Struktura kwasu sulfhydowego (H2S), właściwości, zastosowania, znaczenie

On Kwas sulfhydowy o Siarkowodór jest gazem utworzonym przez połączenie atomu (sobów siarki) i dwóch atomów wodoru (H). Jego formuła chemiczna wynosi h₂S. Jest również znany jako gaz siarkow. Jest to bezbarwny gaz, którego zapach staje się widoczny w zgniłych jajach.

Jest obecny w wulkanach i siarkach gorących źródłach, w gazie ziemnym i ropie naftowej. Powstaje również podczas rozkładu beztlenowego (bez tlenu) materii organicznej roślin i zwierząt. Występuje naturalnie w ciele ssaków, poprzez działanie niektórych enzymów na cysteinę, nieistotne aminokwas.

Chemiczny wzór kwasu sulfhydowego lub siarkowodoru. Saranphong Yimklan [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Wodne roztwory H₂S są żrące dla metali, takich jak stal. H₂S jest związkiem redukującym, który podczas reagowania z SO₂ , Utlenia elementarną siarkę₂ Także do siarki.

Pomimo tego, że jest bardzo toksycznym i śmiertelnym związkiem dla ludzi i zwierząt, od kilku lat jego znaczenie badano w szeregu ważnych procesów w ciele.

Reguluje serię mechanizmów związanych z generowaniem nowych naczyń krwionośnych i funkcjonowaniem serca.

Chroń neurony i pomyślałem o jego działaniach przeciwko chorobom, takim jak Parkinson i Alzheimer's.

Ze względu na jego chemiczne zmniejszenie może zwalczać gatunki utleniające, działając w ten sposób przeciwko starzeniu się komórek. Z tych powodów badana jest możliwość produkcji leków, że w przypadku dostarczania pacjentom może powoli uwolnić je w organizmie.

Służyłoby to do leczenia patologii, takich jak niedokrwienie, cukrzyca i choroby neurodegeneracyjne. Jednak ich mechanizm działania i bezpieczeństwo muszą być nadal szczegółowo zbadane.

[TOC]

Struktura

Molekula H₂S jest analogiczne do wody, to znaczy przypominają swoją postać, ponieważ hydrogeny tworzą kąt z siarką.

Struktura kątowa cząsteczki kwasu siarczkowego, h, h₂S. Bangin [CC BY-SA 3.0 (http: // creativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/]]. Źródło: Wikimedia Commons.

Siarka w godz₂S ma następującą konfigurację elektroniczną:

1s², 2s² 2 p⁶, 3s² 3p⁶,

Następnie weź elektron każdego wodoru, aby ukończyć warstwę walencyjną.

Struktura 3D kwasu siarczkowego. Żółty: siarka. Biały: wodór. Benjah-BMM27 [domena publiczna]. Źródło: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

- Kwas sulfhydowy

- Siarkowodór

- Wodorek siarki.

Właściwości fizyczne

Stan fizyczny

Bezbarwny gaz o bardzo nieprzyjemnym zapachu.

Waga molekularna

34,08 g/mol.

Temperatura topnienia

-85,60 ºC.

Punkt wrzenia

-60,75 ° C.

Gęstość

11906 g/l.

Rozpuszczalność

Umiarkowanie rozpuszczalne w wodzie: 2,77 objętości w 1 wodzie w 20 ° C. Można go całkowicie eksmitować z roztworu wodnego, przesyłając go do wrzenia.

Właściwości chemiczne

W roztworze wodnym

Gdy siarkowodór jest w roztworze wodnym, przypisana jest nazwa kwasu sulfhydowego. Jest to słaby kwas. Ma dwa jonizowane protony:

H₂S + h₂Lub ⇔ h₃ALBO⁺ + HS^-,       K_A1 = 8,9 x 10^-8

HS^- + H₂Lub ⇔ h₃ALBO⁺ + S^2-,     K_A2 ∼ 10^-14

Pierwszy proton jest lekko zjonizowany, jak można wywnioskować z pierwszej stałej jonizacji. Drugi proton jest bardzo mało jonizowany, ale rozwiązania H₂S zawiera coś z anionu siarki^2-.

Jeśli rozwiązanie H₂S jest narażony na powietrze, o₂ oksyda do anionu siarkowego i siarki wytrąca:

Może ci służyć: tlenki

2 s^2- + 4 godz⁺ + ALBO₂ → 2 godz₂O + 2 s⁰↓ (1)

W obecności chloru CL₂, Bromo br₂ i jod i₂ Powstany jest odpowiedni wodór i siarka:

H₂S + br₂ → 2 Hbr + S⁰↓ (2)

Wodne roztwory H₂S są żrące, powodują pękanie naprężeń z siarką w wysokich stalach. Produkty korozji to żelazo i siarkowodór.

Reakcja tlenu

H₂S reaguje z tlenem powietrza i mogą wystąpić następujące reakcje:

2 godz₂S + 3 O₂ → 2 godz₂O + 2 SO₂                                               (3)

2 godz₂S + o₂ → 2 godz₂O + 2 s⁰↓ (4)

Reakcja z metali

Reaguje z różnymi metali, które przesuwają się do wodoru i tworzą siarczk metalu:

H₂S + PB → PBS + H₂↑ (5)

Reakcja z dwutlenkiem siarki

W gazach wulkanicznych H są obecne₂S i SO₂, które reagują ze sobą i powstaje stała siarka:

H₂S + SO₂ → 2 godz₂O + 3 s⁰↓ (6)

Rozkład z temperaturą

Siarkowodór nie jest bardzo stabilny, łatwo można go złamać przez ogrzewanie:

H₂S → h₂↑ + s⁰↓ (7)

Lokalizacja w naturze

Ten gaz jest naturalnie występujący w gorących źródłach siarkowych lub siarkowych, w gazach wulkanicznych, w ropie naftowej i gazu ziemnym.

SUKTAJNE WODY MANANTICAL. Николай максимович [CC przez 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Gdy ropa (lub gaz) zawiera znaczne ślady H₂Mówi się, że jest „kwaśny”, w przeciwieństwie do „słodkiego”, czyli wtedy, gdy go nie zawiera.

Małe ilości h₂S w ropie lub gazie są ekonomicznie szkodliwe, ponieważ należy zainstalować pralkę w celu jej usunięcia, zarówno w celu zapobiegania korozji, jak i zapewnienia resztkowego gazu bezpieczeństwa do użytku krajowego jako paliwa.

Występuje, gdy materia organiczna zawierająca siarkę jest rozkładana w warunkach beztlenowych (brak powietrza), takie jak ludzie, zwierzęta i odpady roślinne.

Emisje H₂S (niebieskawo zielony kolor) na wybrzeżu Namibii, sfotografowany przez NASA. Te emisje pochodzą z odpadów organicznych. Obserwatorium Ziemi NASA [CC przez 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/2.0)]. Źródło: Wikimedia Commons.

Bakterie obecne w jamie ustnej i w przewodzie pokarmowym wytwarzają je z degradowalnych materiałów, które zawierają warzywa lub białka zwierzęce.

Jego charakterystyczny zapach powoduje ostrzeganie jego obecności w zgniłych jajach.

H₂S Występuje również w niektórych działaniach przemysłowych, takich jak rafinerie ropy, piece koksowe, fabryki papierowe, a także w przetwarzaniu żywności.

Synteza w ciele ssaków

H₂S endogenny może wystąpić w tkankach ssaków, wśród tych ludzkich istot, dwiema ścieżkami, enzymatycznymi i nieenzymatycznymi.

Ścieżka nieenzymatyczna polega na zmniejszeniu elementarnej siarki S⁰ do h₂S poprzez utlenianie glukozy:

2 c₆H₁₂ALBO₆ (glukoza) + 6 s⁰ (siarka) + 3 godziny₂O → 3 c₃H₆ALBO₃ + 6 godz₂S + 3 CO₂         (8)

Może ci służyć: chlor: historia, właściwości, struktura, ryzyko, zastosowania

Ścieżka enzymatyczna składa się z h h h₂S z L-cysteiny, która jest aminokwasem syntetyzowanym przez organizm. Proces jest ubezpieczony przez kilka enzymów, takich jak cystyl.

Kwas sulfhydowy został znaleziony w mózgu krów. Autor: Arttower. Źródło: Pixabay.

Uzyskanie w laboratorium lub przemysłowo

Gaz wodoru (h₂), a pierwiastki (y) siarki nie reaguje na normalne temperatury środowiskowe, ale powyżej nich zaczynają się łączyć, a optymalna temperatura wynosi 310 ° C.

Proces jest jednak zbyt wolny, więc do jego uzyskania stosowane są inne metody, wśród tych następujących.

Sulfidy metalu (takie jak siarczek żelazny) reagują z kwasami (takimi jak chlorowodor) w rozcieńczonym roztworze.

FES + 2 HCl → FECL₂ + H₂S ↑ (9)

W ten sposób otrzymuje się gaz₂S, które, biorąc pod uwagę jego toksyczność, należy bezpiecznie zebrać.

Przemysłowe wykorzystanie H₂S do produkcji siarki

Przechowywanie i transport w dużych ilościach h₂S, który oddziela się od gazu ziemnego przez mycie aminami, jest trudny, więc proces Claus jest używany do zamieniającej go w siarkę.

W rafineriach olejowych H jest oddzielone₂S gazu ziemnego przez mycie aminami, a następnie staje się siarką. Autor: Satyaprem. Źródło: Pixabay.

W tym procesie występują dwie reakcje. W pierwszym h₂S reaguje z tlenem, aby to dać₂, Jak wspomniano powyżej (patrz reakcja 3).

Drugi to reakcja katalizowana przez tlenek żelaza, w którym SO₂ jest zredukowane i h₂S utlenia się, a dwie wytwarzają siarkę (patrz reakcja 6).

W ten sposób uzyskuje się siarkę, którą można łatwo przechowywać i transportować, a także przydzielić do wielu zastosowań.

Użyteczność lub znaczenie h₂S endogenny w organizmie

H₂E endogen jest tym, który występuje naturalnie w organizmie jako część normalnego metabolizmu u ludzi, ssaków i innych żywych istot.

Pomimo długiej reputacji bycia toksycznym i trującym gazem związanym z rozkładem materii organicznej, kilka ostatnich badań od 2000 roku do teraźniejszości ustaliło, że H₂Endogen S jest ważnym regulatorem niektórych mechanizmów i procesów w życiu.

H₂S przedstawia wysoką lipofilowość lub powinowactwo do tłuszczów, więc łatwo przecina błony komórkowe, penetrując wszystkie typy komórek.

Układu sercowo-naczyniowego

U ssaków kwas siarczkowy promuje lub reguluje serię sygnałów regulujących metabolizm, funkcję serca i przeżycie komórek.

Wywiera silny wpływ na serce, naczynia krwionośne i krążące pierwiastki krwi. Moduluje metabolizm komórkowy i funkcje mitochondriów.

Broni nerek szkód spowodowanych przez niedokrwienie.

Układ pokarmowy

Odgrywają ważną rolę jako czynnik ochronny przed uszkodzeniem błony śluzowej żołądka. Szacuje się, że jest ważnym mediatorem ruchliwości żołądkowo -jelitowej.

Jest prawdopodobne, że jest on zaangażowany w kontrolę wydzielania insuliny.

Ośrodkowy układ nerwowy

Działa również w ważnych funkcjach ośrodkowego układu nerwowego i chroni neurony stresu oksydacyjnego.

Neurony są chronione przez H₂S endogenny. Autor: Gerd Altmann. Źródło: Pixabay.

Szacuje się, że może chronić przed chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak Parkinson, choroba Alzheimera i Hungintona.

Organ wizji

Chroń komórki fotoreceptorów przed zwyrodnieniem siatkówki indukowanej światłem.

Może ci służyć: węglan litowy (LI2CO3): Struktura, właściwości, zastosowania

Przeciw starzeniu się

H₂S jest gatunkiem redukującym, może być spożywane przez różne środki utleniające krążące w organizmie. Walkalne gatunki utleniające, takie jak reaktywne formy tlenu i reaktywne gatunki azotu w organizmie.

Ogranicz reakcje wolnych rodników poprzez aktywację enzymów przeciwutleniających, które chronią przed skutkami starzenia się.

Potencjał uzdrawiający H₂S dostarczany egzogenicznie

Biodostępność H₂S Endogenna zależy od niektórych enzymów zaangażowanych w biosyntezę cysteiny u ssaków.

Niektóre badania sugerują, że don -dawca terapii leków₂S może być korzystne dla niektórych patologii.

Na przykład może to być przydatne u pacjentów z cukrzycą, ponieważ zaobserwowano, że naczynia krwionośne zwierząt cukrzycowych poprawiają się wraz z lekami dostarczającymi h₂S egzogenny.

H₂S zapewniło egzogennie zwiększa angiogenezę lub tworzenie naczyń krwionośnych, dzięki czemu może służyć do leczenia przewlekłych chorób niedokrwiennych.

Opracowywane są narkotyki, które mogą uwolnić H₂Jest powoli, aby móc korzystać z różnych chorób. Jednak skuteczność, bezpieczeństwo i mechanizmy ich działania muszą być nadal badane.

Ryzyko

H₂S jest śmiertelną trucizną, jeśli jest wdychana czysta, a nawet rozcieńczona 1 część gazu w 200 części powietrza. Ptaki są bardzo wrażliwe na h₂I umrzeć nawet w rozcieńczeniu 1 na 1500 części powietrza.

Kwas siarczkowy lub siarkowodór H₂S jest potężną trucizną. Autor: Openicons. Źródło: Pixabay.

H₂S jest potężnym inhibitorem niektórych enzymów i utleniających procesów fosforylacji, co prowadzi do uduszenia komórek. Większość ludzi postrzega to w stężeniach większych niż 5 ppb (części na miliard). Stężenia 20-50 ppm (części na milion) są irytujące dla oczu i dróg oddechowych.

Wdychanie 100-250 ppm przez kilka minut może generować brak koordynacji, zaburzenia pamięci i zaburzenia motoryczne. Gdy stężenie wynosi około 150-200 ppm₂S. Jeśli stężenie 500 ppm jest wdychane przez 30 minut, można wytworzyć obrzęk płuc i zapalenie płuc.

Stężenia ponad 600 ppm mogą być śmiertelne w ciągu pierwszych 30 minut, ponieważ układ oddechowy jest sparaliżowany. A 800 ppm to stężenie, które jest natychmiast śmiertelne dla człowieka.

Dlatego należy unikać, że występują H -ucieczki₂S w laboratoriach, lokalnych lub w dowolnym miejscu lub sytuacji.

Ważne jest, aby ostrzec, że wiele zgonów ma miejsce, ponieważ ludzie wchodzą w przestrzenie ograniczone do ratowników lub członków rodziny, którzy upadli z powodu zatrucia H₂S, też ich umieram.

To łatwopalny gaz.

Bibliografia

1. Panthi, s. i in. (2016). Fizjologiczne znaczenie siarkowodoru: wschodzący neuroprotektor i neuromodulator. Medycyna oksydacyjna i długowieczność komórkowa. Tom 2016. Identyfikator artykułu 9049782. Hyndawi wyzdrowiał.com.
2. Shefa, u. i in. (2018). Funkcje sygnalizacyjne przeciwutleniające i komórkowe siarkowodoru w ośrodkowym układzie nerwowym. Medycyna oksydacyjna i długowieczność komórkowa. Tom 2018. ID artykułu 1873962. Hyndawi wyzdrowiał.com.
3. Tabassum, r. i in. (2020). Znaczenie terapeutyczne siarkowodoru w chorobach neurodegeneracyjnych związanych z wiekiem. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Nrronline odzyskała.org.
4. Martelli, a. i in. (2010). Siarkowodór: nowatorska okazja do odkrywania narkotyków. Przegląd badań leczniczych. Tom 32, wydanie 6. Pobrano z biblioteki online.Wiley.com.
5. Wang, m.-J. i in. (2010). Mechanizmy angiogeza: rola siarkowodoru. Farmakologia kliniczna i eksperymentalna i fizjologia (2010) 37, 764-771. Pobrano z biblioteki online.Wiley.com.
6. Dalefield, r. (2017). Dym i inne wdychane toksyczne. Siarkowodór. W toksykologii weterynaryjnej dla Australii i Nowej Zelandii. Odzyskane z naukowym.com.
7. Selley, R.C. i Sonnenberg, s.DO. (2015). Właściwości fizyczne i chemiczne ropy naftowej. Siarkowodór. W Elements of Petroleum Geology (wydanie trzecie). Odzyskane z naukowym.com.
8. Hocking, m.B. (2005). Siarka i kwas siarkowy. Proces CLAUS Konwersja siarkowodoru do siarki do siarki. W Handbook of Chemical Technology and Control Control (trzecie wydanie). Odzyskane z naukowym.com.
9. LEFER, D.J. (2008). Potencjalne znaczenie zmian w siarku wodorowym (h₂S) Biodostępność w cukrzycy. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Pobrano z BPSPUBS.Biblioteka online.Wiley.com.
10. LUB.S. National Library of Medicine. (2019). Siarkowodór. Odzyskane z: Pubchem.NCBI.NLM.Nih.Gov.
11. Port, J.DO. i Ibarz, j. (1965). Nowoczesna chemia ogólna. 7. edycja. Marín Editorial, S.DO.