CALCIUMSULFID (CAS): STRUKTUR, EGENSKABER, PRODUKTION, ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den calciumsulfid er et uorganisk fast element, der består af calcium (Ca) og element svovl (S), af de kemiske formel CAS. Det er et vandopløseligt, gulhvidt fast stof, som findes i naturen i nogle vulkaner og i nogle meteoritter i form af et mineral kaldet oldhamite.

Når cas opløses i vand, danner det forskellige forbindelser fra sulfidion S ^2- blive SH ^- ion og OH ^- ioner dannes. Den resulterende opløsning er alkalisk. Denne forbindelse bruges som base for forbindelser, der er selvlysende, eller som producerer synligt lys under visse betingelser. Disse materialer bruges også i lysende maling.

Calciumsulfid CaS er fundet i nogle meteoritter. Forfatter: Родион Журавлёв. Kilde: Pixabay.

CaS er blevet betragtet som et muligt lægemiddel til behandling af hjerte- og blodkarproblemer såsom hypertension eller højt blodtryk, som er en sygdom, der rammer en stor del af verdens befolkning.

Med calciumsulfid kan andre forbindelser, såsom calciumnitrat og calciumcarbonat, opnås. Det skal håndteres med forsigtighed og i kontakt med luftens fugtighed kan det producere H ₂ S, som er meget giftig.

Struktur

Calciumsulfid er en stærkt ionisk forbindelse dannet af en calciumion Ca2 ⁺ og en sulfidion S ^2-.

Det krystalliserer til en kubisk struktur som klippesalt.

Kubisk krystalstruktur af calciumsulfid. Gul = svovl; hvid = calcium. Benjah-bmm27 / Public domain. Kilde: Wikimedia Commons.

nomenklatur

• Calciumsulfid

Fysiske egenskaber

Fysisk tilstand

Gulligt hvide krystallinske faste, kubiske krystaller som natriumchlorid.

Molekylær vægt

72,144 g / mol

Smeltepunkt

2528 ºC

Massefylde

2,59 g / cm ³

Opløselighed

Opløselig i vand. Uopløselig i ethanol.

Kemiske egenskaber

Vandig opløsning

Når CaS opløses i vand, separeres det i dets calcium Ca ²⁺ og svovl S ^2- ioner. Sidstnævnte i vand tager et proton og bliver hydrosulfidion SH ^- frigiver en hydroxylion OH ^-.

S ^-2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Derfor er calciumsulfid CaS-opløsninger alkaliske (de har en basisk pH) og har ikke S ^2- ioner, men SH ^-.

Kun når en stor mængde alkali, såsom natriumhydroxid NaOH tilsættes til opløsningen gør ligevægten skift til dannelsen af S ^-2- sulfidioner.

Calciumsulfid opløses i vand og danner andre forbindelser. Forfatter: Clker-Free-Vector-Images. Kilde: Pixabay.

SH ^- kan tage et andet H ⁺ -proton fra vand og danne hydrogensulfid, som er en meget giftig forbindelse.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

Af denne grund, små mængder af H ₂ S er dannet i vand og, når de udsættes for fugtighed i miljøet, CaS afgiver en ubehagelig lugt typisk for hydrogensulfid.

Forbindelser til stede, når de opløses i vand

Resultatet af reaktionerne i vand angivet ovenfor er, at Ca (SH) ₂, Ca (OH) ₂ og Ca (SH) (OH) dannes.

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H ₂ O → Ca (OH) ₂ + H ₂ S

Reaktion med syrer

De samme reaktioner, der opstår i vand årsag CaS at reagere med syrer, som danner H ₂ S.

CaS + 2 HCI → CaCl ₂ + H ₂ S

Andre reaktioner

Hvis en calciumsulfid opløsning opvarmes med svovl, de polysulfidionerne S ₄ ^2- og S ₃ ^{fås 2-}.

Hvis CaS opvarmes i tør luft eller rent ilt, oxiderer forbindelsen til calciumsulfit CaSO ₃ og derefter til calciumsulfat CaSO ₄:

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

Med oxidationsmidler, såsom kaliumchlorat KClO ₃, kaliumnitrat KNO ₃ eller blydioxid PbO ₂, opstår voldelige reaktioner.

Indhentning

Calciumsulfid kan fremstilles ved kalcinering (opvarmning til en meget høj temperatur) af elementerne calcium (Ca) og svovl (S) i en inert atmosfære, dvs. ingen ilt eller vanddamp, fx er til stede.

Ca + S + varme → CaS

Det kan også opnås ved opvarmning af calciumsulfat CaSO ₄ med trækul:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Men i sidstnævnte tilfælde en ren CaS ikke opnås, da det desuden reagerer med CaSO ₄ danner CaO og SO ₂.

CaS genereres også ved at brænde kulaffald.

Tilstedeværelse i naturen

CaS er naturligt til stede i mineralet oldhamite. Dette er en komponent i nogle meteoritter og er vigtig for videnskabelig forskning, der udføres på solsystemet.

Det antages, at Oldhamite er dannet ved kondens i den tåge, der stammer fra solsystemet. Det er også til stede i vulkaner.

Calciumsulfid CaS findes i mineralet oldhamite, som er fundet i nogle meteoritter. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Kilde: Wikimedia Commons.

Derudover produceres calciumsulfid naturligt ved reduktion af CaSO ₄ (gips), muligvis på grund af bakteriens virkning.

Applikationer

I lysende materialer

En af de mest udbredte anvendelser af calciumsulfid har været som base for selvlysende forbindelser. Dette er stoffer, der udsender synligt lys under visse omstændigheder.

I de selvlysende forbindelser af CaS fungerer dette som en base, og aktivatorer sættes til strukturen, såsom chlorider af visse elementer, såsom cerium (Ce ³⁺) og europium (Eu ²⁺).

Materialet, der stammer fra forening af CaS og aktivatoren, bruges for eksempel i katodestrålerørskærme, der udgør de gamle skærme på computere eller computere eller gamle tv-apparater.

Gamle computerskærme havde katodestrålerør, hvori der til tider anvendes selvlysende calciumsulfidforbindelser og aktivatorer. Forfatter: Andreas160578. Kilde: Pixabay.

De bruges også i nuværende lysemitterende dioder eller LED (lysemitterende dioder) lamper.

LED-lampe. Nogle kan indeholde selvlysende calciumsulfidforbindelser. Ingen maskine-læselig forfatter leveret. APPER antog (baseret på ophavsretskrav). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Kilde: Wikimedia Commons.

Disse materialer bruges også i lysende malinger og lakker.

I medicin

Calciumsulfid er i medicinsk videnskabelige undersøgelser blevet betragtet som et lægemiddel til behandling af højt blodtryk (højt tryk i arterierne). Dette er en sygdom, der påvirker det kardiovaskulære system hos mange mennesker (hjerte og blodkar).

CaS betragtes som en "donor" af H ₂ S. Det spiller en vigtig rolle i reguleringen af ​​blodkarens tone eller styrke, så administration af CaS kan være et muligt middel til behandling af hypertension.

Calciumsulfid er blevet undersøgt som et muligt middel mod højt blodtryk i det kardiovaskulære system hos syge mennesker. Forfatter: Mohamed Hassan. Kilde: Pixabay.

Ved opnåelse af andre forbindelser

Calciumsulfid gør det muligt at fremstille andre forbindelser såsom calciumnitrat Ca (NO ₃) ₂:

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃) ₂ + H ₂ S

Det er også blevet brugt til at opnå calciumcarbonat CaCO ₃. For at gøre dette underkastes en vandig opløsning af CaS carbonering med CO ₂:

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Andre apps

Calciumsulfid bruges også som et smøremiddeladditiv og som et flydende middel i mineralekstraktion.

Risici

Calciumsulfid kan forårsage irritation af hud, øjne og luftvej. Det skal håndteres med forsigtighed og med passende sikkerhedsudstyr.

Det er en meget giftig forbindelse til vandlevende liv, så det er farligt for disse miljøer.

Referencer

1. Cotton, F. Albert og Wilkinson, Geoffrey. (1980). Avanceret uorganisk kemi. Fjerde udgave. John Wiley & sønner.
2. Lide, DR (redaktør). (2005). CRC-håndbog om kemi og fysik. 85 ^th CRC Press.
3. Ropp, RC (2013). Gruppe 16 (O, S, Se, Te) Alkaline jordforbindelser. Calciumsulfid. I Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Gendannes fra sciencedirect.com.
4. Li, YF et al. (2009). Calciumsulfid (CaS), en donor af hydrogensulfid (H (2) S): et nyt antihypertensivt middel? Med Hypoteser, 2009 september; 73 (3): 445-7. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.
5. House JE and House, KA (2016). Svovl, selen og Tellurium. Forekomst af svovl. In Descriptive Inorganic Chemistry (Tredje udgave). Gendannes fra sciencedirect.com.
6. US National Library of Medicine. (2019). Calciumsulfid. Gendannes fra pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. et al. (2014). Konvertering af calciumsulfid til calciumcarbonat under genvindingsprocessen af ​​elementært svovl fra gipsaffald. Affald Manag, 2014 nov; 34 (11): 2373-81. Gendannes fra ncbi.nlm.nih.gov.