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.
H 2 S– бесцветный газ с запахом тухлых яиц, плотностьH 2 Sв 1,19 раза выше плотности воздуха, поэтому он скапливается на пониженных участках (устьевые шахты и амбары для хранения БР).
H 2 Sобразует взрывоопасную смесь с воздухом в концентрации от 4,3 до 45% (метан в концентрации от 5 до 15%). Температура воспламененияH 2 S500 O F(260 O C), метана – 1000 O F(538 O C).H 2 Sгорит синим пламенем, при этом выделяется другой токсичный газ –SO 2 .H 2 Sхорошо растворяется в пресной воде, образуя слабую сероводородную кислоту.
Опасные свойства h2s
Наиболее опасное свойство H 2 S– это токсичность (таблица).
Кроме того, H 2 Sможет вызывать сильную коррозию. Признаками такой коррозии являются точечная коррозия и растрескивание под действием напряжений, ведущие к эрозии и разрушению труб.
Обнаружение и определение содержания h2s
Наличие H 2 Sв воздухе определяют с помощью электронных датчиков непрерывного контроля высокой чувствительности (регистрируютH 2 Sпри массовой доле 0,0001% и менее). При этом решающее значение имеет правильное размещение датчиков.
Отбор и анализ проб БР начинают за 50 м до вскрытия H 2 S-содержающего пласта.
Растворяясь в воде, H 2 Sдиссоциирует в два этапа с образованием гидросульфид- и сульфид-ионов:
I: H 2 S -> H + + HS - (pH = 4÷11)
II: HS - -> H + + S -- (pH > 11)
Так как pH> 11 в БР почти не бывает, то относительно «безобидные» сульфиды практически отсутствуют, а водорастворимые гидросульфиды могут снова превратиться вH 2 S:
HS - + H + ↔ H 2 S
Для обнаружения H 2 Sв БР используют «свинцовую» бумагу, т.е. полоски фильтровальной бумаги, пропитанныеPb(CH 3 COO) 2:
Pb(CH 3 COO) 2 + H 2 S -> PbS + 2CH 3 COOH
при этом бумага темнеет. Но этот метод позволяет только фиксировать наличие H 2 Sи сульфидов. Наиболее удобен газоанализатор Гаррэта, позволяющий определить весь объемH 2 Sи сульфидов, а также оценить эффективность поглотителяH 2 S. Если в фильтрате не обнаружено водорастворимых сульфидов, значитH 2 Sполностью удален из БР.
Влияние h2s на свойства бр и металл
Основные признаки поступления H 2 Sв БР:
понижение pH;
увеличение вязкости до нетекучести и фильтрации (коагуляция);
сближение значений СНС за 1 и 10 мин;
высокая адгезия глинистой корки, сальникообразование, приводящее к прихвату;
почернение бурильных труб, которое легко удаляется ветошью, смоченной дизтопливом.
Как уже отмечалось, H 2 Sобладает высокой коррозионной активностью. Особенно опасно водородное «охрупчивание» металла. При «охрупчивании» образующийся в результате диссоциации сероводорода в воде атомарный водород диффундирует внутрь металла, резко изменяя его свойства. Повреждения металла при этом не имеют никаких внешних признаков и происходят не сразу. Существует так называемый инкубационный период, достигающий в зависимости от прочности стали и массовой долиH 2 Sдо 10000 часов. Затем внезапно наступает разрушение металла, при этом слом – пиловидный.
Нейтрализация h2s в буровом растворе
Химические реагенты, применяемые для нейтрализации (удаления) всех сульфидов, содержащихся в растворенном виде (H 2 S, ионыHS - иS --) называются «поглотителями сероводорода).
Идеальный поглотитель H 2 Sдолжен отвечать следующим требованиям:
реакция должна быть полной, кратковременной и прогнозируемой; продукты реакции всегда должны оставаться инертными для БР;
быть эффективным для различных химических и физических параметров БР;
избыточное количество поглотителя не должно отрицательно влиять на свойства БР;
сам поглотитель и продукты его реакции не должны оказывать коррозирующего действия;
быть не токсичным.
Ни один из существующих поглотителей не может считаться идеальным. Но ряд химических реагентов могут применяться в качестве эффективных поглотителей H 2 S. Большинство из них обеспечивают удаление сульфидов из БР в результате образования нерастворимого осадка (водонерастворимого сульфида).
В атмосфере водорода, можно почувствовать неприятный запах протухших яиц. Это водород вступил в химическую реакцию с серой и образовался сероводород H 2 S. Этот запах можно почувствоват, если ехать мимо шельфа Чёрного моря. На глубине 150 м и глубже море имеет повышенную концентрацию сероводорода. Сероводород выходит наружу на мелководье. Он ядовит, поэтому что на глубине уже 150 м практически нет жизни.
Необходимо помнить, что сероводород – опасный и ядовитый газ, вызывающий поражение дыхательных путей. Смертельный исход может наступить при концентрации сероводорода в воздухе 1,2…2,8 мг/л. Опыты с сероводородом необходимо проводить только на открытом воздухе или под вытяжкой.
Человеческий организм способен улавливать молекулы сероводорода в воздухе уже при концентрации 0,0000001 мг/л. Но если пребывать в атмосфере этого газа достаточно долго, то, не смотря на концентрацию сероводорода в воздухе, наступает паралич обонятельного нерва, что влечёт отсутствие какого-либо дальнейшего ощущения газа.
Наличие сероводорода в воздухе можно легко определить путём влажной бумаги, которая смочена в специально приготовленном свинцовом растворе, то есть использовать растворимую соль свинца (кстати, соли свинца - тоже ядовиты!) в качестве индикатора. При взаимодействии сероводорода из воздуха с влажной бумагой (а точнее с раствором соли свинца) на бумаге постепенно будет появляться черный осадок. С химической точки зрения – это сульфид свинца PbS – нерастворимая соль свинца.
Конечно, нерастворимая – сильно сказано, на самом деле растворима, но в определенных растворителях, правильнее сказать – слабодисоциируемая в исходном растворе. Таким образом, легко определить присутствие сероводорода, например в яйцах, мясе.
Получение сероводорода
Получение сероводородаСероводород H 2 S в лабораторных (и домашних) условиях можно получить путём воздействия на сульфид железа FeS соляной кислотой HCl. Реакция будет сопровождаться интенсивным выделением газа – сероводорода. Реакция будет происходить так:
FeS + 2HCl→ H2S + FeCl2
например, для опытов дома не представляет никаких сложностей. Для этого можно использовать обыкновенный парафин от свечи. Для этого нам понадобится парафин, порошок мелкоизмельчённой серы и газовая горелка. Нужно расплавить в фарфоровой чашке (желательно в фарфоровой) около 25 г парафина и добавить туда порошок серы 15 г. После расплавления убираем горелку и даём постепенно смеси остывать, при этом необходимо помешивать получаемый раствор. Теперь, когда смесь застыла, её можно измельчить. Всё готово для получения сероводорода .
Итак, получим сероводород, для чего возьмём немного измельчённой смеси и будем медленно её нагревать, предварительно поместив смесь в пробирку с газоотводной трубкой. Нагревать нужно до температуры 170 0 С и больше. Получение сероводорода
можно контролировать путём повышения или уменьшения температуры: сероводород выделяется более интенсивно при повышении температуры, при уменьшении температуры – меньше или совсем прекращается.
Так вот, в процессе химической реакции парафин (а именно водород, находящийся в парафине) взаимодействует с серой, при этом выделяется сероводород и образуется углерод.
Реакция протекает так.
Сероводородная кислота. Сероводород встречается в природе в месторождениях нефти и газа, в водах минеральных источников, он растворен в глубоких слоях (ниже 150 - 200 м) Черного моря. Применяют сероводород в производстве серы и серной кислоты, различных химических веществ, тяжелой воды, для приготовления лечебных ванн, в аналитической химии. Токсичен.
Современная энциклопедия . 2000 .
Смотреть что такое "СЕРОВОДОРОД, H2S" в других словарях:
сероводород H 2 S - сероводород H2S: Бесцветный ядовитый газ, имеющий запах тухлых яиц; Источник: СТО Газпром 5.12 2008: Газ горючий природный. Определение серосодержащих компонентов хроматографическим методом … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
СЕРОВОДОРОД - СЕРОВОДОРОД, H2S (молекулярный вес 34,07), бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Литр газа при нормальных условиях (0°, 760 мм) весит 1,5392 г. Темп, кипения 62°, плавления 83°; С. входит в состав газообразных выделений… … Большая медицинская энциклопедия
- (H2S), бесцветный, ядовитый газ с запахом тухлых яиц. Образуется в процессах гниения, содержится в сырой нефти. Получают действием серной кислоты на сульфиды металлов. Используется в традиционном КАЧЕСТВЕННОМ АНАЛИЗЕ. Свойства: температура… … Научно-технический энциклопедический словарь
Сероводород … Википедия
СЕРОВОДОРОД И СУЛЬФИДЫ - см. СЕРОВОДОРОД И СУЛЬФИДЫ (H2S, NaHS, NH4)2S, Fe2S3, PbS и др). Сероводород и сульфиды присутствуют в природных водах в небольших количествах и образуются при разложении органических веществ. Они содержатся в сточных водах коммунально бытового… … Болезни рыб: Справочник
- (сернистый водород) H2S, бесцветный газ с запахом тухлых яиц; tпл?85,54 .С, tкип?60,35 .С; при 0 .С сжижается под давлением 1 МПа. Восстановитель. Побочный продукт при очистке нефтепродуктов, коксовании угля и др.; образуется при разложении… … Большой Энциклопедический словарь
Бесцветный ядовитый газ H2S с неприятным специфическим запахом. Обладает слабокислотными свойствами. 1 л С. при t 0 °C и давлении 760 мм составляет 1,539 г. Встречается в нефтях, в природных водах, в газах биохимического происхождения, как… … Геологическая энциклопедия
H2S бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц; плотн. 1,538 кг/м3. С. легко сжижается, например при О °С под давлением 1 МПа; (кип 60,38 °С. Хорошо растворяется в воде с образованием слабой сероводородной кислоты H2S. В природе С.… … Большой энциклопедический политехнический словарь
H2S, то же, что Сернистый водород … Большая советская энциклопедия
H2S, бесцв. газ с запахом тухлых яиц; tnл 85,7 °С, tnл 60,35 °С; при О °С сжижается под давлением 1 МПа. Восстановитель. Побочный продукт при очистке нефтепродуктов, коксовании угля и др.; образуется при разложении белковых в в. Содержится в нек… … Естествознание. Энциклопедический словарь
FeS + 2HCl = FeCl 2 + H 2 S
Взаимодействие сульфида алюминия с холодной водой
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
Прямой синтез из элементов происходит при пропускании водорода над расплавленной серой:
H 2 + S = H 2 S.
Нагревание смеси парафина с серой.
1.9. Сероводородная кислота и её соли
Сероводородной кислоте присущи все свойства слабых кислот. Она реагирует с металлами, оксидами металлов, основаниями.
Как двухосновная, кислота образует два типа солей – сульфиды и гидросульфиды . Гидросульфиды хорошо растворимы в воде, сульфиды щелочных и щелочно-земельных металлов также, сульфиды тяжелых металлов практически нерастворимы.
Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов не окрашены, остальные имеют характерную окраску, например, сульфиды меди (II), никеля и свинца – черные, кадмия, индия, олова – желтые, сурьмы – оранжевый.
Ионные сульфиды щелочных металлов M 2 S имеют структуру типа флюорита, где каждый атом серы окружен кубом из 8 атомов металла и каждый атом металла – тетраэдром из 4 атомов серы. Сульфиды типа MS характерны для щелочноземельных металлов и имеют структуру типа хлорида натрия, где каждый атом металла и серы окружен октаэдром из атомов другого сорта. При усилении ковалентного характера связи металл – сера реализуются структуры с меньшими координационными числами.
Сульфиды цветных металлов встречаются в природе как минералы и руды, служат сырьем для получения металлов.
Получение сульфидов
Прямое взаимодействие простых веществ при нагревании в инертной атмосфере
Восстановление твердых солей оксокислот
BaSO 4 + 4C = BaS + 4CO (при 1000°С)
SrSO 3 + 2NH 3 = SrS + N 2 + 3H 2 O (при 800°С)
CaCO 3 + H 2 S + H 2 = CaS + CO + 2H 2 O (при 900°С)
Малорастворимые сульфиды металлов осаждают из их растворов действием сероводорода или сульфида аммония
Mn(NO 3) 2 + H 2 S = MnS↓ + 2HNO 3
Pb(NO 3) 2 + (NH 4) 2 S = PbS↓ + 2NH 4 NO 3
Химические свойства сульфидов
Растворимые сульфиды в воде сильно гидролизованны, имеют щелочную среду:
Na 2 S + H 2 O = NaHS + NaOH;
S 2- + H 2 O = HS - + OH - .
Окисляются кислородом воздуха, в зависимости от условий возможно образование оксидов, сульфатов и металлов:
2CuS + 3O 2 = 2CuO + 2SO 2 ;
CaS + 2O 2 = CaSO 4 ;
Ag 2 S + O 2 = 2Ag + SO 2 .
Сульфиды, особенно растворимые в воде, являются сильными восстановителями:
2KMnO 4 + 3K 2 S + 4H 2 O = 3S + 2MnO 2 + 8KOH.
1.10. Токсичность сероводорода
На воздухе сероводород воспламеняется около 300 °С. Взрывоопасны его смеси с воздухом, содержащие от 4 до 45% Н 2 S. Ядовитость сероводорода часто недооценивают и работы с ним ведут без соблюдения достаточных мер предосторожности. Между тем уже 0,1 % Н 2 S в воздухе быстро вызывает тяжелое отравление. При вдыхании сероводорода в значительных концентрациях может мгновенно наступить обморочное состояние или даже смерть от паралича дыхания (если пострадавший не был своевременно вынесен из отравленной атмосферы). Первым симптомом острого отравления служит потеря обоняния. В дальнейшем появляются головная боль, головокружение и тошнота. Иногда через некоторое время наступают внезапные обмороки. Противоядием служит, прежде всего, чистый воздух. Тяжело отравленным сероводородом дают вдыхать кислород. Иногда приходится применять искусственное дыхание. Хроническое отравление малыми количествами Н 2 S обусловливает общее ухудшение самочувствия, исхудание, появление головных болей и т.д. Предельно допустимой концентрацией Н 2 S в воздухе производственных помещений считается 0,01 мг/л.
