HIDROGEN SULFIDA (H2S): STRUKTUR, SIFAT, KEGUNAAN, KEPENTINGAN - KIMIA - 2026

The hidrogen sulfida atau hidrogen sulfida gas terbentuk oleh kesatuan atom sulfur (S) dan dua atom hidrogen (H). Formula kimianya ialah H ₂ S. Ia juga dikenali sebagai gas hidrogen sulfida. Ia adalah gas tanpa warna yang baunya jelas terdapat pada telur busuk.

Ia terdapat di gunung berapi dan mata air panas sulfur, gas asli dan minyak mentah. Ia juga terbentuk semasa penguraian anaerob (tanpa oksigen) bahan organik tumbuhan dan haiwan. Ia berlaku secara semula jadi dalam tubuh mamalia, melalui tindakan enzim tertentu pada sistein, asid amino yang tidak penting.

Formula kimia hidrogen sulfida atau hidrogen sulfida. SARANPHONG YIMKLAN. Sumber: Wikimedia Commons.

Penyelesaian H ₂ S berair menghakis logam seperti keluli. H ₂ S adalah sebatian pengurangan yang, apabila bertindak balas dengan SO ₂ , mengoksidasi ke sulfur unsur sambil mengurangkan SO ₂ ke sulfur juga.

Walaupun merupakan sebatian yang sangat beracun dan membawa maut bagi manusia dan haiwan, kepentingannya dalam beberapa proses penting dalam tubuh telah dikaji selama beberapa tahun.

Ini mengatur serangkaian mekanisme yang berkaitan dengan pembentukan saluran darah baru dan fungsi jantung.

Ia melindungi neuron dan dianggap bertindak melawan penyakit seperti Parkinson's dan Alzheimer.

Oleh kerana keupayaan pengurangan kimianya, ia dapat memerangi spesies oksidan, sehingga bertindak melawan penuaan sel. Oleh kerana sebab-sebab ini, kemungkinan menghasilkan ubat-ubatan yang ketika diberikan kepada pesakit dapat dilepaskan secara perlahan ke dalam tubuh sedang dikaji.

Ini berfungsi untuk merawat patologi seperti iskemia, diabetes dan penyakit neurodegeneratif. Walau bagaimanapun, mekanisme tindakan dan keselamatannya masih belum disiasat secara menyeluruh.

Struktur

Molekul H ₂ S serupa dengan air, iaitu, bentuknya serupa kerana hidrogen terletak pada sudut dengan belerang.

Struktur sudut molekul hidrogen sulfida, H ₂ S. Bangin. Sumber: Wikimedia Commons.

Sulfur dalam H ₂ S mempunyai konfigurasi elektronik berikut:

1s ² , 2s ² 2p ⁶ , 3s ² 3p ⁶ ,

Nah, ia meminjam satu elektron dari setiap hidrogen untuk melengkapkan shell valensnya.

Struktur 3D hidrogen sulfida. Kuning: sulfur. Putih: hidrogen. Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Tatanama

- Hidrogen sulfida

- Hidrogen sulfida

- Sulfur hidrida.

Ciri-ciri fizikal

Keadaan fizikal

Gas tidak berwarna dengan bau yang sangat tidak menyenangkan.

Berat molekul

34.08 g / mol.

Takat lebur

-85.60 ° C

Takat didih

-60.75 ° C.

Ketumpatan

1.1906 g / L

Keterlarutan

Mudah larut dalam air: 2.77 isi padu dalam 1 air pada suhu 20ºC. Ia boleh dikeluarkan dari larutan berair sepenuhnya dengan mendidihnya.

Sifat kimia

Dalam larutan berair

Apabila hidrogen sulfida dalam larutan berair, ia dipanggil hidrogen sulfida. Ia adalah asid lemah. Ia mempunyai dua proton yang dapat diionkan:

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

Proton pertama mengionkan sedikit, seperti yang dapat disimpulkan dari pemalar pengionan pertamanya. Proton kedua mengionkan sedikit, tetapi larutan H ₂ S mengandungi sebilangan anion sulfida S ^{2 -} .

Sekiranya larutan H ₂ S terkena udara, O ₂ mengoksidakan anion sulfida dan sulfur mendakan:

2 S ^{2 -} + 4 H ⁺ + O ₂ → 2 H ₂ O + 2 S ⁰ ↓ (1)

Di hadapan klorin Cl ₂ , bromin Br ₂ dan iodin I ₂ , hidrogen halida dan sulfur yang sesuai terbentuk:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Penyelesaian H ₂ S berair menghakis, menyebabkan tekanan sulfida retak pada keluli berkeras tinggi. Produk kakisan adalah besi sulfida dan hidrogen.

Tindak balas dengan oksigen

H ₂ S bertindak balas dengan oksigen di udara dan tindak balas berikut boleh berlaku:

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)

Tindak balas dengan logam

Ia bertindak balas dengan pelbagai logam yang menggantikan hidrogen dan membentuk sulfida logam:

H ₂ S + Pb → PbS + H ₂ ↑ (5)

Tindak balas dengan sulfur dioksida

Dalam gas gunung berapi, H ₂ S dan SO ₂ hadir , yang bertindak balas antara satu sama lain dan sulfur pepejal terbentuk:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Penguraian dengan suhu

Hidrogen sulfida tidak terlalu stabil, ia mudah terurai apabila dipanaskan:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Lokasi di alam semula jadi

Gas ini dijumpai secara semula jadi di sumber air panas sulfur atau sulfur, gas gunung berapi, minyak mentah dan gas asli.

Mata air sulfur. Николай Максимович. Sumber: Wikimedia Commons.

Apabila minyak (atau gas) mengandungi jejak H ₂ S yang signifikan dikatakan "masam", berbeza dengan "manis", iaitu ketika tidak mengandungnya.

Sebilangan kecil H ₂ S dalam minyak atau gas merugikan secara ekonomi kerana loji penyental mesti dipasang untuk menghilangkannya, baik untuk mengelakkan kakisan dan untuk menjadikan gas buangan selamat untuk kegunaan domestik sebagai bahan bakar.

Ia dihasilkan setiap kali bahan organik yang mengandungi sulfur terurai dalam keadaan anaerob (ketiadaan udara), seperti sisa manusia, haiwan dan tumbuhan.

Pelepasan H ₂ S (warna teal) di luar pantai Namibia, difoto oleh NASA. Pelepasan ini berasal dari sisa organik. Balai Cerap Bumi NASA. Sumber: Wikimedia Commons.

Bakteria yang terdapat di dalam mulut dan saluran gastrointestinal menghasilkannya dari bahan yang boleh terurai yang dikandung oleh protein tumbuhan atau haiwan.

Bau khasnya menjadikan kehadirannya dapat dilihat pada telur busuk.

H ₂ S juga dihasilkan dalam kegiatan industri tertentu, seperti kilang minyak, oven kok, pabrik kertas, penyamakan, dan dalam pemprosesan makanan.

Sintesis dalam organisma mamalia

Dalaman H ₂ S boleh dihasilkan dalam tisu mamalia, termasuk manusia, dalam dua cara, satu enzim dan satu bukan enzim.

Jalur bukan enzim terdiri daripada pengurangan unsur sulfur S ⁰ hingga H ₂ S melalui pengoksidaan glukosa:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (glukosa) + 6 S ⁰ (sulfur) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

Tengah-tengah jalan enzim terdiri daripada pengeluaran H ₂ S dari L-cysteine, yang merupakan asid amino disintesis oleh badan. Proses ini dipastikan oleh pelbagai enzim, seperti cystathionine-β-synthase dan cystathionine-γ-lyase, antara lain.

Hidrogen sulfida telah dijumpai di otak lembu. Pengarang: ArtTower. Sumber: Pixabay.

Mendapatkan di makmal atau industri

Gas hidrogen (H ₂ ) dan unsur sulfur (S) tidak bertindak balas pada suhu persekitaran biasa, tetapi di atasnya gas tersebut mula bergabung, dengan suhu 310 ºC menjadi suhu optimum.

Prosesnya, bagaimanapun, terlalu lambat, sehingga kaedah lain digunakan untuk mendapatkannya, termasuk yang berikut.

Sulfida logam (seperti sulfida ferus) bertindak balas dengan asid (seperti hidroklorik) dalam larutan cair.

FeS + 2 HCl → FeCl ₂ + H ₂ S ↑ (9)

Dengan cara ini, gas H ₂ S diperoleh , yang, kerana ketoksikannya, mesti dikumpulkan dengan selamat.

Penggunaan industri H

Penyimpanan dan pengangkutan dalam jumlah besar H ₂ S yang dipisahkan dari gas asli dengan mencuci dengan amina adalah sukar, oleh itu proses Claus digunakan untuk mengubahnya menjadi sulfur.

Di kilang minyak, H ₂ S dipisahkan dari gas asli dengan mencuci dengan amina dan kemudian diubah menjadi sulfur. Pengarang: SatyaPrem. Sumber: Pixabay.

Dalam proses ini dua reaksi berlaku. Pada yang pertama, H ₂ S bertindak balas dengan oksigen untuk memberikan SO ₂ , seperti yang disebutkan di atas (lihat reaksi 3).

Yang kedua ialah oksida pemangkin reaksi besi di mana SO ₂ dikurangkan dan H ₂ S dioksidakan, kedua-duanya menghasilkan sulfur S (lihat reaksi 6).

Dengan cara ini belerang diperoleh yang mudah disimpan dan diangkut, serta ditakdirkan untuk pelbagai kegunaan.

Kegunaan atau kepentingan H

Endogenous H ₂ S adalah yang berlaku secara semula jadi di dalam badan sebagai sebahagian daripada metabolisme normal pada manusia, mamalia dan makhluk hidup lain.

Walaupun reputasi lama sebagai gas toksik dan beracun yang berkaitan dengan pecahan bahan organik, beberapa kajian baru-baru ini dari tahun 2000-an hingga kini telah menentukan bahawa dalaman H ₂ S adalah pengatur penting mekanisme tertentu. dan proses dalam makhluk hidup.

H ₂ S mempunyai lipofilik atau pertalian yang tinggi terhadap lemak, sebab itulah ia melintasi membran sel dengan mudah, menembusi semua jenis sel.

Sistem kardiovaskular

Pada mamalia, hidrogen sulfida mendorong atau mengatur serangkaian isyarat yang mengatur metabolisme, fungsi jantung, dan kelangsungan hidup sel.

Ia mempunyai kesan kuat pada jantung, saluran darah dan unsur-unsur darah yang beredar. Memodulasi metabolisme sel dan fungsi mitokondria.

Ia melindungi ginjal dari kerosakan yang disebabkan oleh iskemia.

Sistem gastrousus

Ia memainkan peranan penting sebagai faktor perlindungan terhadap kerosakan pada mukosa gastrik. Dipercayai bahawa ia mungkin menjadi mediator penting motilitas gastrointestinal.

Ia mungkin terlibat dalam kawalan rembesan insulin.

Sistem Saraf Pusat

Ia juga berfungsi dalam fungsi penting sistem saraf pusat dan melindungi neuron daripada tekanan oksidatif.

Neuron dilindungi oleh H ₂ S. endogen. Pengarang: Gerd Altmann. Sumber: Pixabay.

Dianggarkan ia dapat melindungi dari penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Parkinson, Alzheimer dan Hungtinton.

Organ penglihatan

Ia melindungi sel-sel fotoreseptor retina dari degenerasi yang disebabkan oleh cahaya.

Melawan penuaan

H ₂ S, sebagai spesies pengurangan, dapat dimakan oleh pelbagai agen pengoksidaan yang beredar di dalam badan. Ia melawan spesies pengoksidaan seperti spesies oksigen reaktif dan spesies nitrogen reaktif di dalam badan.

Ia membatasi reaksi radikal bebas melalui pengaktifan enzim antioksidan yang melindungi terhadap kesan penuaan.

Potensi penyembuhan H

Ketersediaan bio H ₂ S endogen bergantung pada enzim tertentu yang terlibat dalam biosintesis sistein pada mamalia.

Beberapa kajian menunjukkan bahawa terapi ubat penderma H ₂ S dapat bermanfaat untuk patologi tertentu.

Sebagai contoh, ia berguna pada pesakit diabetes, kerana telah diperhatikan bahawa saluran darah haiwan diabetes bertambah baik dengan ubat-ubatan yang membekalkan H ₂ S. eksogen.

H ₂ S yang disediakan secara eksogen meningkatkan angiogenesis atau pembentukan saluran darah, sehingga dapat digunakan untuk perawatan penyakit iskemia kronik.

Dadah sedang dirancang yang dapat melepaskan H ₂ S secara perlahan agar dapat bertindak bermanfaat terhadap pelbagai penyakit. Walau bagaimanapun, keberkesanan, keselamatan dan mekanisme tindakannya masih belum disiasat.

Risiko

H ₂ S adalah racun maut jika disedut kemas atau bahkan dicairkan 1 bahagian gas di 200 bahagian udara. Burung sangat sensitif terhadap H ₂ S dan mati walaupun pada pencairan 1 dari 1500 bahagian udara.

Hidrogen sulfida atau hidrogen sulfida H ₂ S adalah racun yang kuat. Pengarang: OpenIcons. Sumber: Pixabay.

H ₂ S adalah penghambat kuat enzim tertentu dan proses fosforilasi oksidatif, yang menyebabkan sesak nafas sel. Kebanyakan orang menciumnya pada kepekatan yang melebihi 5 ppb (bahagian per bilion). Kepekatan 20-50 ppm (bahagian per juta) menjengkelkan mata dan saluran pernafasan.

Penyedutan 100-250 ppm selama beberapa minit boleh menyebabkan koordinasi, gangguan ingatan dan gangguan motor. Apabila kepekatannya sekitar 150-200 ppm, keletihan penciuman atau anosmia terjadi, yang bermaksud bahawa selepas itu bau khas H ₂ S tidak dapat dikesan . Sekiranya kepekatan 500 ppm disedut selama 30 minit, edema paru boleh berlaku dan radang paru-paru.

Kepekatan lebih dari 600 ppm boleh membawa maut dalam 30 minit pertama, kerana sistem pernafasan lumpuh. Dan 800 ppm adalah kepekatan yang langsung mematikan bagi manusia.

Oleh itu, H ₂ S mesti dicegah melarikan diri di makmal, premis atau di mana-mana tempat atau keadaan.

Penting untuk diperhatikan bahawa banyak kematian berlaku kerana orang memasuki ruang terkurung untuk menyelamatkan rakan sekerja atau ahli keluarga yang runtuh akibat keracunan H ₂ S, sehingga mereka juga mati.

Ia adalah gas yang mudah terbakar.

Rujukan

1. Panthi, S. et al. (2016). Kepentingan Fisiologi Hidrogen Sulfida: Neuroprotektor dan Neuromodulator Berkemungkinan Muncul. Perubatan Oksidatif dan Panjang Umur Sel. Jilid 2016. ID Artikel 9049782. Dipulihkan dari hindawi.com.
2. Shefa, U. et al. (2018). Fungsi Antioksidan dan Pemberian Isi Sel Hidrogen Sulfida dalam Sistem Saraf Pusat. Perubatan Oksidatif dan Panjang Umur Sel. Jilid 2018. Artikel ID 1873962. Dipulihkan dari hindawi.com.
3. Tabassum, R. et al. (2020). Kepentingan terapeutik hidrogen sulfida dalam penyakit neurodegeneratif yang berkaitan dengan usia. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Dipulihkan dari nrronline.org.
4. Martelli, A. et al. (2010). Hidrogen Sulfida: Peluang Novel untuk Penemuan Dadah. Ulasan Penyelidikan Ubat. Jilid 32, Isu 6. Dipulihkan dari onlinelibrary.wiley.com.
5. Wang, M.-J. et al. (2010). Mekanisme angiogenesis: Peranan hidrogen sulfida. Farmakologi dan Fisiologi Klinikal dan Eksperimen (2010) 37, 764-771. Dipulihkan dari onlinelibrary.wiley.com.
6. Dalefield, R. (2017). Asap dan Toksik Terhirup Lain. Hidrogen Sulfida. Dalam Toksikologi Veterinar untuk Australia dan New Zealand. Dipulihkan dari sciencedirect.com.
7. Selley, RC dan Sonnenberg, SA (2015). Sifat Fizikal dan Kimia Petroleum. Hidrogen Sulfida. Dalam Elemen Geologi Petroleum (Edisi Ketiga). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
8. Hocking, MB (2005). Asid Sulfur dan Sulfurik. Proses Klausa Penukaran Hidrogen Sulfida ke Sulfur. Dalam Buku Panduan Teknologi Kimia dan Kawalan Pencemaran (Edisi Ketiga). Dipulihkan dari sciencedirect.com.
9. Lefer, DJ (2008). Potensi penting perubahan bioavailabiliti hidrogen sulfida (H ₂ S) pada diabetes. Jurnal Farmakologi British (2008) 155, 617-619. Dipulihkan dari bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
10. Perpustakaan Perubatan Nasional AS. (2019). Hidrogen sulfida. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
11. Babor, JA dan Ibarz, J. (1965). Kimia Am Moden. Edisi ke-7. Editorial Marín, SA