogenese eller blodkardannelse, så den kunne anvendes til behandling af kroniske iskæmiske sygdomme.
Lægemidler der udtænkes der kan frigive H 2 S langsomt for at virke positivt på forskellige sygdomme. Effektiviteten, sikkerheden og mekanismerne for dens handling er dog endnu ikke undersøgt.
Risici
H 2 S er en dødelig gift ved indånding af pæn eller endda fortyndet 1 del gas i 200 dele luft. Fugle er meget følsomme over for H 2 S og dø selv ved fortynding på 1 i 1500 dele luft.
Hydrogensulfid eller hydrogensulfid H 2 S er en kraftig gift. Forfatter: OpenIcons. Kilde: Pixabay.
H 2 S er en potent inhibitor af visse enzymer og oxidativ phosphorylering processer, hvilket fører til celle kvælning. De fleste mennesker lugter det ved koncentrationer større end 5 ppb (dele pr. Milliard). Koncentrationer på 20-50 ppm (dele pr. Million) irriterer øjnene og luftvejene.
En indånding på 100-250 ppm i et par minutter kan forårsage koordination, hukommelsesforstyrrelser og motoriske lidelser. Når koncentrationen er omkring 150-200 ppm, olfaktoriske træthed eller anosmia sker, hvilke organer der efterfølgende den karakteristiske lugt af H 2 S ikke kan detekteres. Hvis en koncentration på 500 ppm inhaleres i 30 minutter, kan lungeødem. og lungebetændelse.
Koncentrationer på mere end 600 ppm kan være dødelige inden for de første 30 minutter, da åndedrætssystemet er lammet. Og 800 ppm er den koncentration, der straks er dødbringende for mennesker.
H 2 S skal derfor forhindres i at flygte i laboratorier, lokaler eller i ethvert sted eller situation.
Det er vigtigt at bemærke, at mange dødsfald sker, fordi folk ind lukkede rum til rednings kolleger eller familiemedlemmer, der er brudt sammen på grund af H 2 S forgiftning, og de også dø.
Det er en brandfarlig gas.
Referencer
- Panthi, S. et al. (2016). Fysiologisk betydning af hydrogensulfid: Emerging Potent Neuroprotector og Neuromodulator. Oxidativ medicin og cellulær levetid. Bind 2016. Artikel ID 9049782. Gendannes fra hindawi.com.
- Shefa, U. et al. (2018). Antioxidant- og celle-signalfunktioner af hydrogensulfid i det centrale nervesystem. Oxidativ medicin og cellulær levetid. Bind 2018. Artikel ID 1873962. Gendannes fra hindawi.com.
- Tabassum, R. et al. (2020). Terapeutisk betydning af hydrogensulfid i aldersassocierede neurodegenerative sygdomme. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Gendannes fra nrronline.org.
- Martelli, A. et al. (2010). Hydrogensulfid: Ny mulighed for opdagelse af medikamenter. Medicinske forskningsanmeldelser. Bind 32, nummer 6. Gendannes fra onlinelibrary.wiley.com.
- Wang, M.-J. et al. (2010). Mekanismer til angiogenese: Hydrogensulfids rolle. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2010) 37, 764-771. Gendannes fra onlinelibrary.wiley.com.
- Dalefield, R. (2017). Røg og andre inhalerede giftstoffer. Svovlbrinte. I veterinær toksikologi for Australien og New Zealand. Gendannes fra sciencedirect.com.
- Selley, RC og Sonnenberg, SA (2015). De fysiske og kemiske egenskaber ved olie. Svovlbrinte. In Elements of Petroleum Geology (Tredje udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Hocking, MB (2005). Svovl og svovlsyre. Claus Process Konvertering af hydrogensulfid til svovl. I håndbog om kemisk teknologi og forureningskontrol (tredje udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
- Lefer, DJ (2008). Potentielle betydning af ændringer i hydrogensulfid (H 2 S) biotilgængelighed i diabetes. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Gendannes fra bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Svovlbrinte. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Babor, JA og Ibarz, J. (1965). Moderne generel kemi. 7. udgave. Redaktion Marín, SA