Химическое строение молекул H 2 S аналогично строению молекул Н 2 O: (угловая форма)

Но, в отличие от воды, молекулы H 2 S малополярны; водородные связи между ними не образуются; прочность молекул значительно ниже.

Физические свойства

При обычной температуре H 2 S - бесцветный газ с чрезвычайно неприятным удушливым запахом тухлых яиц, очень ядовитый (при концентрации > 3 г/м 3 вызывает смертельное отравление). Сероводород тяжелее воздуха, легко конденсируется в бесцветную жидкость.H 2 S растворим в воде (при обычной температуре в 1 л H 2 O растворяется - 2,5 л газа).

Сероводород в природе

H 2 S присутствует в вулканических и подземных газах, в воде серных источников. Он образуется при гниении белков, содержащих серу, а также выделяется в процессе жизнедеятельности многочисленных микроорганизмов.

Способы получения

1. Синтез из простых веществ:

S + Н 2 = H 2 S

2. Действие неокисляющих кислот на сульфиды металлов:

FeS + 2HCI = H 2 S + FeCl 2

3.Действие конц. H 2 SO 4 (без избытка) на щелочные и щелочно-земельные Me:

5H 2 SO 4 (конц.) + 8Na = H 2 S + 4Na 2 SO 4 + 4H 2 О

4. Образуется при необратимом гидролизе некоторых сульфидов:

AI 2 S 3 + 6Н 2 О = 3H 2 S + 2Аl(ОН) 3 ↓

Химические свойства H 2 S

H 2 S - сильный восстановитель

Взаимодействие H 2 S с окислителями приводит к образованию различных веществ (S, SО 2 , H 2 SO 4),

Реакции с простыми веществами окислителями

Окисление кислородом воздуха

2H 2 S + 3О 2 (избыток) = 2SО 2 + 2Н 2 О

2H 2 S + О 2 (недостаток) = 2S↓ + 2Н 2 О

Окисление галогенами:

H 2 S + Br 2 = S↓ + 2НВr

Реакции с окисляющими кислотами (HNО 3 , H 2 SO 4 (конц.).

3H 2 S + 8HNО 3 (разб.) = 3H 2 SO 4 + 8NO + 4Н 2 О

H 2 S + 8HNО 3 (конц.) = H 2 SO 4 + 8NО 2 + 4Н 2 О

H 2 S + H 2 SO 4 (конц.) = S↓ + SО 2 + 2Н 2 О

Реакции с солями - окислителями

5H 2 S + 2KMnO 4 + 3H 2 SO 4 = 5S↓ + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 8Н 2 О

5H 2 S + 6KMnO 4 + 9H 2 SO 4 = 5SО 2 + 6MnSO 4 + 3K 2 SO 4 + 14Н 2 О

H 2 S + 2FeCl 3 = S↓ + 2FeCl 2 + 2HCl

Водный раствор H 2 S проявляет свойства слабой кислоты

Сероводородная кислота H 2 S 2-основная кислота диссоциирует ступенчато

1-я ступень: H 2 S → Н + + HS -

2-я ступень: HS - → Н + + S 2-

Для H 2 S в водном растворе характерны реакции, общие для класса кислот, в которых она ведет себя как слабая кислота. Взаимодействует:

а) с активными металлами

H 2 S + Mg = Н 2 + MgS

б) с малоактивными металлами (Аg, Си, Нg) в присутствии окислителей

2H 2 S + 4Аg + O 2 = 2Ag 2 S↓ + 2Н 2 O

в) с основными оксидами

H 2 S + ВаО = BaS + Н 2 O

г) со щелочами

H 2 S + NaOH(недостаток) = NaHS + Н 2 O

д) с аммиаком

H 2 S + 2NH 3 (избыток) = (NH 4) 2 S

Особенности реакций H 2 S с солями сильных кислот

Несмотря на то, что сероводородная кислота - очень слабая, она реагирует с некоторыми солями сильных кислот, например:

CuSO 4 + H 2 S = CuS↓ + H 2 SO 4

Реакции протекают в тех случаях, если образующийся сульфид Me нерастворим не только в воде, но и в сильных кислотах.

Качественная реакция на сульфид-анион

Одна из таких реакций используется для обнаружения анионов S 2- и сероводорода:

H 2 S + Pb(NO 3) 2 = 2HNO 3 + PbS↓ черный осадок.

Газообразный H 2 S обнаруживают с помощью влажной бумаги, смоченной раствором Pb(NO 3) 2 , которая чернеет в присутствии H 2 S.

Сульфиды

Сульфидами называют бинарные соединения серы с менее ЭО элементами, в том числе с некоторыми неметаллами (С, Si, Р, As и др.).

Наибольшее значение имеют сульфиды металлов, поскольку многие из них представляют собой природные соединения и используются как сырье для получения свободных металлов, серы, диоксида серы.

Обратимый гидролиз растворимых сульфидов

Сульфиды щелочных Me и аммония хорошо растворимы в воде, но в водном растворе они подвергаются гидролизу в очень значительной степени:

S 2- + H 2 O → HS - + ОН -

Поэтому растворы сульфидов имеют сильнощелочную реакцию

Сульфиды щелочно-земельных Me и Mg, взаимодействуя с водой, подвергаются полному гидролизу и переходят в растворимые кислые соли - гидросульфиды:

2CaS + 2НОН = Ca(HS) 2 + Са(ОН) 2

При нагревании растворов сульфидов гидролиз протекает и по 2-й ступени:

HS - + H 2 O → H 2 S + ОН -

Необратимый гидролиз сульфидов

Сульфиды некоторых металлов подвергаются необратимому гидролизу и полностью разлагаются в водных растворах, например:

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 3H 2 S + 2AI(OH) 3↓

Аналогичным образом разлагаются Cr 2 S 3 , Fe 2 S 3

Нерастворимые сульфиды

Большинство сульфидов тяжелых металлов в воде практически не растворяются и поэтому гид ролизу не подвергаются. Некоторые из них растворяются под действием сильных кислот, например:

FeS + 2HCI = FeCl 2 + H 2 S

ZnS + 2HCI = ZnCl 2 + H 2 S

Сульфиды Ag 2 S, HgS, Hg 2 S, PbS, CuS не pacтворяются не только в воде, но и во многих кислотах.

Окислительный обжиг сульфидов

Окисление сульфидов кислородом воздуха при высокой температуре является важной стадией переработки сульфидного сырья. Примеры:

2ZnS + 3O 2 = 2ZnO + 2SO 2

4FeS 2 + 11O 2 = 2Fe 2 O 3 + 8SO 2

Способы получения сульфидов

1. Непосредственное соединение простых веществ:

2.Взаимодействие H 2 S с растворами щелочей:

H 2 S + 2NaOH = 2H 2 O + Na 2 S сульфид натрия

H 2 S + NaOH = H 2 O + NaHS гидросульфид натрия

3.Взаимодействие H 2 S или (NH 4) 2 S с растворами солей:

H 2 S + CuSO 4 = CuS↓ + H 2 SO 4

H 2 S + 2AgNO 3 = Ag2S↓ + 2HNO 3

4. Восстановление сульфатов прокаливанием с углем:

Na 2 SO 4 + 4С = Na 2 S + 4СО

Этот процесс используют для получения сульфидов щелочных и щелочно-земельных металлов.

Если о говорят, что он слаб, значит, пришла болезнь, или голод, в общем, невзгоды. В химии все иначе. Рассмотрим слабую сероводородную . Слаба она не потому, что готова распасться, погибнуть а, напротив, из-за нежелания диссоциировать.

Так именуют процесс растворения в воде, разделения на ион гидроксония и анион . Сероводородная диссоциирует всего на 0,011%, причем, в две стадии. На первой из них степень распада не превышает 0,005%.

Так что, является вполне стойкой, «держит удар». Однако, это по человеческим меркам. В химии все иначе. Погрузимся в ее мир, продолжив изучение свойств сероводородной .

Свойства сероводородной кислоты

Стойкость героини относительна. Не желая до конца растворяться в воде, соединение распадается под действием кислорода. Он окисляет сероводородную кислоту. Формула ее выглядит так: — Н 2 S. Н в ней – , S – . Так вот, последний при окислении «вырывается» из формулы. Соединение распадается.

По сути, сероводородная кислота является водным раствором газа. Сероводород известен запахом тухлых яиц и ядовитостью. у вещества нет. Нет и у индикаторных бумажек, побывавших в сероводородной кислоте. Свойство это – еще один указатель на слабость соединения. Сильные окрашивают лакмус в тона.

Характеристика сероводородной кислоты сводится не только к медленному растворению в воде. Прочие реакции с героиней статьи тоже проходят неторопливо. Применительно к человеческому характеру, это, скорее, лень, чем слабость.

С металлами, к примеру, сероводородный раствор реагирует нехотя. Объяснение тому – малая концентрация положительных ионов водорода. Их дефицит связан с малой степенью диссоциации .

Из металлов героиня статьи взаимодействует лишь с теми, которые в ряду напряжения стоят до Н 2 . Такие элементы способны вытеснять водород из раствора. Взаимодействие может привести к образованию соли сероводородной кислоты .

Она полностью нерастворима в воде. Реплика касается сульфидов. Это один из типов , образуемых при участии сероводородного соединения. Второй тип – гидросульфиды. Они образуются в ходе реакции с щелочными и щелочноземельными , растворимы.

Вступая во взаимодействие со щелочноземельными металлами, сероводородная реагирует и со щелочами. Героиня статьи выступает восстановителем, то есть, отдает электроны. Получается, свойства соединения типичны для слабого типа.

Неоднозначно другое. Являясь раствором ядовитого сероводорода, героиня статьи опасна лишь относительно. За счет малой концентрации исходного вещества, становится лекарством. Где и как его применяют, расскажем в следующей главе.

Применение сероводородной кислоты

Диссоциация сероводородной кислоты до раствора насыщенностью в тысячные процента позволяет использовать соединение для лечебных . Их, как правило, организуют на местах выхода подземных вод, содержащих сероводород. Запах тухлых яиц терпят ради избавления от кожных недугов, реабилитации системы, лечения бессонницы.

Ванны с сероводородной улучшают кровоток, а значит, благотворно влияют на весь организм. Быстрее передвигаясь по сосудам, кровь не застаивается, оперативнее снабжает органы необходимыми им элементами. Ускоряется обмен веществ, приводя к очищению от шлаков. На общий эффект омоложения.

«На лицо» употреблено в прямом значении. Косметологи применяют раствор сероводорода для лифтинг-процедур. Кроме подтяжки , можно избавиться от целлюлита и угревой сыпи. Локальное нанесение раствора имеет меньше противопоказаний, чем ванны.

Медики замечают, что ванны с сероводородом не принимают в домашних условиях и, вообще, закрытых помещениях. Концентрация паров, исходящих от воды, может превысить допустимые .

В санаториях бассейны стараются расположить под открытым небом. Источники горячие. Поэтому, купаться в них приятно даже зимой. Ряд сероводородных курортов есть, к примеру, вблизи города Северобайкальск.

Врачи, курирующие постояльцев, рекомендуют героиню статьи еще и в качестве лекарства от недугов мочеполовой системы. Правда, беременным и кормящим процедуры противопоказаны. Зато, тем, кто хочет стать родителем, ванны с сероводородом не повредят.

На западе страны сероводород образуется вдоль шельфа Черного моря. Правда, там соединение образуется на глубине около 150-ти метров, выходя пузырьками на мелководье.

Если временные процедуры в атмосфере газа приемлемы, то длительное вдыхание сероводорода ведет к угасанию способности чувствовать запахи. Это итог паралича обонятельного нерва.

Как распознать сероводородную кислоту в воздухе при малой концентрации, в отсутствии явного запаха? Поможет лишь . Она тоже ядовита, но, иначе никак. В реактиве смачивают . В атмосфере с содержанием сероводорода хотя бы в 0,0000001% лист покроется налетом.

Получение сероводородной кислоты

Раз является раствором сероводорода, стоит задаться вопросом его получения. Популярен способ использования и сульфида . В качестве последнего берут природные минералы. Сульфидов в недрах планеты несколько. Самый известный, пожалуй, . Его формула: — FeS 2 .

Реакция между сульфидом и бурная, с активным выделением газа. Соответственно, взаимодействие проводят в изолированных помещениях, используя защитные и одежды.

Промышленники чаще идут другим путем. Сероводород – побочный продукт многих производств. Остается лишь вытянуть вещество из промышленных газов, очистка которых, все равно, прямая обязанность предприятий.

Потом, сероводород растворяют в воде. Жидкость нагревают. Так диссоциация проходит успешнее. Героиня статьи готова к использованию, или продаже. Узнаем ценники.

Цена сероводородной кислоты

Поскольку в быту героиня статьи нужна лишь для водных процедур, форма продажи соединения сводится к для сероводородных ванн. Пример: — средство «Мацеста». Продается в аптеках, как и прочие препараты группы.

«Мацеста» реализуется в пакетах, добавляется в ванну с водой температурой в 37-38 градусов Цельсия. Препарат тщательно размешивают и погружаются на 5-15 минут. Стоит удовольствие около 300-от за пакет, то есть, одну процедуру.

Замечание об опасности принятия сероводородных ванн в домашних условиях никто не отменял. Но, производители перестраховываются, подбирая оптимальную, безопасную концентрацию. При ней, за 15 минут не нанести.

Для лабораторных нужд и промышленных производств нет смысла платить за воду с минимальной долей сероводорода. Удобнее организовать поставки сжиженного газа в баллонах и самим сделать . Товар специфический, спрос ограничен. Поэтому, предложений немного, а на баллоны с газом, как правило, договорная.

Сероводород (H 2 S ) - очень канцерогенный, токсичный газ. Имеет резкий характерный запах тухлых яиц.

Получение сероводорода.

1. В лаборатории H 2 S получают в ходе реакции между сульфидами и разбавленными кислотами:

FeS + 2 HCl = FeCl 2 + H 2 S ,

2. Взаимодействие Al 2 S 3 с холодной водой (образующийся сероводород более чистый, чем при первом способе получения):

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S.

Химические свойства сероводорода.

Сероводород H 2 S - ковалентное соединение, не образующее водородных связей, как молекула Н 2 О . (Разница в том, что атом серы больший по размеру и более электроотрицательный, чем атом кислорода. Поэтому плотность заряда у серы меньше. И из-за отсутствия водородных связей температура кипения у H 2 S выше, чем у кислорода . Также H 2 S плохо растворим в воде, что также указывает на отсутствие водородных связей).

H 2 S + Br 2 = S + 2HBr,

2. Сероводород H 2 S - очень слабая кислота, в растворе ступенчато диссоциирует:

H 2 S ⇆ H + + HS - ,

HS - ⇆ H + + S 2- ,

3. Взаимодействует с сильными окислителями:

H 2 S + 4Cl 2 + 4H 2 O = H 2 SO 4 + 8HCl,

2 H 2 S + H 2 SO 3 = 3 S + 3 H 2 O ,

2 FeCl 3 + H 2 S = 2 FeCl 2 + S + 2 HCl ,

4. Реагирует с основаниями, основными оксидами и солями, при этом образуя кислые и средние соли (гидросульфиды и сульфиды):

Pb(NO 3) 2 + 2S = PbS↓ + 2HNO 3 .

Эту реакцию используют для обнаружения сероводорода или сульфид-ионов. PbS - осадок черного цвета.

Что такое сероводород?

СЕРОВОДОРОД, H 2 S, (сернистый водород, сульфид водорода) - бесцветный горючий газ с резким запахом, t кипения 60,35 °C. Водный раствор - сероводородная кислота. Сероводород часто встречается в месторождениях нефти и газа.

Сероводород H 2 S токсичен: острое отравление человека наступает уже при концентрациях 0,2–0,3 мг/м 3 , концентрация выше 1 мг/м 3 - смертельна. Сероводород H 2 S является агрессивным газом, провоцирующим кислотную коррозию, которую в этом случае называют сероводородной коррозией. Растворяясь в воде, он образует слабую кислоту, которая может вызвать точечную коррозию в присутствии кислорода или диоксида углерода.

В этой связи, без современных станций подготовки газа и модулей сероочистки , сероводород способен наносить сильнейший ущерб людям. Предельно допустимая концентрация сероводорода в воздухе рабочей зоны составляет 10 мг/м 3 , а в смеси с углеводородами С 1 –С 3 равна 3 мг/м 3 .

Без станций очистки от сероводорода серьезно страдает и выходит из строя самое различное оборудование в нефтяной, энергетической, транспортной и газоперерабатывающей отраслях.

Что происходит с металлами, если сероводород не удален?

Сероводород - H 2 S - тотальная коррозия металла

Сероводород реагирует почти со всеми металлами, образуя сульфиды, которые по отношению к железу играют роль катода и образуют с ним гальваническую пару. Разность потенциалов этой пары достигает 0,2–0,48 В. Способность сульфидов к образованию микрогальванических пар со сталью приводит к быстрому разрушению технологического оборудования и трубопроводов.

Бороться с сероводородной коррозией чрезвычайно трудно: несмотря на добавки ингибиторов кислотной коррозии, трубы из специальных марок нержавеющей стали быстро выходят из строя. И даже полученную из сероводорода серу перевозить в металлических цистернах можно в течение ограниченного срока, поскольку цистерны преждевременно разрушаются из-за растворенного в сере сероводорода. При этом происходит образование полисульфанов HS n H. Полисульфаны более коррозионно-активные элементы, чем сероводород.

Сероводород, присоединяясь к непредельным соединениям, образует меркаптаны, которые являются агрессивной и токсичной частью сернистых соединений - химическими ядами. Именно они значительно ухудшают свойства катализаторов: их термическую стабильность, интенсифицируют процессы смолообразования, выпадения и отложения шлаков, шлама, осадков, что вызывает пассивацию поверхности катализаторов, а также усиливают коррозийную активность материала технологических аппаратов.

H 2 S значительно усиливает процесс проникновения водорода в сталь. Если при коррозии в кислых средах максимальная доля диффундирующего в сталь водорода составляет 4% от общего количества восстановленного водорода, то в сероводородсодержащих растворах эта величина достигает 40%.

Присутствие в газе кислорода значительно ускоряет процессы коррозии. Опытным путем было найдено, что наиболее коррозионным является такой газ, в котором отношение кислорода к сероводороду составляет 114:1. Это отношение называется критическим.

Наличие влаги в газе влечет коррозию металла, одновременное же присутствие H 2 S, O 2 и H 2 O является наиболее неблагоприятным с точки зрения коррозии.

Коррозионные действия на металл указанных примесей резко возрастают при увеличении давления.

Скорость коррозии газопроводов прямо пропорциональна давлению газа, проходящего через этот газопровод. При давлении до 20 атм. и влажном газе достаточно даже следов сероводорода 0,002–0,0002% об., чтобы вызвать значительные коррозионные поражения металла труб, ограничивая срок службы газопровода 5–6 годами .

Вследствие коррозионных действий сероводорода, присутствующего в газах, значительно сокращается срок службы силового генерационного оборудования (ГПЭС - ГТУ) и аппаратуры при добыче, транспорте, переработке и использовании газа.

В промысловых условиях особенно большому коррозионному воздействию подвергаются трубы, задвижки, камеры сгорания и поршни силовых установок электростанций, счетчики газа, компрессоры, холодильники.

Значительная часть сероводорода реагирует с металлом и может отложиться в виде продуктов коррозии на клапанах силовых установок, компрессоров, на внутренних стенках аппаратуры, коммуникаций и магистрального газопровода.

Актуальность проблемы очистки газа от сероводорода

Актуальность проблемы очистки газа от сероводорода усиливается требованиями обеспечения экологической безопасности при разработке сернистых месторождений, сокращением вредных выбросов в атмосферу.

При этом особое внимание уделяется совершенствованию действующих и разработке новых технологий сероочистки , исключающих выбросы токсичного сероводорода и продуктов его горения в окружающую среду.

Несмотря на все перечисленные минусы, сероводород является ценным химическим сырьем, поскольку из него можно получить огромное количество неорганических и органических соединений.

При нагревании сера реагирует с водородом. Образуется ядовитый газ с резким запахом - сероводород. По-другому называется сернистым водородом, сульфидом водорода, дигидросульфидом.

Строение

Сернистый водород - это бинарное соединение серы и водорода. Формула сероводорода - H 2 S. Строение молекулы аналогично строению молекулы воды. Однако сера образует с водородом не водородную, а ковалентную полярную связь. Это связано с тем, что в отличие от атома кислорода атом серы больше по объёму, имеет меньшую электроотрицательность и меньшую плотность заряда.

Рис. 1. Строение сероводорода.

Получение

Сульфид водорода встречается в природе редко. В небольших концентрациях входит в состав попутных, природных, вулканических газов. Моря и океаны содержат сероводород на больших глубинах. Например, сернистый водород находится на глубине 200 метров в Чёрном море. Кроме того, сероводород выделяется при гниении белков, содержащих серу.

В промышленности получают несколькими способами:

• реакцией кислот с сульфидами:

  FeS + 2HCl → FeCl 2 + H 2 S;

• воздействием воды на сульфид алюминия:

  Al 2 S 3 + 6H 2 O → 2Al(OH) 3 + 3H 2 S;

• сплавлением серы с парафином:

  С 18 Н 38 + 18S → 18H 2 S + 18С.

Наиболее чистый газ получается при прямом взаимодействии водорода и серы. Реакция протекает при 600°С.

Физические свойства

Дигидросульфид - бесцветный газ с запахом протухших яиц и сладковатым вкусом. Это ядовитое вещество, опасное в больших концентрациях. Благодаря молекулярному строению в обычных условиях сернистый водород не сжижается.

Общие физические свойства сернистого водорода:

• плохо растворяется в воде;
• проявляет свойства сверхпроводника при температуре -70°С и давлении 150ГПа;
• огнеопасен;
• растворяется в этаноле;
• сжижается при -60,3°С;
• превращается в твёрдое вещество при -85,6°С;
• плавится при -86°С;
• кипит при -60°С;
• разлагается на простые вещества (серу и водород) при 400°С.

При обычных условиях можно приготовить раствор сероводорода (сероводородную воду). Однако сернистый водород не вступает в реакцию с водой. На воздухе раствор быстро окисляется и мутнеет из-за выделения серы. Сероводородная вода проявляет слабые свойства кислоты.

Рис. 2. Сероводородная вода.

Химические свойства

Сернистый водород - мощный восстановитель. Основные химические свойства вещества описаны в таблице.

Рис. 3. Горение сероводорода.

Сернистый водород - токсичный газ, поэтому его применение ограниченно. Большая часть производимого сероводорода используется в промышленной химии для производства серы, сульфида, серной кислоты.

Что мы узнали?

Из темы урока узнали о строении, получении и свойствах сероводорода или сернистого водорода. Это бесцветный газ с неприятным запахом. Является токсичным веществом. Образует сероводородную воду, не вступая во взаимодействие с водой. В реакциях проявляет свойства восстановителя. Реагирует с кислородом воздуха, сильными окислителями (оксидами, кислородными кислотами), со щелочами. Диссоциирует в растворе в два этапа. Сернистый водород используется в химической промышленности для изготовления производных веществ.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.4 . Всего получено оценок: 66.