Siarkowodór
|
|||
|
|||
| Nazwy | |||
|---|---|---|---|
|
Systematyczna nazwa IUPAC
Siarkowodór |
|||
Inne nazwy
|
|||
| Identyfikatory | |||
|
Model 3D ( JSmol )
|
|||
| 3DMet | |||
| 3535004 | |||
| CHEBI | |||
| CHEMBL | |||
| ChemSpider | |||
| Karta informacyjna ECHA | 100.029.070 | ||
| Numer WE |
|
||
| 303 | |||
| KEGG | |||
| Siatka | Wodór + siarczek | ||
|
Identyfikator klienta PubChem
|
|||
| Numer RTECS |
|
||
| UNII | |||
| Numer ONZ | 1053 | ||
|
Pulpit nawigacyjny CompTox ( EPA )
|
|||
|
|||
|
|||
| Nieruchomości | |||
| H2S _ _ | |||
| Masa cząsteczkowa | 34,08 g·mol -1 | ||
| Wygląd | Bezbarwny gaz | ||
| Zapach | Ostry, jak zgniłe jajka | ||
| Gęstość | 1,539 gL -1 (0°C) | ||
| Temperatura topnienia | -85,5 ° C (-121,9 ° F; 187,7 K) | ||
| Temperatura wrzenia | -59,55 ° C (-75,19 ° F; 213,60 K) | ||
| 3,980 g sm -3 (przy 20 ° C) | |||
| Ciśnienie pary | 1740 kPa (przy 21 °C) | ||
| Kwasowość ( p Ka ) | 7.0 | ||
| Kwas sprzężony | sulfonium | ||
| Baza sprzężona | dwusiarczek | ||
| −25,5·10 −6 cm 3 /mol | |||
|
Współczynnik załamania światła ( n D )
|
1.000644 (0°C) | ||
| Struktura | |||
| C 2v | |||
| Zgięty | |||
| 0,97 D | |||
| Termochemia | |||
|
Pojemność cieplna ( C )
|
1,003 JK -1 g -1 | ||
|
Standardowa entropia molowa ( S ⦵ 298 ) |
206 J mol -1 K -1 | ||
|
Standardowa entalpia formowania (Δ f H ⦵ 298 ) |
−21 kJ mol −1 | ||
| Zagrożenia | |||
| Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP): | |||
|
Główne zagrożenia
|
Łatwopalny i wysoce toksyczny | ||
| Oznakowanie GHS : | |||
  
|
|||
| Niebezpieczeństwo | |||
| H220 , H330 , H400 | |||
| P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304 + P340 , P310 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403 +P233 , P405 , P501 | |||
| NFPA 704 (ognisty diament) | |||
| Punkt zapłonu | -82,4 ° C (-116,3 ° F; 190,8 K) | ||
| 232 ° C (450 ° F; 505 K) | |||
| Wybuchowe granice | 4,3–46% | ||
| Śmiertelna dawka lub stężenie (LD, LC): | |||
|
LC 50 ( mediana stężenia )
|
|
||
|
LC Lo ( najniższy opublikowany )
|
|
||
| NIOSH (limity ekspozycji na zdrowie w USA): | |||
|
PEL (dopuszczalny)
|
C 20 ppm; 50 ppm [maksymalny szczyt 10-minutowy] | ||
|
REL (zalecane)
|
C 10 ppm (15 mg/m 3 ) [10-minutowe] | ||
|
IDLH (bezpośrednie zagrożenie)
|
100 str./min | ||
| Związki pokrewne | |||
|
Powiązane chalkogenki wodoru
|
|||
|
Związki pokrewne
|
fosfina | ||
|
O ile nie zaznaczono inaczej, dane podano dla materiałów w stanie normalnym (przy 25°C [77°F], 100 kPa).
|
|||
Siarkowodór jest związkiem chemicznym o wzorze H
2 S . Jest to bezbarwny gaz chalkogenowo-wodorkowy , trujący, żrący i łatwopalny, a śladowe ilości w otaczającej atmosferze mają charakterystyczny nieprzyjemny zapach zgniłych jaj . Określenie gazu kopalnianego pod ziemią dla cuchnących mieszanin gazów bogatych w siarkowodór to stinkdamp . Szwedzki chemik Carl Wilhelm Scheele jest uznawany za odkrywcę składu chemicznego oczyszczonego siarkowodoru w 1777 r. [ potrzebne źródło ] Brytyjska angielska pisownia tego związku to siarkowodór , pisownia nie zalecana już przez Królewskie Towarzystwo Chemii ani Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej .
Siarkowodór jest toksyczny dla ludzi i większości innych zwierząt poprzez hamowanie oddychania komórkowego w sposób podobny do cyjanowodoru . Kiedy jest wdychany lub jego sole są spożywane w dużych ilościach, [ wymagane wyjaśnienie ] uszkodzenie narządów następuje szybko z objawami od trudności w oddychaniu po drgawki i śmierć. Mimo to organizm ludzki wytwarza niewielkie ilości tego siarczku i jego soli mineralnych i wykorzystuje je jako cząsteczkę sygnałową .
Siarkowodór jest często wytwarzany w wyniku mikrobiologicznego rozkładu materii organicznej przy braku tlenu, na przykład na bagnach i kanałach ściekowych; proces ten jest powszechnie znany jako fermentacja beztlenowa , przeprowadzana przez mikroorganizmy redukujące siarczany . Występuje również w gazach wulkanicznych , złożach gazu ziemnego , a czasami w dobrze czerpanej wodzie.
Nieruchomości
Siarkowodór jest nieco gęstszy niż powietrze. Mieszanina H
2 S i powietrza może być wybuchowa. Na ogół siarkowodór działa jako środek redukujący , chociaż w obecności zasady może działać jak kwas, oddając proton i tworząc SH- .
SO2
spala się w tlenie niebieskim płomieniem, tworząc dwutlenek siarki ( ) i wodę :
-
H
2 S + 3 ⁄ 2 O
2 → SO
2 + H
2 O
W przypadku nadmiaru tlenu powstaje trójtlenek siarki ( SO
3 ), który szybko uwadnia się do kwasu siarkowego :
-
H
2 S + 2 O
2 → H
2 SO
4
W wysokich temperaturach lub w obecności katalizatorów dwutlenek siarki reaguje z siarkowodorem, tworząc elementarną siarkę i wodę . Ta reakcja jest wykorzystywana w procesie Clausa , ważnej przemysłowej metodzie usuwania siarkowodoru.
Siarkowodór jest słabo rozpuszczalny w wodzie i działa jak słaby kwas ( p Ka SH = 6,9 w roztworach 0,01–0,1 mol / litr w temperaturze 18 ° C), dając jon wodorosiarczkowy HS -
(również zapisywany - )
. Siarkowodór i jego roztwory są bezbarwne. Pod wpływem powietrza powoli utlenia się, tworząc siarkę elementarną, która nie jest rozpuszczalna w wodzie. Anion siarczkowy S 2−
nie powstaje w roztworze wodnym .
Siarkowodór reaguje z jonami metali, tworząc siarczki metali, które są nierozpuszczalnymi, często ciemnymi ciałami stałymi. Papier octanowy ołowiu (II) jest używany do wykrywania siarkowodoru, ponieważ łatwo przekształca się w siarczek ołowiu (II) , który jest czarny. Traktowanie siarczków metali silnym kwasem lub elektroliza często uwalnia siarkowodór. Siarkowodór jest również odpowiedzialny za matowienie różnych metali, w tym miedzi i srebra ; substancją chemiczną odpowiedzialną za czarne zabarwienie na srebrnych monetach jest siarczek srebra (Ag 2 S), który powstaje, gdy srebro na powierzchni monety reaguje z atmosferycznym siarkowodorem.
Przy ciśnieniu powyżej 90 GPa ( gigapaskali ) siarkowodór staje się metalicznym przewodnikiem elektryczności. Po schłodzeniu poniżej temperatury krytycznej ta faza wysokociśnieniowa wykazuje nadprzewodnictwo . Krytyczna temperatura wzrasta wraz z ciśnieniem, w zakresie od 23 K przy 100 GPa do 150 K przy 200 GPa. Jeśli siarkowodór jest sprężany w wyższych temperaturach, a następnie schładzany, temperatura krytyczna osiąga 203 K (-70 ° C), najwyższą akceptowaną temperaturę krytyczną nadprzewodnictwa od 2015 r. Zastępując niewielką część siarki fosforem i stosując jeszcze wyższe ciśnienia, Przewiduje się, że możliwe będzie podniesienie temperatury krytycznej powyżej 0°C (273 K) i osiągnięcie nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej .
Siarkowodór rozkłada się bez obecności katalizatora pod ciśnieniem atmosferycznym około 1200 ° C na wodór i siarkę.
Produkcja
Siarkowodór najczęściej otrzymuje się przez jego oddzielenie z H2S gazu
kwaśnego , który jest gazem ziemnym o dużej zawartości . Można go również wytwarzać przez traktowanie wodoru stopioną siarką elementarną w temperaturze około 450 ° C. Węglowodory mogą służyć jako źródło wodoru w tym procesie.
redukujące siarczany (odpowiednio redukujące siarkę ) wytwarzają użyteczną energię w warunkach niskiego poziomu tlenu, wykorzystując siarczany (odpowiednio siarkę elementarną) do utleniania związków organicznych lub wodoru; powoduje to wytwarzanie siarkowodoru jako produktu odpadowego.
Standardowym przygotowaniem laboratoryjnym jest potraktowanie siarczku żelazawego mocnym kwasem w generatorze Kippa :
- FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S
W jakościowej analizie nieorganicznej tioacetamid jest
używany H2S : do generowania
- CH3C (S) NH2 + H2O → CH3C ( O ) NH2 + H2S
Wiele siarczków metali i niemetali, np. siarczek glinu , pięciosiarczek fosforu , dwusiarczek krzemu , uwalnia siarkowodór pod wpływem wody:
- 6 H 2 O + Al 2 S 3 → 3 H 2 S + 2 Al(OH) 3
Gaz ten jest również wytwarzany przez ogrzewanie siarki ze stałymi związkami organicznymi oraz poprzez redukcję zasiarczonych związków organicznych wodorem.
Podgrzewacze wody mogą wspomagać konwersję siarczanu w wodzie do gazowego siarkowodoru. Dzieje się tak dzięki zapewnieniu ciepłego środowiska przyjaznego dla bakterii siarkowych i utrzymaniu reakcji, jaka zachodzi między siarczanem w wodzie a anodą podgrzewacza wody, która zwykle jest wykonana z metalicznego magnezu .
Biosynteza w organizmie
Siarkowodór może być generowany w komórkach na drodze enzymatycznej lub nieenzymatycznej. H
2 S w organizmie działa jak gazowa cząsteczka sygnalizacyjna , o której wiadomo, że hamuje kompleks IV mitochondrialnego łańcucha transportu elektronów, co skutecznie zmniejsza wytwarzanie ATP i aktywność biochemiczną w komórkach. Wiadomo, że trzy enzymy syntetyzują H
2 S : γ-liaza cystationinowa (CSE), β-syntetaza cystationinowa (CBS) i 3-merkaptopirogronianowo-sulfotransferaza (3-MST). Enzymy te zostały zidentyfikowane w wielu komórkach i tkankach biologicznych, a ich aktywność jest indukowana przez szereg stanów chorobowych. Staje się coraz bardziej jasne, że H
2 S jest ważnym mediatorem szerokiego zakresu funkcji komórek w zdrowiu iw chorobach. CBS i H2S
CSE są głównymi orędownikami biogenezy, która następuje po szlaku transsulfuracji. Enzymy te charakteryzują się przeniesieniem atomu siarki z metioniny do seryny, tworząc cząsteczkę cysteiny. 3-MST przyczynia się również do produkcji siarkowodoru poprzez szlak kataboliczny cysteiny. Aminokwasy dietetyczne, takie jak metionina i cysteina, służą jako główne substraty dla szlaków transsiarczenia i produkcji siarkowodoru. Siarkowodór można również syntetyzować na drodze nieenzymatycznej, która pochodzi z białek, takich jak ferredoksyny i białka Rieske . Istnieje ciągłe zainteresowanie wykorzystaniem takiej wiedzy o roli siarkowodoru w sygnalizacji poprzez rozwój mechanistycznie powiązanych środków terapeutycznych.
Wykazano, że siarkowodór bierze udział w procesach fizjologicznych, takich jak rozszerzenie naczyń krwionośnych u zwierząt, a także w zwiększaniu kiełkowania nasion i odpowiedzi na stres u roślin. Sygnalizacja siarkowodoru jest również z natury powiązana z procesami fizjologicznymi, o których wiadomo, że są moderowane przez reaktywne formy tlenu (ROS) i reaktywne formy azotu (RNS). Wykazano, że H
2 S oddziałuje z NO, powodując kilka różnych efektów komórkowych, jak również tworzenie nowego sygnału zwanego nitrozotiolem. Wiadomo również, że siarkowodór zwiększa poziom glutationu, który działa w celu zmniejszenia lub zakłócenia poziomów ROS w komórkach. Pole H 2S rozwinęła się od toksykologii środowiskowej do badania roli endogennie wytwarzanego H2S w warunkach fizjologicznych iw różnych stanach patofizjologicznych. Zgodnie z obowiązującą klasyfikacją można wyróżnić stany patofizjologiczne z nadprodukcją H 2 S (takie jak rak i zespół Downa) oraz stany patofizjologiczne z niedoborem H 2 S (np. choroby naczyniowe). Chociaż zrozumienie biologii H 2 S znacznie się rozwinęło w ciągu ostatniej dekady, pozostaje wiele pytań, na przykład związanych z ilościowym oznaczeniem endogennego H 2 poziomy S.
Używa
Produkcja siarki, związków tioorganicznych i siarczków metali alkalicznych
Głównym zastosowaniem siarkowodoru jest prekursor siarki elementarnej. Przy użyciu siarkowodoru wytwarza się kilka związków siarkoorganicznych . Należą do nich metanotiol , etanotiol i kwas tioglikolowy .
Po połączeniu z zasadami metali alkalicznych siarkowodór przekształca się w wodorosiarczki metali alkalicznych, takie jak wodorosiarczek sodu i siarczek sodu :
- H2S + NaOH → + H2O NaSH NaOH →
- + Na2S + H2O NaSH
Związki te są wykorzystywane w przemyśle papierniczym . W szczególności sole SH − rozrywają wiązania pomiędzy ligniną a składnikami celulozowymi masy włóknistej w procesie Krafta .
Odwracalnie siarczek sodu w obecności kwasów zamienia się w wodorosiarczki i siarkowodór; dostarcza to wodorosiarczki w roztworach organicznych i jest wykorzystywane do produkcji tiofenolu .
Chemia analityczna
Przez ponad sto lat siarkowodór odgrywał ważną rolę w chemii analitycznej w jakościowej nieorganicznej analizie jonów metali. W tych analizach jony metali ciężkich (i niemetali ) (np. Pb(II), Cu(II), Hg(II), As(III)) wytrącają się z roztworu po wystawieniu na działanie H
2 S ). Składniki powstałego osadu ponownie rozpuszczają się z pewną selektywnością iw ten sposób są identyfikowane.
Prekursor siarczków metali
Jak wskazano powyżej, wiele jonów metali reaguje z siarkowodorem, dając odpowiednie siarczki metali. Ta konwersja jest szeroko wykorzystywana. Na przykład gazy lub wody zanieczyszczone siarkowodorem można oczyścić metalami, tworząc siarczki metali. W oczyszczaniu rud metali przez flotację , proszki mineralne są często traktowane siarkowodorem w celu zwiększenia separacji. Części metalowe są czasami pasywowane siarkowodorem. Katalizatory stosowane w hydroodsiarcaniu są rutynowo aktywowane siarkowodorem, a zachowanie katalizatorów metalicznych stosowanych w innych częściach rafinerii jest również modyfikowane za pomocą siarkowodoru.
Różne aplikacje
Siarkowodór służy do oddzielania tlenku deuteru lub ciężkiej wody od zwykłej wody w procesie siarczku Girdlera .
Naukowcy z University of Exeter odkryli, że wystawienie komórek na działanie niewielkich ilości gazowego siarkowodoru może zapobiegać uszkodzeniom mitochondriów . Kiedy komórka jest obciążona chorobą, enzymy są wciągane do komórki w celu wytworzenia niewielkich ilości siarkowodoru. Badanie to może mieć dalsze implikacje w zapobieganiu udarom , chorobom serca i artretyzmowi .
W zależności od obecnego poziomu tonowania , monety, które zostały poddane tonowaniu przez siarkowodór i inne związki zawierające siarkę, mogą zwiększyć wartość numizmatyczną monety w oparciu o estetykę tonowania. Monety można również celowo traktować siarkowodorem w celu wywołania tonacji, chociaż sztuczne tonowanie można odróżnić od naturalnego tonowania i jest ogólnie krytykowane przez kolekcjonerów.
Za pomocą siarkowodoru wywołano u gryzoni stan przypominający zawieszoną animację, co spowodowało hipotermię z jednoczesnym zmniejszeniem tempa metabolizmu. Zmniejszono również zapotrzebowanie na tlen, chroniąc w ten sposób przed niedotlenieniem . Ponadto wykazano, że siarkowodór zmniejsza stan zapalny w różnych sytuacjach.
Występowanie
Wulkany i niektóre gorące źródła (a także zimne źródła ) emitują pewną ilość H
2 S , gdzie prawdopodobnie powstaje on w wyniku hydrolizy minerałów siarczkowych, tj. MS + H
2 O → MO + H
2 S . [ Potrzebne źródło ] Siarkowodór może występować naturalnie w wodzie studziennej, często w wyniku działania bakterii redukujących siarczany . [ potrzebne lepsze źródło ] Siarkowodór jest wytwarzany przez organizm ludzki w niewielkich ilościach w wyniku bakteryjnego rozkładu białek zawierających siarkę w przewodzie pokarmowym, dlatego przyczynia się do powstawania charakterystycznego zapachu wzdęć. Jest również wytwarzany w jamie ustnej ( cuchnący oddech ).
Część globalnych emisji H
2 S wynika z działalności człowieka. Zdecydowanie największym przemysłowym źródłem H
2 S są rafinerie ropy naftowej : proces hydroodsiarczania uwalnia siarkę z ropy naftowej w wyniku działania wodoru. Powstały H
2 S jest przekształcany w siarkę elementarną przez częściowe spalanie w procesie Clausa , który jest głównym źródłem siarki elementarnej. Inne antropogeniczne źródła siarkowodoru obejmują koks piece, papiernie (wykorzystujące proces Krafta), garbarnie i kanalizację . H
2 S powstaje praktycznie wszędzie, gdzie siarka elementarna styka się z materiałem organicznym, zwłaszcza w wysokich temperaturach. W zależności od warunków środowiskowych odpowiada za degradację materiału poprzez działanie niektórych mikroorganizmów utleniających siarkę. Nazywa się to biogenną korozją siarczkową .
W 2011 roku zgłoszono, że w ropie naftowej z formacji Bakken zaobserwowano zwiększone stężenie H
2 S , prawdopodobnie z powodu praktyk stosowanych na polach naftowych, co stanowiło wyzwanie, takie jak „zagrożenia dla zdrowia i środowiska, korozja odwiertu, dodatkowe koszty związane z obsługą materiałów i wyposażenie rurociągów i dodatkowe wymagania dotyczące rafinacji”.
Poza tym, że mieszkają w pobliżu odwiertów gazu i ropy, zwykli obywatele mogą być narażeni na siarkowodór, przebywając w pobliżu oczyszczalni ścieków , wysypisk śmieci i gospodarstw, w których składuje się obornik. Narażenie następuje poprzez wdychanie zanieczyszczonego powietrza lub picie zanieczyszczonej wody.
Na składowiskach odpadów komunalnych zakopywanie materii organicznej w szybkim tempie prowadzi do powstania fermentacji beztlenowej w masie odpadów, a przy wilgotnej atmosferze i stosunkowo wysokiej temperaturze towarzyszącej biodegradacji biogaz jest wytwarzany , gdy tylko powietrze w masie odpadów została zmniejszona. Jeśli istnieje źródło materiału zawierającego siarczany, takie jak płyta gipsowo-kartonowa lub naturalny gips (dwuwodny siarczan wapnia), w warunkach beztlenowych bakterie redukujące siarczany przekształca go w siarkowodór. Bakterie te nie mogą przetrwać w powietrzu, ale wilgotne, ciepłe, beztlenowe warunki zakopanych odpadów, które zawierają duże źródło węgla – na obojętnych składowiskach odpadów, papier i klej używany do wytwarzania produktów takich jak płyty gipsowo-kartonowe mogą stanowić bogate źródło węgla – doskonałe środowisko do powstawania siarkowodoru.
W przemysłowych procesach fermentacji beztlenowej, takich jak oczyszczanie ścieków lub fermentacja odpadów organicznych z rolnictwa , siarkowodór może powstawać w wyniku redukcji siarczanów i degradacji aminokwasów i białek w związkach organicznych. Siarczany stosunkowo nie hamują bakterii tworzących metan , ale mogą być redukowane do H2S przez bakterie redukujące siarczany , których jest kilka rodzajów.
Wyjmowanie z wody
Opracowano szereg procesów usuwania siarkowodoru z wody pitnej .
- Ciągłe chlorowanie
- W przypadku poziomów do 75 mg/l chlor jest używany w procesie oczyszczania jako utleniacz, który wchodzi w reakcję z siarkowodorem. Ta reakcja daje nierozpuszczalną stałą siarkę. Zwykle stosowany chlor występuje w postaci podchlorynu sodu .
- Napowietrzanie
- W przypadku stężenia siarkowodoru poniżej 2 mg/l napowietrzanie jest idealnym procesem oczyszczania. Tlen jest dodawany do wody i reakcja między tlenem a siarkowodorem reaguje, tworząc bezwonny siarczan.
- Dodatek azotanów
- Azotan wapnia może być stosowany do zapobiegania tworzeniu się siarkowodoru w strumieniach ścieków.
Usuwanie z gazów paliwowych
Siarkowodór jest powszechnie spotykany w surowym gazie ziemnym i biogazie. Zwykle jest usuwany za pomocą oczyszczania gazów aminowych . W takich procesach siarkowodór jest najpierw przekształcany w sól amonową, podczas gdy gaz ziemny pozostaje nienaruszony.
- RNH 2 + H. 2 S ⇌ RNH
+ 3 + SZ -
Anion wodorosiarczkowy jest następnie regenerowany przez ogrzewanie roztworu siarczku aminy. Siarkowodór wytwarzany w tym procesie jest zwykle przekształcany w siarkę elementarną przy użyciu procesu Clausa .
Bezpieczeństwo
Siarkowodór jest wysoce toksycznym i łatwopalnym gazem ( zakres palności : 4,3–46%). Będąc cięższym od powietrza, ma tendencję do gromadzenia się na dnie słabo wentylowanych pomieszczeń. Chociaż na początku jest bardzo ostry (pachnie zgniłymi jajami), szybko tłumi zmysł węchu, powodując tymczasową anosmię , więc ofiary mogą nie być świadome jego obecności, dopóki nie jest za późno. Procedury bezpiecznego postępowania są podane w karcie charakterystyki (SDS) .
Toksyczność
Siarkowodór jest trucizną o szerokim spektrum działania, co oznacza, że może zatruć kilka różnych układów organizmu, chociaż najbardziej dotknięty jest układ nerwowy . Toksyczność
tlenku H2S jest porównywalna z toksycznością węgla . Wiąże się z żelazem w mitochondrialnych enzymach cytochromu , zapobiegając w ten sposób oddychaniu komórkowemu . Jego toksyczne właściwości zostały szczegółowo opisane w 1843 roku przez Justusa von Liebiga .
Ekspozycja na niskim poziomie
Ponieważ siarkowodór występuje naturalnie w organizmie, środowisku i jelitach, istnieją enzymy, które go odtruwają. Na pewnym poziomie progowym, który uważa się za średnio około 300–350 ppm, enzymy utleniające zostają przytłoczone. Wiele osobistych detektorów gazu, takich jak te używane przez pracowników zakładów komunalnych, kanalizacyjnych i petrochemicznych, jest ustawionych na alarm już przy 5 do 10 ppm i na wysoki alarm przy 15 ppm. Detoksykacja odbywa się poprzez utlenianie do siarczanu, który jest nieszkodliwy. Dlatego niskie poziomy siarkowodoru mogą być tolerowane w nieskończoność.
Narażenie na niższe stężenia może powodować podrażnienie oczu , ból gardła i kaszel , nudności, duszność i płyn w płucach ( obrzęk płuc ). Uważa się, że efekty te są spowodowane połączeniem siarkowodoru z alkaliami obecnymi w wilgotnych tkankach powierzchniowych, tworząc siarczek sodu , substancję żrącą . Objawy te zwykle ustępują w ciągu kilku tygodni.
Długotrwała ekspozycja na niskim poziomie może powodować zmęczenie , utratę apetytu, bóle głowy , drażliwość, słabą pamięć i zawroty głowy . Przewlekła ekspozycja na niski poziom H
2 S (około 2 ppm ) jest związana ze zwiększoną liczbą poronień i problemami ze zdrowiem reprodukcyjnym wśród rosyjskich i fińskich pracowników przemysłu celulozowego, ale raporty nie zostały powtórzone (od 1995 r.).
Ekspozycja na wysokim poziomie
Krótkotrwałe narażenie na wysoki poziom może wywołać natychmiastową zapaść, z utratą oddechu i dużym prawdopodobieństwem śmierci. Jeśli śmierć nie nastąpi, wysoka ekspozycja na siarkowodór może prowadzić do martwicy rzekomo-blaszkowatej kory mózgowej , zwyrodnienia zwojów podstawy mózgu i obrzęku mózgu . Chociaż porażenie oddechowe może być natychmiastowe, może być również opóźnione do 72 godzin. Diagnostyka skrajnego zatrucia H2S miedzianych
monet polega na odbarwieniu w kieszeni ofiary.
Wdychanie H 2 S powodowało około 7 zgonów w miejscu pracy rocznie w Stanach Zjednoczonych (dane z lat 2011–2017), ustępując jedynie tlenkowi węgla (17 zgonów rocznie) pod względem zgonów spowodowanych inhalacją chemikaliów w miejscu pracy.
Progi ekspozycji
- Limity ekspozycji określone przez rząd Stanów Zjednoczonych:
- 10 ppm REL -Ceiling ( NIOSH ): zalecany dopuszczalny pułap narażenia (zalecany poziom, którego nie wolno przekraczać, z wyjątkiem jednego razu na 10 min. w ciągu 8-godzinnej zmiany, jeśli nie wystąpi żadna inna mierzalna ekspozycja)
- 20 ppm PEL -Ceiling ( OSHA ): dopuszczalny pułap narażenia (poziom, którego nie wolno przekraczać, z wyjątkiem jednego razu na 10 min. w ciągu 8-godzinnej zmiany, jeśli nie występuje inne mierzalne narażenie)
- 50 ppm PEL-Peak (OSHA): szczytowa dopuszczalna ekspozycja (poziom, którego nigdy nie wolno przekraczać)
- 100 ppm IDLH (NIOSH): bezpośrednio niebezpieczne dla życia i zdrowia (poziom zaburzający możliwość ucieczki)
- 0,00047 ppm lub 0,47 ppb to próg zapachu, punkt, w którym 50% ludzkiego panelu może wykryć obecność zapachu bez możliwości jego zidentyfikowania.
- Stężenie graniczne dla podrażnienia oczu to 10–20 ppm.
- 50–100 ppm prowadzi do uszkodzenia oczu.
- Przy 100-150 ppm po kilku wdechach nerw węchowy zostaje sparaliżowany, a węch zanika, często wraz ze świadomością zagrożenia.
- 320-530 ppm prowadzi do obrzęku płuc z możliwością śmierci.
- 530-1000 ppm powoduje silne pobudzenie ośrodkowego układu nerwowego i przyspieszony oddech, co prowadzi do utraty oddechu.
- 800 ppm to stężenie śmiertelne dla 50% ludzi przez 5 minut ekspozycji ( LC50 ).
- Stężenia powyżej 1000 ppm powodują natychmiastową zapaść z utratą oddechu, nawet po jednorazowym wdechu.
Leczenie
Leczenie obejmuje natychmiastową inhalację azotynu amylu , zastrzyki z azotynu sodu lub podanie 4-dimetyloaminofenolu w połączeniu z inhalacją czystego tlenu, podanie leków rozszerzających oskrzela w celu przezwyciężenia ewentualnego skurczu oskrzeli , aw niektórych przypadkach tlenoterapię hiperbaryczną (HBOT). HBOT ma wsparcie kliniczne i anegdotyczne.
Incydenty
Siarkowodór był używany przez armię brytyjską jako broń chemiczna podczas I wojny światowej . Nie był uważany za idealny gaz bojowy, ale podczas gdy brakowało innych gazów, został użyty dwukrotnie w 1916 roku.
W 1975 r. wyciek siarkowodoru z odwiertu ropy naftowej w Denver City w Teksasie spowodował śmierć dziewięciu osób i spowodował, że stanowy organ ustawodawczy skupił się na śmiertelnych zagrożeniach związanych z gazem. Przedstawiciel stanu EL Short przejął inicjatywę w poparciu dochodzenia przeprowadzonego przez Texas Railroad Commission i wezwał mieszkańców do ostrzeżenia „przez pukanie do drzwi, jeśli to konieczne” o zbliżającym się niebezpieczeństwie wynikającym z gazu. Narażona osoba może umrzeć w wyniku drugiego kontaktu z gazem, a samo ostrzeżenie może być spóźnione.
W dniu 2 września 2005 r. Wyciek w komorze napędowej statku Royal Caribbean Cruise Liner zacumowanego w Los Angeles spowodował śmierć 3 członków załogi z powodu wycieku z przewodu kanalizacyjnego. W rezultacie wszystkie takie przedziały muszą mieć teraz system wentylacji.
Uważa się, że wysypisko toksycznych odpadów zawierających siarkowodór spowodowało 17 zgonów i tysiące chorób w Abidżanie na zachodnim wybrzeżu Afryki, na wysypisku odpadów toksycznych na Wybrzeżu Kości Słoniowej w 2006 roku .
We wrześniu 2008 roku trzech pracowników zginęło, a dwóch doznało poważnych obrażeń, w tym długotrwałego uszkodzenia mózgu, w firmie zajmującej się uprawą grzybów w Langley w Kolumbii Brytyjskiej . Zawór do rury, która przenosiła obornik kurzy, słomę i gips do paliwa kompostowego do operacji uprawy grzybów, został zatkany, a gdy pracownicy odblokowali zawór w ograniczonej przestrzeni bez odpowiedniej wentylacji, siarkowodór, który nagromadził się w wyniku beztlenowego rozkładu materiał został uwolniony, zatruwając pracowników w okolicy. Śledczy powiedział, że mogło być więcej ofiar śmiertelnych, gdyby rura została całkowicie oczyszczona i / lub gdyby wiatr zmienił kierunek.
Siam Square wykryto poziom siarkowodoru sięgający 83 ppm . Lokatorzy sklepów w centrum handlowym zgłaszali komplikacje zdrowotne, takie jak zapalenie zatok, trudności w oddychaniu i podrażnienie oczu. Po zbadaniu ustalono, że duża ilość gazu pochodziła z niedoskonałego oczyszczania i odprowadzania ścieków w budynku.
W listopadzie 2014 r. znaczne ilości siarkowodoru pokryły środkową, wschodnią i południowo-wschodnią część Moskwy . Ministerstwo ds. Sytuacji Nadzwyczajnych wezwało mieszkańców mieszkających w okolicy do pozostania w domach. Chociaż dokładne źródło gazu nie było znane, winę zrzucono na moskiewską rafinerię.
W czerwcu 2016 roku matka i jej córka zostały znalezione martwe w wciąż działającym SUV-ie Porsche Cayenne z 2006 roku przy barierce na autostradzie Turnpike na Florydzie . Początkowo uważano, że były to ofiary zatrucia tlenkiem węgla . Ich śmierć pozostała niewyjaśniona, ponieważ lekarz sądowy czekał na wyniki badań toksykologicznych ofiar, dopóki badania moczu nie wykazały, że przyczyną śmierci był siarkowodór. akumulatora rozruchowego Porsche , znajdującego się pod przednim siedzeniem pasażera.
W styczniu 2017 r. trzech pracowników użyteczności publicznej w Key Largo na Florydzie zmarło jeden po drugim w ciągu kilku sekund od zejścia do wąskiej przestrzeni pod pokrywą włazu, aby sprawdzić fragment brukowanej ulicy. Próbując uratować mężczyzn, strażak, który wszedł do dziury bez butli z powietrzem (ponieważ nie mógł się z nią zmieścić) upadł w ciągu kilku sekund i musiał zostać uratowany przez kolegę. Strażak został przetransportowany drogą lotniczą do szpitala Jackson Memorial Hospital , a później wyzdrowiał. Oficer szeryfa hrabstwa Monroe początkowo ustalił, że przestrzeń zawiera siarkowodór i metan wytwarzany przez rozkładającą się roślinność.
24 maja 2018 r. dwóch pracowników zginęło, inny został poważnie ranny, a 14 innych trafiło do szpitala z powodu wdychania siarkowodoru w papierni Norske Skog w Albury w Nowej Południowej Walii . Dochodzenie przeprowadzone przez SafeWork NSW wykazało, że gaz został uwolniony ze zbiornika używanego do przechowywania wody technologicznej . Pracownicy byli narażeni pod koniec 3-dniowego okresu konserwacji. Siarkowodór nagromadził się w górnym zbiorniku, który pozostawiono w stagnacji i nie potraktowano biocydem w okresie konserwacji. Warunki te umożliwiły wzrost bakterii redukujących siarczany w górnym zbiorniku, ponieważ woda zawierała niewielkie ilości miazgi drzewnej i włókien . Wysoka prędkość pompowania z tego zbiornika do zbiornika uczestniczącego w incydencie spowodowała wydostawanie się siarkowodoru z różnych otworów wokół jego szczytu, gdy pompowanie zostało wznowione pod koniec okresu konserwacji. Obszar nad nim był wystarczająco zamknięty, aby gromadził się tam gaz, mimo że nie został zidentyfikowany jako przestrzeń zamknięta przez Norske Skoga. Jeden z zabitych pracowników został odsłonięty podczas badania widocznego wycieku płynu w zbiorniku, podczas gdy drugi, który zginął, i ciężko ranny pracownik próbowali uratować pierwszego po tym, jak upadł na niego. W wynikającej z tego sprawie karnej Norske Skog została oskarżona o niezapewnienie zdrowia i bezpieczeństwa swoich pracowników w zakładzie w rozsądnym i praktycznie możliwym zakresie. Przyznała się do winy i została ukarana grzywną w wysokości 1 012 500 AU $ oraz nakazano sfinansowanie produkcji anonimowego filmu edukacyjnego o incydencie.
W październiku 2019 roku pracownik Aghorn Operating Inc. z Odessy w Teksasie i jego żona zginęli w wyniku awarii pompy wodnej. Wytwarzana woda o wysokim stężeniu siarkowodoru została uwolniona przez pompę. Pracownik zmarł, odpowiadając na automatyczny telefon, który otrzymał, ostrzegając go o mechanicznej awarii pompy, podczas gdy jego żona zmarła po przejechaniu do zakładu, aby sprawdzić, co z nim. Dochodzenie CSB wskazało na luźne praktyki bezpieczeństwa w obiekcie, takie jak nieformalna procedura blokady i oznakowania oraz niedziałający system ostrzegania przed siarkowodorem.
samobójstwa
Gaz, wytwarzany przez zmieszanie niektórych domowych składników, został użyty w fali samobójczej w 2008 roku w Japonii. Fala skłoniła personel tokijskiego zapobiegania samobójstwom do założenia specjalnej gorącej linii podczas „ Złotego Tygodnia ”, ponieważ otrzymali oni coraz więcej telefonów od osób chcących popełnić samobójstwo podczas corocznego majowego święta.
Od 2010 roku zjawisko to miało miejsce w wielu miastach USA, wywołując ostrzeżenia dla osób przybywających na miejsce samobójstwa. Osoby udzielające pierwszej pomocy, takie jak pracownicy służb ratunkowych lub członkowie rodziny, są narażeni na śmierć lub obrażenia w wyniku wdychania gazu lub pożaru. Lokalne samorządy również zainicjowały kampanie zapobiegające takim samobójstwom.
W 2020 roku spożycie H2S zostało użyte jako metoda samobójcza przez japońską pro zapaśniczkę Hanę Kimurę .
Siarkowodór w środowisku naturalnym
Mikroorganizmy: Cykl siarki
Siarkowodór jest głównym uczestnikiem cyklu siarki , biogeochemicznego cyklu siarki na Ziemi.
W przypadku braku tlenu bakterie redukujące siarkę i siarczany czerpią energię z utleniania wodoru lub cząsteczek organicznych poprzez redukcję elementarnej siarki lub siarczanu do siarkowodoru. Inne bakterie uwalniają siarkowodór z aminokwasów zawierających siarkę ; powoduje to zapach zgniłych jaj i przyczynia się do zapachu wzdęć .
Gdy materia organiczna rozpada się w warunkach niskiej zawartości tlenu (lub niedotlenienia ) (takich jak bagna, eutroficzne jeziora lub martwe strefy oceanów), bakterie redukujące siarczany będą wykorzystywać siarczany obecne w wodzie do utleniania materii organicznej, wytwarzając siarkowodór jako marnować. Część siarkowodoru będzie reagować z jonami metali w wodzie, tworząc siarczki metali, które nie są rozpuszczalne w wodzie. Te siarczki metali, takie jak siarczek żelazawy FeS, są często czarne lub brązowe, co prowadzi do ciemnego koloru osadu .
Kilka grup bakterii może wykorzystywać siarkowodór jako paliwo, utleniając go do elementarnej siarki lub siarczanu przy użyciu rozpuszczonego tlenu, tlenków metali (np. tlenowodorotlenków żelaza i tlenków manganu ) lub azotanów jako akceptorów elektronów.
Fioletowe bakterie siarkowe i zielone bakterie siarkowe wykorzystują siarkowodór jako donor elektronów w fotosyntezie , wytwarzając w ten sposób siarkę elementarną. Ten sposób fotosyntezy jest starszy niż tryb cyjanobakterii , alg i roślin , który wykorzystuje wodę jako donor elektronów i uwalnia tlen.
Biochemia siarkowodoru jest kluczowym elementem chemii świata żelaza i siarki . W tym modelu pochodzenia życia na Ziemi, geologicznie produkowany siarkowodór jest postulowany jako donor elektronów napędzający redukcję dwutlenku węgla.
Zwierząt
Siarkowodór jest zabójczy dla większości zwierząt, ale kilka wysoce wyspecjalizowanych gatunków ( ekstremofilów ) rozwija się w siedliskach bogatych w ten związek.
W głębinach morskich kominy hydrotermalne i zimne wycieki z wysokim poziomem siarkowodoru są domem dla wielu niezwykle wyspecjalizowanych form życia, od bakterii po ryby. [ która? ] Ze względu na brak światła słonecznego na tych głębokościach ekosystemy te opierają się raczej na chemosyntezie niż fotosyntezie .
Źródła słodkowodne bogate w siarkowodór są głównie domem dla bezkręgowców, ale zawierają również niewielką liczbę ryb: Cyprinodon bobmilleri ( szczenię z Meksyku), Limia sulphurophila ( poeciliid z Dominikany ), Gambusia eurystoma (poeciliidae z Meksyku), i kilka Poecilia (poeciliids z Meksyku). Bezkręgowce i mikroorganizmy w niektórych systemach jaskiń, takich jak Movile Cave , są przystosowane do wysokiego poziomu siarkowodoru.
Zjawiska międzygwiezdne i planetarne
Siarkowodór był często wykrywany w ośrodku międzygwiazdowym. Występuje również w obłokach planet naszego Układu Słonecznego.
Masowe wymierania
Siarkowodór był zamieszany w kilka masowych wymierań , które miały miejsce w przeszłości Ziemi. W szczególności nagromadzenie siarkowodoru w atmosferze mogło spowodować lub przynajmniej przyczynić się do wyginięcia permu i triasu 252 miliony lat temu.
Pozostałości organiczne z tych granic wymierania wskazują, że oceany były beztlenowe (zubożone w tlen) i zawierały gatunki płytkiego planktonu, który metabolizował H
2 S . Powstanie H
2 S mogło zostać zapoczątkowane przez masowe erupcje wulkanów, które wyemitowały do atmosfery dwutlenek węgla i metan , co ogrzało oceany, zmniejszając ich zdolność do pochłaniania tlenu, który w przeciwnym razie utleniałby H
2 S . Podwyższony poziom siarkowodoru mógł zabić rośliny wytwarzające tlen, a także zubożyć warstwę ozonową, powodując dalszy stres. Małe H
2 S wykryto w czasach nowożytnych w Morzu Martwym i Oceanie Atlantyckim u wybrzeży Namibii .
Zobacz też
- Chalkogenek wodoru - dowolny binarny związek wodoru z chalkogenami, w tym polichalkogenki wodoru
- Chemosynteza siarkowodoru
- Gaz kanalizacyjny - złożona mieszanina toksycznych i nietoksycznych gazów wytwarzanych i gromadzonych w systemach kanalizacyjnych w wyniku rozkładu ścieków
- Ukierunkowane zarządzanie temperaturą , znane również jako indukowana hipotermia – procedura medyczna
- Gaz bagienny
Dodatkowe zasoby
- Komisja ds. Medycznych i Biologicznych Skutków Zanieczyszczeń Środowiska (1979). Siarkowodór . Baltimore: University Park Press. ISBN 978-0-8391-0127-7 .
- Siefers, Andrea (2010). Nowatorska i ekonomiczna technologia usuwania siarkowodoru z wykorzystaniem cząstek gumy pochodzących z opon (praca magisterska). Uniwersytet Stanowy Iowa . Źródło 8 lutego 2013 r .
Linki zewnętrzne
- Międzynarodowa Karta Bezpieczeństwa Chemicznego 0165
- Zwięzły międzynarodowy dokument oceny chemicznej 53
- National Pollutant Inventory - arkusz informacyjny dotyczący siarkowodoru
- Kieszonkowy przewodnik NIOSH dotyczący zagrożeń chemicznych
- NACE (Krajowe Stowarzyszenie ds. Korozji Epal)
| Kontrola władz : Biblioteki narodowe |
|---|