sulfat de hidrogen | |||
---|---|---|---|
| |||
General | |||
Nume sistematic |
sulfat de hidrogen | ||
Nume tradiționale | hidrogen sulfurat, hidrogen sulfurat | ||
Chim. formulă | H2S _ _ | ||
Şobolan. formulă | H2S _ _ | ||
Proprietăți fizice | |||
Stat | gaz | ||
Masă molară | 34,082 g/ mol | ||
Densitate | 1,5206 (n.o.)g/litru | ||
Energie de ionizare | 10,46 ± 0,01 eV [3] | ||
Proprietati termice | |||
Temperatura | |||
• topirea | -82,30 °C | ||
• fierbere | -60,28°C | ||
Limite de explozie | 4 ± 1 vol.% [3] | ||
punct triplu | 187,61 K (-85,54 °C), 0,0232 MPa [1] | ||
Punct critic | 373,6 (100,45 °C), 9,007 MPa, 67,4 cm³/mol [2] | ||
Presiunea aburului | 17,6 ± 0,1 atm [3] | ||
Proprietăți chimice | |||
Constanta de disociere a acidului | 6,89, 19±2 | ||
Solubilitate | |||
• in apa | 0,025 (40°C) | ||
Clasificare | |||
Reg. numar CAS | 7783-06-4 | ||
PubChem | 402 | ||
Reg. numărul EINECS | 231-977-3 | ||
ZÂMBETE | S | ||
InChI | InChl=1S/H2S/h1H2RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N | ||
RTECS | MX1225000 | ||
CHEBI | 16136 | ||
Număr ONU | 1053 | ||
ChemSpider | 391 | ||
Siguranță | |||
LD 50 |
713 ppm (șobolan, 1 oră) |
||
Toxicitate | Foarte toxic, SDYAV | ||
Pictograme BCE | |||
NFPA 704 | patru patru 0POI | ||
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel. | |||
Fișiere media la Wikimedia Commons |
Hidrogenul sulfurat ( hidrogen sulfurat, hidrogen sulfurat, dihidrosulfură) este un gaz incolor cu gust dulceag, care oferă un miros neplăcut caracteristic de ouă putrede (carne putredă). Compus chimic binar de hidrogen și sulf . Formula chimică - H 2 S. slab solubil în apă, bine - în etanol . Otrăvitor în concentrații mari. Inflamabil. Limitele de concentrație de aprindere într-un amestec cu aer sunt 4,5-45% hidrogen sulfurat. Folosit în industria chimică pentru sinteza anumitor compuși, obținându-se sulf elementar , acid sulfuric , sulfuri . Hidrogenul sulfurat este folosit și în scopuri medicinale, cum ar fi în băile cu hidrogen sulfurat [4] .
Rareori se găsește în natură în compoziția gazelor petroliere asociate, a gazelor naturale , a gazelor vulcanice , dizolvate în apele naturale (de exemplu, în Marea Neagră , straturile de apă situate mai adânc de 150–200 m conțin hidrogen sulfurat dizolvat). Se formează în timpul degradarii proteinelor care conțin aminoacizi care conțin sulf metionină și/sau cisteină . O cantitate mică de hidrogen sulfurat se găsește în gazele intestinale ale oamenilor și animalelor.
Stabil termic (la temperaturi peste 400 °C, se descompune în substanțe simple - S și H 2 ). Molecula de hidrogen sulfurat are o formă curbată, deci este polară (μ = 0,102 D). Spre deosebire de apă, hidrogenul sulfurat nu formează legături de hidrogen , astfel încât hidrogenul sulfurat nu se lichefiază în condiții normale. O soluție de hidrogen sulfurat în apă este un acid hidrosulfuric foarte slab.
Trece în starea supraconductoare la o presiune de aproximativ 100 GPa (1 milion de atmosfere). În acest caz, temperatura tranziției supraconductoare începe să crească brusc la presiuni de peste 150 GPa și atinge 150 K (-120°C) la presiuni de ordinul a 200 GPa. Acest lucru a condus la descoperirea unei faze stabile a unui compus de sulf și hidrogen, care la momentul descoperirii avea o temperatură de tranziție superconductivă record de 203 K (-70 ° C) la o presiune de 150 GPa. În această fază, formula chimică a substanței este mai apropiată de H 3 S [5] .
Dependența temperaturii critice la care hidrogenul sulfurat H 2 S și izotopologul său D 2 S trec în starea supraconductoare de presiune [6]
Dependența de presiune a temperaturii critice la care hidrura de sulf H x S și deuterura de sulf D x S, care sunt în faza optimă, trec în starea supraconductoare [6]
Ionizarea intrinsecă a hidrogenului sulfurat lichid este neglijabilă.
Hidrogenul sulfurat este ușor solubil în apă, o soluție apoasă de H 2 S este un acid foarte slab :
K a \u003d 6,9⋅10 -7 ; pKa = 6,89 .Reacţionează cu alcalii :
(sare medie, cu exces de NaOH) (sare acidă, în raport de 1:1)Hidrogenul sulfurat este un agent reducător puternic . Potențiale redox :
În aer arde cu o flacără albastră:
cu lipsa de oxigen :
(Metoda industrială de producere a sulfului se bazează pe această reacție ).Hidrogenul sulfurat reacționează și cu mulți alți agenți oxidanți , când este oxidat în soluții, se formează sulf liber sau un ion SO 4 2− , de exemplu:
O reacție calitativă la acidul hidrosulfurat și sărurile sale este interacțiunea lor cu sărurile de plumb , în care se formează un precipitat negru de sulfură de plumb , de exemplu [7] :
Când hidrogenul sulfurat trece prin sângele uman , acesta devine negru, deoarece hemoglobina este distrusă, iar fierul , care face parte din ea și dă sângelui o culoare roșie, reacționează cu hidrogenul sulfurat și formează sulfura de fier neagră [7] .
Sărurile acidului hidrosulfuric se numesc sulfuri . Numai metalele alcaline și sulfurile de amoniu sunt foarte solubile în apă . Sulfurile altor metale sunt practic insolubile în apă, ele precipită atunci când în soluții sunt introduse săruri metalice și o sare solubilă a acidului hidrosulfurat, cum ar fi sulfura de amoniu (NH 4 ) 2 S. Multe sulfuri sunt viu colorate.
Hidrosulfurile M + HS și M2 + (HS) 2 sunt, de asemenea, cunoscute pentru toate metalele alcaline și alcalino -pământoase . Hidrosulfurile Ca 2+ și Sr 2+ sunt foarte instabile. Ca săruri ale unui acid slab , sulfurile solubile sunt supuse hidrolizei în soluție apoasă . Hidroliza sulfurilor care conțin metale în stări de oxidare ridicată, sau ai căror hidroxizi sunt baze foarte slabe (de exemplu, Al2S3 , Cr2S3 etc. ) , se desfășoară adesea ireversibil cu precipitarea hidroxidului insolubil .
Sulfurile sunt folosite în tehnologie, cum ar fi semiconductori și fosfori ( sulfură de cadmiu , sulfură de zinc ), lubrifianți ( disulfură de molibden ), etc.
Multe sulfuri naturale sub formă de minerale sunt minereuri valoroase ( pirită , calcopirită , cinabru , molibdenit ).
Un exemplu de oxidare a sulfurilor cu peroxid de hidrogen :
Acidul corespunzător se obține prin dizolvarea hidrogenului sulfurat în apă.
Este primul membru dintr-un număr de polihidrogen sulfuri ( sulfani ) — H 2 S n (s-au izolat polihidrogen sulfuri cu n=1÷8) [8] .
Hidrogenul sulfurat este de utilizare limitată datorită toxicității sale.
Hidrogenul sulfurat endogen este produs în cantități mici de celulele de mamifere și îndeplinește o serie de funcții biologice importante, inclusiv de semnalizare. Este al treilea „ transmițător de gaz ” descoperit (după protoxidul de azot și monoxidul de carbon ).
Hidrogenul sulfurat endogen se formează în organism din cisteină folosind enzimele cistationină-β-sintetază și cistationin-γ-liază. Este un antispastic (relaxează mușchii netezi ) și un vasodilatator , precum oxidul nitric și monoxidul de carbon [9] . De asemenea, pare să fie activ în SNC , unde crește neurotransmisia mediată de NMDA și promovează reținerea memoriei pe termen lung [10] .
Ulterior, hidrogenul sulfurat este oxidat în ion sulfit în mitocondrii folosind enzima tiosulfat reductază. Ionul sulfit este oxidat în continuare la ionul tiosulfat și apoi la ionul sulfat de către enzima sulfit oxidază. Sulfații, ca produs final al metabolismului, sunt excretați prin urină [11] .
Datorită proprietăților similare cu cele ale oxidului de azot (dar fără capacitatea sa de a forma peroxizi prin reacția cu superoxidul ), hidrogenul sulfurat endogen este acum considerat unul dintre factorii importanți care protejează organismul de bolile cardiovasculare [9] . Proprietățile cardioprotectoare cunoscute ale usturoiului sunt asociate cu catabolismul grupărilor polisulfurice ale alicinei la hidrogen sulfurat, iar această reacție este catalizată de proprietățile reducătoare ale glutationului [12] .
Deși atât oxidul nitric (II) NO, cât și hidrogenul sulfurat pot relaxa mușchii și induce vasodilatație , mecanismele lor de acțiune par să fie diferite. În timp ce oxidul nitric activează enzima guanilat ciclaza, hidrogenul sulfurat activează canalele de potasiu sensibile la ATP din celulele musculare netede. Încă nu este clar pentru cercetători modul în care rolurile fiziologice în reglarea tonusului vascular sunt distribuite între oxidul de azot, monoxidul de carbon și hidrogenul sulfurat. Cu toate acestea, există unele dovezi care sugerează că, în condiții fiziologice, oxidul nitric dilată în principal vasele mari, în timp ce hidrogenul sulfurat este responsabil pentru o dilatare similară a vaselor mici de sânge [13] .
Studii recente sugerează o interacțiune intracelulară semnificativă între căile de semnalizare a oxidului de azot și a hidrogenului sulfurat [14] , demonstrând că proprietățile vasodilatatoare, antispastice, antiinflamatorii și citoprotectoare ale acestor gaze sunt interdependente și complementare. În plus, s-a demonstrat că hidrogenul sulfurat este capabil să reacționeze cu S-nitrozotiolii intracelulari, rezultând în formarea celui mai mic S-nitrozotiol posibil, HSNO. Acest lucru sugerează că hidrogenul sulfurat joacă un rol în controlul nivelului conținutului intracelular al S-nitrozotiolilor [15] .
La fel ca oxidul de azot, hidrogenul sulfurat joacă un rol în vasodilatația penisului , care este necesară erecției , ceea ce creează noi oportunități pentru tratamentul disfuncției erectile cu ajutorul anumitor medicamente care cresc producția de hidrogen sulfurat endogen [16] [17] .
În infarctul miocardic , este detectată o deficiență pronunțată de hidrogen sulfurat endogen, care poate avea consecințe adverse pentru vase. [18] Infarctul miocardic duce la necroza mușchiului inimii în zona infarctului prin două mecanisme diferite: unul este creșterea stresului oxidativ și creșterea producției de radicali liberi, iar celălalt este reducerea biodisponibilității vasodilatatoarelor endogene și a „protectorilor” tisulare. de la deteriorarea radicalilor liberi - oxid nitric și hidrogen sulfurat. [19] Creșterea generării de radicali liberi se datorează transportului de electroni nelegați crescut la locul activ al enzimei endoteliale oxid nitric sintazei, enzima responsabilă pentru transformarea L-argininei în oxid nitric. [18] [19] În timpul unui atac de cord, degradarea oxidativă a tetrahidrobiopterinei, un cofactor în producția de oxid nitric, limitează disponibilitatea tetrahidrobiopterinei și, în consecință, limitează capacitatea sintetazei de oxid nitric de a produce NO. [19] Ca rezultat, sintaza oxidului de azot reacţionează cu oxigenul, un alt co-substrat necesar pentru producerea de oxid nitric. Rezultatul este formarea de superoxizi, creșterea producției de radicali liberi și stresul oxidativ intracelular. [18] Deficiența de hidrogen sulfurat agravează și mai mult această situație prin afectarea activității oxidului nitric sintazei prin limitarea activității Akt și inhibarea fosforilării oxidului azot sintaza Akt la locul eNOSS1177 necesar pentru activarea acesteia. [18] [20] În schimb, atunci când hidrogenul sulfurat este deficitar, activitatea Akt este alterată astfel încât Akt fosforilează locul inhibitor al oxidului de azot sintetazei, eNOST495, inhibând și mai mult biosinteza oxidului de azot. [18] [20]
„Terapia cu hidrogen sulfurat” folosește un donor sau un precursor de hidrogen sulfurat, cum ar fi trisulfura de dialil, pentru a crește cantitatea de hidrogen sulfurat din sângele și țesuturile unui pacient cu infarct miocardic. Donatorii sau precursorii hidrogenului sulfurat reduc afectarea miocardică după ischemie și reperfuzie și riscul de complicații ale infarctului miocardic. [18] Niveluri crescute de hidrogen sulfurat în țesuturi și sânge reacționează cu oxigenul conținut în sânge și țesuturi, rezultând formarea sulfanului-sulf, un produs intermediar în care hidrogenul sulfurat este „depozitat”, stocat și transportat către celule. [18] Bazinele de hidrogen sulfurat din țesuturi reacționează cu oxigenul, creșterea conținutului de hidrogen sulfurat din țesuturi activează sintaza oxidului de azot și, prin urmare, crește producția de oxid nitric. [18] Datorită utilizării crescute a oxigenului pentru producerea de oxid nitric, mai puțin oxigen este lăsat să reacționeze cu oxid nitric sintaza endotelială și să producă superoxizi, care este crescut în infarct, rezultând o producție redusă de radicali liberi. [18] În plus, formarea mai mică de radicali liberi reduce stresul oxidativ în celulele musculare netede vasculare, reducând astfel degradarea oxidativă a tetrahidrobiopterinei. [19] Creșterea disponibilității cofactorului de sintetază de oxid nitric, tetrahidrobiopterina, contribuie, de asemenea, la creșterea producției de oxid nitric în organism. [19] În plus, concentrațiile mai mari de hidrogen sulfurat cresc în mod direct activitatea oxidului nitric sintazei prin activarea Akt, rezultând fosforilarea crescută a situsului de activare eNOSS1177 și fosforilarea scăzută a situsului inhibitor al eNOST495. [18] [20] Această fosforilare duce la o creștere a activității catalitice a sintetazei de oxid nitric, ceea ce duce la o conversie mai eficientă și mai rapidă a L-argininei în oxid nitric și la o creștere a concentrației de oxid nitric. [18] [20] Creșterea concentrației de oxid nitric crește activitatea guanilat-ciclazei solubile, care, la rândul său, duce la o creștere a formării cGMP de guanozin monofosfat ciclic din GTP . [21] O creștere a nivelului de GMP ciclic duce la o creștere a activității proteinei kinazei G (PKG). [22] Și protein kinaza G duce la o scădere a nivelului de calciu intracelular în mușchii netezi ai pereților vaselor de sânge, ceea ce duce la relaxarea acestora și la creșterea fluxului sanguin în vase. [22] În plus, protein kinaza G limitează, de asemenea, proliferarea celulelor musculare netede în peretele vasului, reducând astfel îngroșarea intimei vasculare. În cele din urmă, „terapia cu hidrogen sulfurat” duce la o scădere a dimensiunii zonei de infarct. [18] [21]
În boala Alzheimer, nivelul de hidrogen sulfurat din creier este redus drastic. [23] Într-un model de șobolan al bolii Parkinson , concentrația de hidrogen sulfurat în creierul șobolanilor a fost, de asemenea, redusă, iar introducerea de donatori sau precursori de hidrogen sulfurat la șobolani a îmbunătățit starea animalelor până când simptomele au dispărut complet. [24] În trisomia 21 (sindromul Down), în contrast, organismul produce o cantitate în exces de hidrogen sulfurat. [11] Hidrogenul sulfurat endogen este, de asemenea, implicat în patogeneza diabetului de tip 1 . Celulele beta din pancreasul diabeticilor de tip 1 produc cantități excesive de hidrogen sulfurat, ceea ce duce la moartea acestor celule și la scăderea secreției de insulină de către celulele vecine, încă vii. [13]
În 2005, s-a demonstrat că un șoarece poate fi plasat într-o stare de aproape anabioză : hipotermie artificială prin expunerea acestuia la concentrații scăzute de hidrogen sulfurat (81 ppm) în aerul inhalat. Respirația animalelor a încetinit de la 120 la 10 respirații pe minut, iar temperatura corpului lor a scăzut de la 37 de grade Celsius la doar 2 grade Celsius peste temperatura ambiantă (adică, efectul a fost ca și cum un animal cu sânge cald a devenit brusc cu sânge rece) . Șoarecii au supraviețuit acestei proceduri timp de [25]ore fără efecte adverse asupra sănătății, tulburări de comportament sau orice afectare a organelor6 [26] .
Un proces similar, cunoscut sub numele de hibernare sau „hibernare”, are loc în mod natural la multe specii de mamifere , precum și la broaște râioase , dar nu și la șoarece (deși șoarecele poate intra în stupoare când nu mănâncă mult timp). S-a demonstrat că în timpul „hibernării” producția de hidrogen sulfurat endogen la acele animale care hibernează crește semnificativ. Teoretic, dacă ar fi posibil ca hibernarea indusă de hidrogen sulfurat să funcționeze la fel de eficient la oameni, ar putea fi foarte utilă în practica clinică pentru salvarea vieții pacienților care au fost grav răniți sau au suferit hipoxie severă, atacuri de cord, accident vascular cerebral, precum și cât pentru conservarea organelor donatoare. În 2008, s-a demonstrat că hipotermia indusă de hidrogen sulfurat timp de 48 de ore la șobolani poate reduce gradul de afectare a creierului cauzat de accidentul vascular cerebral experimental sau de leziuni cerebrale [27] .
Hidrogenul sulfurat se leagă de citocrom oxidaza C și, prin urmare, împiedică legarea oxigenului de aceasta, ceea ce duce la o încetinire bruscă a metabolismului, dar în cantități mari „paralizează” respirația celulară și duce la „sufocare” la nivel celular – la hipoxie celulară. Atât la oameni, cât și la animale, toate celulele corpului produc în mod normal o anumită cantitate de hidrogen sulfurat. O serie de cercetători au sugerat că, pe lângă alte roluri fiziologice, hidrogenul sulfurat este folosit și de organism pentru autoreglarea naturală a ratei metabolice (activitate metabolică), a temperaturii corpului și a consumului de oxigen, ceea ce poate explica cele descrise mai sus. debutul hibernării la șoareci și șobolani la concentrații ridicate de hidrogen sulfurat, precum și o creștere a concentrației acesteia în timpul hibernării fiziologice la animale [28] .
Cu toate acestea, două studii recente ridică îndoieli că acest efect de hibernare și inducerea hipometabolismului cu hidrogen sulfurat poate fi realizat la animalele mai mari. De exemplu, un studiu din 2008 nu a reușit să reproducă același efect la porci, conducând cercetătorii să concluzioneze că efectul observat la șoareci nu este observat la animalele mai mari [29] . În mod similar, un alt articol notează că efectul de inducere a hipometabolismului și hibernarii cu hidrogen sulfurat, care este ușor de realizat la șoareci și șobolani, nu poate fi atins la oi [30] .
În februarie 2010, omul de știință Mark Roth a declarat, în cadrul unei conferințe, că hipotermia indusă de hidrogen sulfurat la oameni a trecut de studiile clinice de fază I [31] . Cu toate acestea, decizia de a efectua studii clinice suplimentare pe pacienți cu infarct a fost retrasă de către compania Ikaria fondată de acesta în august 2011, chiar înainte de începerea recrutării participanților la studiu, fără a explica motivele cu referire la „decizia companie” [32] [33] .
Foarte toxic. Inhalarea aerului cu un conținut scăzut de hidrogen sulfurat provoacă amețeli , dureri de cap , greață , vărsături , iar cu o concentrație semnificativă duce la comă , convulsii , edem pulmonar și moarte. La concentrații mari, o singură inhalare poate provoca moartea instantanee . Atunci când inhalează aer cu concentrații scăzute, o persoană se adaptează rapid la mirosul neplăcut de „ouă putrezite” și încetează să se mai simtă. Există un gust metalic dulceag în gură [34] .
La inhalarea aerului cu o concentrație mare din cauza paraliziei nervului olfactiv, mirosul de hidrogen sulfurat încetează aproape imediat să se mai simtă.
Pragul de miros pentru hidrogen sulfurat (concentrații la care începe să se simtă un miros) conform Organizației Mondiale a Sănătății (Orientări privind calitatea aerului pentru Europa) este de 0,007 mg/m³.
În Federația Rusă, concentrația maximă admisă unică de hidrogen sulfurat în aerul atmosferic (MACm.r.) este stabilită la nivelul pragului de miros și este de 0,008 mg/m³.
Concentrațiile de hidrogen sulfurat din aer, la care încep reacțiile reversibile la populațiile sensibile, sunt semnificativ peste pragul de miros.
În liniile directoare ale Organizației Mondiale a Sănătății privind calitatea aerului pentru Europa, valoarea recomandată la care pot apărea primele efecte reversibile ale expunerii la hidrogen sulfurat (iritarea ochilor) este de 0,15 mg/m³ - de 18,75 ori pragul de miros. Potrivit unui raport separat al OMS privind studiile efectelor hidrogenului sulfurat asupra sănătății publice, o reacție reversibilă la populațiile sensibile (astmatici și alergii) începe la o concentrație de 2,8 mg/m³, care este de 350 de ori mai mare decât pragul de miros.
Dicționare și enciclopedii |
| |||
---|---|---|---|---|
|