Сульфид
| |||
| Имена | |||
|---|---|---|---|
| Систематическое название ИЮПАК | |||
| Идентификаторы | |||
3D model ( JSmol ) | |||
| ЧЭБИ | |||
| ХимическийПаук | |||
ПабХим CID | |||
| НЕКОТОРЫЙ | |||
| Характеристики | |||
| С 2− | |||
| Молярная масса | 32.06 g·mol −1 | ||
| Конъюгатная кислота | бисульфид | ||
| Родственные соединения | |||
Другие анионы | окись селенид Теллурайд | ||
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |||
Сульфид (также сульфид в британском английском ) [2] представляет собой с химической формулой неорганический анион серы S 2− или соединение, содержащее один или несколько S 2− ионы. Растворы сульфидных солей агрессивны. Сульфид также относится к большим семействам неорганических и органических соединений , например сульфиду свинца и диметилсульфиду . Сероводород (H 2 S) и бисульфид (SH − ) представляют собой кислоты, сопряженные с сульфидом.
Химические свойства
[ редактировать ]Сульфид-ион не существует в водно-щелочных растворах Na 2 S. [3] [4] Вместо этого сульфид превращается в гидросульфид:
- С 2− + Н 2 О → Ш − + ОН −
При обработке кислотой сульфидные соли превращаются в сероводород :
- С 2− + Ч + → Ш −
- Ш.Х. − + Ч + → Ч 2 С
Окисление сульфида – сложный процесс. В зависимости от условий в результате окисления может образовываться элементарная сера, полисульфиды , политионаты , сульфиты или сульфаты . Сульфиды металлов реагируют с галогенами , образуя серы и соли металлов.
- 8 MgS + 8 I 2 → S 8 + 8 MgI 2
Производные металлов
[ редактировать ]Водные растворы переходных металлов катионов реагируют с сульфидными источниками (H 2 S, NaHS, Na 2 S) с образованием твердых сульфидов. Такие неорганические сульфиды обычно имеют очень низкую растворимость в воде, и многие из них связаны с минералами того же состава (см. Ниже). Одним из известных примеров является ярко-желтый вид CdS или « желтый кадмий ». Черный налет, образующийся на серебре 925 пробы, представляет собой Ag 2 S. Такие разновидности иногда называют солями. Фактически связь в сульфидах переходных металлов является высококовалентной, что обуславливает их полупроводниковые свойства, что, в свою очередь, связано с глубокими цветами. Некоторые из них имеют практическое применение в качестве пигментов, солнечных батарей и катализаторов. Гриб Aspergillus niger играет роль в солюбилизации сульфидов тяжелых металлов. [5]
Геология
[ редактировать ]Многие важные металлические руды представляют собой сульфиды. [6] Важные примеры включают: аргентит ( сульфид серебра ), киноварь ( сульфид ртути , галенит ( сульфид свинца ) ), молибденит ( сульфид молибдена ), пентландит ( сульфид никеля ), реальгар ( сульфид мышьяка ) и антимонит ( сульфид сурьмы ), сфалерит ( цинк). сульфид), и пирит ( дисульфид железа ), и халькопирит ( железо - медный сульфид). Эти сульфидные минералы записывали информацию (например, изотопы ) об окружающей среде во время своего формирования. Ученые используют эти минералы для изучения окружающей среды в глубоком море или в прошлом Земли. [7]
Коррозия, вызванная сульфидом
[ редактировать ]Растворенные свободные сульфиды (H 2 S, HS − и С 2− ) являются очень агрессивными веществами, вызывающими коррозию многих металлов, таких как сталь, нержавеющая сталь и медь. Сульфиды, присутствующие в водном растворе, ответственны за коррозионное растрескивание стали под напряжением (SCC), которое также известно как сульфидное растрескивание под напряжением . Коррозия является серьезной проблемой на многих промышленных предприятиях, перерабатывающих сульфиды: заводах по переработке сульфидной руды, глубоких нефтяных скважинах , трубопроводах, транспортирующих сернистую нефть , и фабриках по производству крафт-бумаги .
Микробно-индуцированная коррозия (MIC) или биогенная сульфидная коррозия также вызываются сульфатредуцирующими бактериями, производящими сульфид, который выбрасывается в воздух и окисляется в серной кислоте сероокисляющими бактериями. Биогенная серная кислота вступает в реакцию с канализационными материалами и чаще всего вызывает потерю массы, растрескивание канализационных труб и, в конечном итоге, разрушение конструкции. Такого рода ухудшение является основным процессом, затрагивающим канализационные системы во всем мире и приводящим к очень высоким затратам на восстановление.
Окисление сульфида также может образовывать тиосульфат ( S
22О 2−
3 ), промежуточный вид, ответственный за серьезные проблемы точечной коррозии стали и нержавеющей стали, в то время как среда также подкисляется за счет образования серной кислоты, когда окисление более развито.
Органическая химия
[ редактировать ]В органической химии «сульфид» обычно относится к связи C–S–C, хотя термин « тиоэфир» менее двусмысленен. Например, тиоэфир диметилсульфид – это CH 3 –S–CH 3 . Полифениленсульфид (см. ниже) имеет эмпирическую формулу C 6 H 4 S. Иногда термин сульфид относится к молекулам, содержащим функциональную группу –SH . Например, метилсульфид может означать CH 3 –SH. Предпочтительным дескриптором таких SH-содержащих соединений является тиол или меркаптан, т.е. метантиол или метилмеркаптан.
Дисульфиды
[ редактировать ]Путаница возникает из-за различных значений термина « дисульфид ». Дисульфид молибдена (MoS 2 ) состоит из отдельных сульфидных центров в сочетании с молибденом в формальной степени окисления +4 (т.е. Mo 4+ и два С 2− ). Дисульфид железа ( пирит , FeS 2 ), напротив, состоит из S 2−
2 или − SS − дианион в сочетании с двухвалентным железом в формальной степени окисления +2 (ион двухвалентного железа: Fe 2+ ). Диметилдисульфид имеет химическую связь CH 3 –S–S–CH 3 , тогда как сероуглерод не имеет связи S–S и представляет собой S=C=S (линейный аналог молекулы CO 2 ). Чаще всего в химии серы и биохимии дисульфидный термин обычно приписывают серному аналогу пероксидной связи –O–O–. Дисульфидная связь ( –S –S–) играет важную роль в конформации белков и в каталитической активности ферментов .
Примеры
[ редактировать ]| Формула | Температура плавления (°С) | Точка кипения (°С) | Номер CAS | |
|---|---|---|---|---|
| Ч 2 С | Сероводород — очень токсичный и едкий газ, характеризующийся типичным запахом «тухлого яйца». | −85.7 | −60.20 | 7783-06-4 |
| CDS | Сульфид кадмия можно использовать в фотоэлементах . | 1750 | 1306-23-6 | |
| Полисульфид кальция (« известковая сера ») — традиционный фунгицид в садоводстве . | ||||
| КС 2 | Сероуглерод является предшественником сероорганических соединений. | −111.6 | 46 | 75-15-0 |
| ПбС | Сульфид свинца используется в инфракрасных датчиках. | 1114 | 1314-87-0 | |
| МоС 2 | Дисульфид молибдена , минерал молибденит , используется в качестве катализатора для удаления серы из ископаемого топлива; также в качестве смазки для применений при высоких температурах и высоких давлениях. | 1317-33-5 | ||
| Cl–CH 2 CH 2 –S–CH 2 CH 2 –Cl | Сернистый иприт (горчичный газ) — сероорганическое соединение (тиоэфир), которое использовалось в качестве химического оружия во время Первой мировой войны. | 13–14 | 217 | 505-60-2 |
| Аг 2 С | Сульфид серебра является компонентом потускнения серебра . | 21548-73-2 | ||
| Na2Na2S | Сульфид натрия в виде гидрата используется в производстве крафт- бумаги и в качестве прекурсора сероорганических соединений . | 920 | 1180 | 1313-82-2 |
| ZnS | Сульфид цинка используется для изготовления линз и других оптических устройств инфракрасной части спектра . ZnS, легированный серебром, используется в альфа-детекторах, а сульфид цинка со следами меди находит применение в фотолюминесцентных полосках для аварийного освещения и люминесцентных циферблатах часов. | 1850 | 1314-98-3 | |
| С 6 Ч 4 С | Полифениленсульфид представляет собой полимер, обычно называемый «Сульфар». Его повторяющиеся звенья связаны между собой сульфидными (тиоэфирными) связями. | 26125-40-6 25212-74-2 | ||
| СеС 2 | Дисульфид селена — противогрибковое средство, используемое в препаратах против перхоти, таких как Selsun Blue . Присутствие высокотоксичного селена в медицинских и косметических продуктах представляет собой общую проблему для здоровья и окружающей среды. | <100 | 7488-56-4 | |
| ФеС 2 | , известный как «золото дураков» Пирит , является распространенным минералом. | 600 | 1317-66-4 |
Подготовка
[ редактировать ]Сульфидные соединения можно получить несколькими способами: [8]
- Прямое сочетание элементов:
- Пример: Fe ( s ) + S ( s ) → FeS ( s )
- Восстановление сульфата:
- Пример: MgSO 4( s ) + 4C ( s ) → MgS ( s ) + 4CO ( г )
- Осаждение нерастворимого сульфида:
- Пример: М 2+ + Ч 2 S ( г ) → MS ( с ) + 2H + ( аква )
Безопасность
[ редактировать ]Многие сульфиды металлов настолько нерастворимы в воде, что, вероятно, не очень токсичны. Некоторые сульфиды металлов при воздействии сильной минеральной кислоты , в том числе желудочной кислоты , выделяют токсичный сероводород .
Органические сульфиды легко воспламеняются. При горении сульфида выделяется газ диоксид серы (SO 2 ).
Сероводород, некоторые его соли и почти все органические сульфиды имеют сильный и гнилостный запах; гниющая биомасса выделяет их.
Номенклатура
[ редактировать ]Систематические названия сульфандиид и сульфид(2-) , действительные названия ИЮПАК , определяются в соответствии с замещающей и аддитивной номенклатурой соответственно. Название сульфид также используется в композиционной номенклатуре ИЮПАК, которая не учитывает природу связанных связей. Примеры такого наименования включают дисульфид селена и сульфид титана , которые не содержат сульфид-ионов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б «сульфид(2-) (CHEBI:15138)» . Химические соединения биологического интереса (ХЭБИ) . Великобритания: Европейский институт биоинформатики.
- ^ «СУЛЬФИД Английское определение и значение» . Лексико.com. Архивировано из оригинала 2 августа 2019 года . Проверено 24 августа 2022 г.
- ^ Мэй, премьер-министр; Батька, Д.; Хефтер, Г.; Кенигнбергер, Э.; Роуленд, Д. (2018). «Прощай, S2-». хим. Комм . 54 (16): 1980–1983. дои : 10.1039/c8cc00187a . ПМИД 29404555 .
- ^ Мейер, Б; Уорд, К; Кошлап, К; Питер, Л. (1983). «Вторая константа диссоциации сероводорода». Неорганическая химия . 22 (16): 2345. doi : 10.1021/ic00158a027 .
- ^ Харбхаджан Сингх (17 ноября 2006 г.). Микоремедиация: биоремедиация грибков . Джон Уайли и сыновья. п. 509. ИСБН 9780470050583 .
- ^ Воган, диджей; Крейг, младший «Минеральная химия сульфидов металлов», Издательство Кембриджского университета, Кембридж: 1978. ISBN 0-521-21489-0 .
- ^ Цанг, Мань-Инь; Инагаки, Фумио (29 мая 2020 г.). «Микробная жизнь глубоко под морским дном — история о том, как не сдаваться» . Границы для молодых умов . 8:70 . дои : 10.3389/фрим.2020.00070 . ISSN 2296-6846 .
- ^ Аткинс; Шрайвер (2010). Неорганическая химия (5-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman & Co., с. 413.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
СМИ, связанные с сульфидами, на Викискладе?
