Sulfuro de hidrógeno

Sulfuro de hidrógeno
Molécula de sulfuro de hidrógeno
Identificación
Nombre IUPAC	Sulfuro de hidrógeno
Sinónimos	Sulfuro de hidrógeno Sulfuro de dihidrógeno
N o CAS	7783-06-4
N o ECHA	100,029,070
N o EC	231-977-3
FEMA	3779
Apariencia	Gas comprimido licuado e incoloro con un olor característico a huevo podrido.
Propiedades químicas
Fórmula	H 2 S   [isómeros]
Masa molar	34,081 ± 0,005  g / mol H 5,91%, S 94,09%,
Momento dipolar	0,97833  D
Propiedades físicas
T ° fusión	−85,5  ° C
T ° hirviendo	−60,7  ° C
Solubilidad	5  g · L -1 (agua, 20  ° C ) Suelo. en disulfuro de carbono, metanol, acetona H 2 Sel líquido disuelve el azufre y el SO 2
Densidad	1,539  g · L -1 ( 0  ° C ) ecuación: ρ=2.7672/0.27369(1+(1-T/373.53)0.29015){\ displaystyle \ rho = 2.7672 / 0.27369 ^ {(1+ (1-T / 373.53) ^ {0.29015})}} Densidad del líquido en kmol · m -3 y temperatura en Kelvin, de 187,68 a 373,53 K. Valores calculados: 0,77805 g · cm -3 a 25 ° C. T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 187,68 −85,47 29.13 0,99281 200.07 −73,08 28.52576 0.97222 206,27 −66,89 28.21688 0.96169 212,46 −60,69 27.90325 0,951 218,66 −54,5 27.58457 0,94014 224,85 −48,3 27.2605 0.92909 231.05 −42,11 26.93068 0.91785 237,24 −35,91 26.59469 0.9064 243,44 −29,72 26.25209 0.89472 249,63 −23,52 25.90234 0.8828 255,83 −17,33 25.54486 0.87062 262.02 −11,13 25.17898 0.85815 268.22 −4,93 24.80394 0,84537 274,41 1,26 24.41884 0.83224 280,61 7,46 24.02264 0.81874 T (K) T (° C) ρ (kmolm -3 ) ρ (gcm -3 ) 286,8 13,65 23.61413 0,80482 293 19,85 23.19184 0,79042 299.19 26.04 22.75402 0,7755 305,39 32,24 22.2985 0,75998 311.58 38,43 21.82261 0,74376 317,78 44,63 21.32294 0,72673 323,97 50,82 20.79502 0,70874 330,17 57.02 20.23287 0,68958 336,36 63,21 19.62815 0,66897 342.56 69,41 18.96858 0,64649 348,75 75,6 18.23491 0,62148 354,95 81,8 17.39373 0.59281 361,14 87,99 16.37731 0.55817 367,34 94,19 14.99969 0.51122 373.53 100,38 10.111 0.3446
Temperatura de autoignición	260  ° C
punto de inflamabilidad	Gas inflamable
Límites explosivos en el aire	4,3 - 46  % vol
Presión de vapor saturante	1780  kPa ecuación: PAGvs=miXpag(85,584+-3839,9T+(-11.199)×lno(T)+(1,8848mi-2)×T1){\ Displaystyle P_ {vs} = exp (85.584 + {\ frac {-3839.9} {T}} + (- 11.199) \ times ln (T) + (1.8848E-2) \ times T ^ {1})} Presión en pascales y temperatura en Kelvin, de 187,68 a 373,53 K. Valores calculados: 2.016.871,03 Pa a 25 ° C. T (K) T (° C) P (Pa) 187,68 −85,47 22 873 200.07 −73,08 50.129,34 206,27 −66,89 71.257,63 212,46 −60,69 98 937,47 218,66 −54,5 134.483,4 224,85 −48,3 179.319,71 231.05 −42,11 234.969,9 237,24 −35,91 303,046 243,44 −29,72 385.238,38 249,63 −23,52 483.306,5 255,83 −17,33 599.071,09 262.02 −11,13 734.407,87 268.22 −4,93 891 243,21 274,41 1,26 1.071.551,56 280,61 7,46 1.277.354,83 T (K) T (° C) P (Pa) 286,8 13,65 1.510.723,61 293 19,85 1.773.780,01 299.19 26.04 2.068.702,28 305,39 32,24 2.397.730,81 311.58 38,43 2.763.175,53 317,78 44,63 3.167.424,53 323,97 50,82 3.612.953,87 330,17 57.02 4.102.338,35 336,36 63,21 4.638.263,27 342.56 69,41 5 223 537,06 348,75 75,6 5.861.104,79 354,95 81,8 6.554.062,43 361,14 87,99 7 305 672 367,34 94,19 8.119.377,44 373.53 100,38 8 998 800
Punto crítico	100,4  ° C  ; 88,9  atmósferas
Velocidad del sonido	289  m · s -1 ( 0  ° C , 1  atm )
Termoquímica
S 0 gas, 1 bar	205,77 J / mol K
Δ f H 0 gas	-20,5 kJ / mol
Δ vapor H °	18,67  kJ · mol -1 ( 1  atm , -59,55  ° C ); 14,08  kJ · mol -1 ( 1  atm , 25  ° C )
PCI	519,1  kJ · mol -1
Propiedades electronicas
1 re energía de ionización	10,457  ± 0,012  eV (gas)
Propiedades ópticas
Índice de refracción	noD0{\ Displaystyle n_ {D} ^ {0}} 1,000644 ( 1  atm )
Precauciones
SGH
Peligro H220, H280, H330, H400, P210, P260, P273, P304, P315, P340 , P377, P381, P403, P405, H220  : Gas extremadamente inflamable H280  : Contiene gas a presión; puede explotar si se calienta H330  : Mortal en caso de inhalación H400  : Muy tóxico para los organismos acuáticos P210  : Mantener alejado de fuentes de calor, chispas, llama abierta o superficies calientes. - No fumar. P260  : No respirar el polvo / humo / gas / niebla / vapores / aerosoles. P273  : Evítese su liberación al medio ambiente. P304  : En caso de inhalación: P315  : Obtenga atención médica inmediata. P340  : Transportar a la víctima al exterior y mantenerla en reposo en una posición confortable para respirar. P377  : Fuga de gas inflamado: No apague si la fuga no se puede detener de forma segura. P381  : Eliminar todas las fuentes de ignición si se puede hacer sin riesgo. P403  : Almacenar en un lugar bien ventilado. P405  : Tienda cerrada.
WHMIS
A, B1, D1A, D2B , A  : Presión de vapor absoluta de gas comprimido a 50  ° C = 3.700  kPa B1  : Límite inferior de inflamabilidad de gas inflamable = 4,3% D1A  : Material muy tóxico con efectos inmediatos graves Transporte de mercancías peligrosas: clase 2.3 D2B  : Material tóxico con otros efectos tóxicos Irritación ocular en animales Divulgación al 1.0% según la lista de divulgación de ingredientes
NFPA 704
4 4 0
Transporte
263    1053    Código Kemler: 263  : gas tóxico, inflamable Número ONU  : 1053  : SULFURO DE HIDRÓGENO Clase: 2.3 Etiquetas: 2.3  : Gases tóxicos (corresponde a los grupos designados con una T mayúscula, es decir, T, TF, TC, TO, TFC y TOC). 2.1  : Gases inflamables (corresponde a los grupos designados con una F mayúscula);
Inhalación	Peligrosos, los vapores son muy irritantes y corrosivos.
Piel	Las soluciones concentradas pueden provocar quemaduras.
Ojos	Peligroso, puede provocar quemaduras.
Ingestión	Puede provocar náuseas y vómitos.
Ecotoxicología
Umbral de olor	bajo: 0,001  ppm alto: 0,13  ppm
Unidades de SI y STP a menos que se indique lo contrario.

El sulfuro de hidrógeno o sulfuro de hidrógeno , es un compuesto químico de fórmula H 2 S, que consta de azufre e hidrógeno . Es un inflamable, incoloro gas con una falta de olor de huevo podrido, muy tóxico, escasamente soluble en agua, dando un ácido débil , el sulfuro de hidrógeno . Reacciona con soluciones acuosas básicas y metales como la plata o el acero , incluso el acero inoxidable .

En biologia

El sulfuro de hidrógeno juega un papel importante en biología . Se produce por la descomposición de proteínas que contienen azufre y es en gran parte responsable del mal olor de las heces y los gases , tanto humanos como animales.

Puede resultar de la descomposición bacteriana de materia orgánica en ambientes pobres en oxígeno ( metanización ) o de la acción de bacterias reductoras de sulfato .

Síntesis

La síntesis de sulfuro de hidrógeno se puede realizar en dos etapas:

• mezclando azufre y limaduras de hierro se obtiene un quemado en un Tet (producción de una fumarola blanca y picante), dando una especie de guijarro anaranjado (el sulfuro de hierro FeS) con trazas grises (las limaduras que no reaccionaron);
• al verter cualquier ácido (preferiblemente ácido sulfúrico , pero es el ion hidronio el que reacciona) sobre el sulfuro de hierro obtenido en el primer paso, inmediatamente se produce una intensa evolución de sulfuro. de hidrógeno fácilmente reconocible por su olor descrito en los libros de texto escolares como "Nauseabundo", que es el del huevo podrido.

El sulfuro de aluminio Al 2 S 3 también puede reaccionarcon agua, que produce, además de H 2 S, hidróxido de aluminio .

Usos e industria

El sulfuro de hidrógeno está presente de forma natural en el petróleo , el gas , los gases volcánicos y las aguas termales . También puede provenir de muchas actividades industriales.

Los primeros gases de iluminación resultan ser una formidable mezcla de hidrógeno , monóxido de carbono y sulfuro de hidrógeno. No contento con desprender un desagradable olor a huevo podrido, sulfuro de hidrógeno o su producto de combustión dióxido de azufre (SO 2) atacan los metales y los ennegrecen; pinturas que contienen plomo blanco (PbCO 3) están así alterados. En los teatros donde se utiliza gas de carbón , se marchitan todas las pinturas y puede destruir en el transcurso de un año todas las decoraciones y ornamentos más caros; en tiendas o bibliotecas se reportan efectos corrosivos en tejidos, encuadernaciones y colores. En 1860 , la Ley del Gas de Londres fijó tasas límite para el sulfuro de hidrógeno que tuvieron que elevarse, ya que las empresas no las alcanzaron.

El sulfuro de hidrógeno es producido por muchas industrias, por ejemplo en el procesamiento de alimentos , tratamiento de aguas residuales , altos hornos , fábricas de papel , curtiduría , refinación de petróleo . También está presente en el gas natural y el petróleo , del que generalmente se extrae industrialmente antes de su procesamiento.

En química orgánica , el sulfuro de hidrógeno se puede utilizar para producir compuestos orgánicos de azufre como metanotiol , etanotiol o incluso ácido tioglicólico .

Reacciona con metales alcalinos para dar hidrosulfuros y sulfuros alcalinos, como el hidrosulfuro de sodio NaHS y el sulfuro de sodio Na 2 S, que se utilizan en la degradación de biopolímeros. Generalmente, el sulfuro de hidrógeno reacciona con metales para dar el correspondiente sulfuro metálico. Esta propiedad se aprovecha en el tratamiento de gas o agua contaminada con sulfuro de hidrógeno. Para la purificación de minerales metálicos por flotación , los polvos minerales a menudo se tratan con sulfuro de hidrógeno para mejorar la separación. Las piezas metálicas también se pueden pasivar con sulfuro de hidrógeno.

Los catalizadores usados ​​en la hidrodesulfuración son comúnmente activados por el sulfuro de hidrógeno y también cambia el comportamiento de los catalizadores metálicos usados ​​en otros equipos en una refinería .

En química analítica , ha jugado un papel importante durante más de un siglo en la caracterización de iones metálicos en el análisis cualitativo no orgánico . En este tipo de análisis, los iones de metales pesados ​​(y no metales ), como Pb 2+ , Cu 2+ , Hg 2+ o As 3+ , en solución precipitan en presencia de H 2 S. Los componentes de los precipitados resultantes se disuelven de nuevo selectivamente.

A escala de laboratorio, la tioacetamida ha reemplazado al sulfuro de hidrógeno como fuente de iones sulfuro.

El sulfuro de hidrógeno se utiliza para separar el agua pesada D 2 Ode agua normal por el método Girdler .

Superconductor

Un equipo de investigadores alemanes rompió el récord de la temperatura más alta para el material superconductor en 2015: -70  ° C . Habría sido necesario comprimir el sulfuro de hidrógeno a 1,5 millones de bares en una celda de yunque de diamante .

Corrosión de metales

Este gas puede acumularse en las redes de alcantarillado ( gas de alcantarillado ) y corroer las tuberías, ya sean de hormigón o metálicas. Puede asfixiar a los trabajadores del alcantarillado. Cuando está presente en el gas natural, corroe materiales tradicionales como tuberías, válvulas,  etc. A continuación, los materiales habituales deben ser sustituidos por Inconel (en medio anhidro), lo que no deja de tener consecuencias sobre el coste de las instalaciones.

También ataca al dinero  ; esta es la razón por la que las joyas de plata se vuelven negras cuando se exponen a la atmósfera contaminada durante mucho tiempo . El sulfuro de plata resultante de la reacción es de color negro.

Efectos en la salud

El golpe de plomo de los vacíos cuya descripción se encuentra en los libros de texto médicos del siglo XVIII E  y del  siglo XIX E no es otra cosa que la asfixia con sulfuro de hidrógeno. Los pozos negros mantenidos cerrados son entonces el asiento de descomposiciones y fermentaciones anaeróbicas que generan el gas peligroso que en ocasiones provocó la muerte de los trabajadores vaciados u otras personas que se acercaron demasiado a los pozos. Hasta que sepamos en la naturaleza, desde el XIX °  siglo, los pozos de gas salga lleva los nombres de "vapor nocivo", "  plomo ", "  skunk " (misma raíz que nocivo), "  skunk  " (antes de los mamíferos conocidos por sus secreciones) y uno designado por "pozo envenenado" o "pozo con plomo", los pozos que contenían el aire pestilente durante o después de su vaciado. El nombre "  plomo " proviene del hecho de que la asfixia posterior a la exposición a "gases mefíticos" de los pozos fue acompañada de una sensación de opresión, como un peso enorme que comprime el pecho. Las patologías asociadas al sulfuro de hidrógeno se describen con gran detalle. La inyección de plomo corresponde a una intoxicación aguda - H 2 Ssuperior a 700  ppm  -, pérdida repentina del conocimiento, algunas convulsiones y dilatación pupilar. Se deben tomar precauciones para los trabajadores del alcantarillado que también pueden estar expuestos al H 2 S. El 31 de marzo de 2021, ocho hombres murieron por envenenamiento por este gas en el pozo escéptico de una prisión en Argelia.

El sulfuro de hidrógeno se considera un veneno de amplio espectro. Por tanto, puede envenenar diferentes órganos . La inhalación prolongada de sulfuro de hidrógeno puede causar la degeneración del nervio olfatorio (haciendo imposible la detección de gas) y causar la muerte justo después de unos pocos movimientos respiratorios . La inhalación del gas, incluso en cantidades relativamente pequeñas, puede provocar pérdida del conocimiento .

La exposición a concentraciones más bajas puede resultar en irritación de los ojos , garganta , tos dolorosa, dificultad para respirar y derrame de líquido en los pulmones . Estos síntomas suelen desaparecer en unas pocas semanas. La exposición prolongada a concentraciones bajas puede provocar fatiga, pérdida de apetito, dolores de cabeza, irritabilidad, pérdida de memoria y mareos.

Bajo ciertas condiciones, la producción endógena de H 2 Ses posible en el intestino (así como aminas, fenoles, indoles, tioles, CO 2, H 2) por bacterias intestinales; estos metabolitos son todos tóxicos y pueden desempeñar un papel en ciertas enfermedades intestinales.

Los estudios en animales han demostrado que los cerdos que consumieron alimentos que contenían sulfuro de hidrógeno desarrollaron diarrea después de unos días y pérdida de peso después de unos 105 días.

En 2005, Mark Roth, bioquímico de la Universidad de Washington en Seattle , demostró que los ratones que inhalan una dosis baja de sulfuro de hidrógeno (80 ppm ) durante unos minutos  pierden el conocimiento y se sumergen en un estado de vida suspendida , su temperatura desciende de alrededor de 37  a  25  ° C y su respiración se ralentiza (de 120 a menos de 10 respiraciones por minuto). Su metabolismo se ralentiza y sus células consumen menos oxígeno. Después de seis horas, los ratones se volvieron a exponer al aire normal y se despertaron sanos. En este caso, los investigadores no observaron efectos secundarios obvios. Esto sugiere que "es posible reducir el nivel metabólico a demanda", según Roth, quien agrega que si bien estos hallazgos pueden tener implicaciones en el campo de la exploración espacial, su equipo está trabajando primero en oportunidades médicas.

También podría ser una forma de limitar los efectos del estrés oxidativo inducido por la radiación durante los vuelos espaciales largos. Los escudos de radiación cósmica son pesados ​​y costosos, por lo que se están buscando alternativas químicas y biológicas. Los gases médicos radioprotectores que pueden atrapar radicales libres son uno de los conductores (CO, H 2, NO y H 2 S gasse están estudiando con esta esperanza, también con el objetivo de limitar las enfermedades que involucran estrés oxidativo (enfermedades cardiovasculares o inflamatorias crónicas, hipertensión, isquemia, cáncer, enfermedad de Parkinson, enfermedad de Alzheimer, cataratas y envejecimiento). El tratamiento podría realizarse mediante la inhalación de mezclas de gases o mediante la ingestión de agua con gases disueltos.

Relación olor-salud

El umbral de toxicidad del sulfuro de hidrógeno es de 14  mg m −3 , mientras que su umbral de percepción olfativa en humanos es de 0,000 66  mg m −3 es decir (0,000 4  ppm ), es decir que nuestro sistema olfativo es capaz de detectar esta sustancia. en cantidades muy pequeñas. Esto nos permite estar alerta ante una absorción que puede resultar tóxica, siempre que el aumento de la concentración de gas no sea instantáneo (caso de bolsas de gas en las redes de alcantarillado).

Sin embargo, a partir de un cierto umbral, de fácil acceso (100 a 150  ppm ), el nervio olfatorio se paraliza y el sujeto ya no siente nada.

Efectos del sulfuro de hidrógeno en los seres humanos, por concentración

• 4 ppm: olor moderado, fácilmente detectable
• 10 ppm: irritación ocular
• 27 ppm: olor desagradable
• 100 ppm: tos, irritación ocular, pérdida del olfato después de 2 a 15 minutos
• 200-300 ppm: inflamación ocular e irritación del tracto respiratorio después de 1 hora
• 500-700 ppm: inconsciencia y posible muerte después de 30 a 60 minutos
• 800-1000  ppm  : pérdida rápida del conocimiento, cese de la respiración y muerte
• > 1000  ppm  : parálisis del diafragma desde la primera inhalación, asfixia rápida.

Suicidios en Japón

A principios de 2008, se mencionó el sulfuro de hidrógeno en muchos casos de suicidio en Japón.

Enero para terminar Mayo de 2008, 517 personas se suicidaron gracias a una receta encontrada en Internet, mezclando detergentes y productos de baño, que producirían sulfuro de hidrógeno en grandes cantidades. Varios edificios tuvieron que ser evacuados para no envenenar a más personas.

Vapores del encallamiento de algas

Los varamientos masivos de algas ("mareas verdes") tienden a producir sulfuro de hidrógeno: la acumulación de algas en grandes espesores provoca una fermentación anaeróbica que provoca la reducción de los sulfatos contenidos naturalmente en el agua de mar (aproximadamente 2,7  g l -1 ) y la combinación de azufre con hidrógeno en agua para formar sulfuro de hidrógeno.

Entonces en julio de 2009, un caballo murió por inhalar sulfuro de hidrógeno en las playas de Bretaña . De hecho, la acumulación significativa de algas verdes en descomposición , en parte debido a la eutrofización , creó una alta concentración de sulfuro de hidrógeno (1000  ppm ) que resultó fatal para el animal. El jinete apenas se salvó. Al final del mes dejulio 2011, 36 jabalíes fueron encontrados muertos en Hillion , cerca del estuario de Gouessant . Se encontró sulfuro de hidrógeno en los pulmones de al menos cinco de ellos. Dos estudios concluyen que fueron envenenados por sulfuro de hidrógeno ligado a la descomposición de algas verdes. Se considera que un ser humano puede sobrevivir solo un minuto en el aire a 1400  ppm de sulfuro de hidrógeno. En 2016, fue este mismo gas el que volvió a provocar la muerte de un corredor en el estuario de Gouessant, en Hillion. Bretaña no es la única región afectada por la proliferación de algas verdes: también se encuentra en el borde del Etang de Berre .

En el Caribe , el varamiento masivo de sargazo también causa altas emisiones de sulfuro de hidrógeno, lo que afecta tanto a la salud humana como al deterioro de los electrodomésticos.

Papel hipotético en la extinción Permo-Triásico

Habitada principalmente por criaturas reptiles, la Tierra está experimentando una gran agitación debido al calentamiento global hace 250  Ma . Este calentamiento de la atmósfera provoca la desaceleración, o incluso la parada total, de las corrientes oceánicas que son alimentadas por el profundo descenso del agua fría en los polos. La principal consecuencia de detener las corrientes oceánicas es el estancamiento de los océanos. Dado que estas corrientes proporcionan el oxígeno y los nutrientes necesarios para la vida marina, la mayoría de las criaturas marinas mueren y caen al fondo del océano. La descomposición de estos animales muertos libera enormes cantidades de sulfuro de hidrógeno que suben a la superficie y envenenan la atmósfera. Por tanto, los animales terrestres se ven afectados y también son exterminados. Este período de la vida terrestre se llama extinción del Pérmico . A pesar de todo, las causas que llevaron a la extinción del Permo-Triásico siguen estando poco definidas. La explicación del sulfuro de hidrógeno sigue siendo una hipótesis que se correlaciona con otras.

Incidente mayor

La 10 de noviembre de 2014, en Moscú, el mal funcionamiento de un filtro en una refinería de Gazprom provocó una alta concentración de gas en la atmósfera, seis veces superior a la norma. Una densa nube envolvió la ciudad. Las autoridades han pedido a los residentes que cierren sus puertas y ventanas para protegerse de los olores desagradables.

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Ver también

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Bibliografía

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