Сероводоро́д (серни́стый водоро́д, сульфи́д водоро́да, дигидросульфи́д) — бесцветный газ со сладковатым вкусом, имеющий запах протухших куриных яиц. Бинарное химическое соединение водорода и серы. Химическая формула — H2S. Плохо растворим в воде, хорошо — в этаноле. Ядовит. При больших концентрациях взаимодействует со многими металлами. Огнеопасен. Концентрационные пределы воспламенения в смеси с воздухом составляют 4,5—45 % сероводорода. Используется в химической промышленности для синтеза некоторых соединений, получения элементарной серы, серной кислоты, сульфидов. Сероводород также используют в лечебных целях, например, в сероводородных ваннах.
Химические свойства
Собственная ионизация жидкого сероводорода ничтожно мала. В воде сероводород мало растворим, водный раствор H2S является очень слабой кислотой:
H2S = HS- + H+
Ka = 6,9·10−7 моль/л; pKa = 6,89.л
Реагирует со щелочами:
H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O
(средняя соль, при избытке NaOH)
H2S + NaOH = NaHS + H2O
(кислая соль, при отношении 1:1)
Сероводород — сильный восстановитель. Окислительно-восстановительные потенциалы:
S + 2e- = S2- (Eh= -0,444B)
S + 2H+ +2e- = H2S (Eh = -0,144B)
В воздухе горит синим пламенем:
2H2S + 3O3 = 2H2O + 2SO2
при недостатке кислорода:
2H2S + O2 = 2S + 2H2O
(на этой реакции основан промышленный способ получения серы).
Сероводород реагирует также со многими другими окислителями, при его окислении в растворах образуется свободная сера или ион SO42−, например:
3H2S +4HClO3 = 3H2SO4 + 4HCl
2H2S + SO2 = 2H2O + 3S
Качественной реакцией на сероводород, сероводородную кислоту и её соли является их взаимодействие с солями свинца, при котором образуется чёрный осадок сульфида свинца, например
Применение Сероводород из-за своей токсичности находит ограниченное применение.
В аналитической химии сероводород и сероводородная вода используются как реагенты для осаждения тяжёлых металлов, сульфиды которых очень слабо растворимы.
В медицине — в составе природных и искусственных сероводородных ванн, а также в составе некоторых минеральных вод.
Сероводород применяют для получения серной кислоты, элементной серы, сульфидов.
Используют в органическом синтезе для получения тиофена и меркаптанов.
В последние годы рассматривается возможность использования сероводорода, накопленного в глубинах Чёрного моря, в качестве энергетического (сероводородная энергетика) и химического сырья.
Ядовитость сероводорода часто недооценивают и работы с ним ведут без соблюдения достаточных мер предосторожности. Между тем уже 0,1 % Н2S 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 Н2S обусловливает общее ухудшение самочувствия, исхудание, появление головных болей и т.д. Предельно допустимой концентрацией Н2S в воздухе производственных помещений считается 0,01 мг/л.
Полисульфиды — многосернистые соединения общей формулы Me2Sn, например, полисульфид аммония (NH4)2Sn. В структуре этих соединений имеются (димерные/полимерные) цепи атомов —S—S(n)—S—.
Известны многочисленные полисульфиды водорода, общей формулы H2Sn, где n меняется от 2 до 23. Это желтые маслянистые жидкости, по мере увеличения содержания серы, окраска изменяется от желтой до красной.
Полисульфиды щелочных металлов образуются при взаимодействии элементарной серы с соответствующим сульфидом (при сплавлении или
Na2S + S = Na2S2
в концентрированном растворе):
Na2S + 2S = Na2S3
Na2S + 3S = Na2S4
Na2S +4S = Na2S5
Na2S +5 S = Na2S6
Na2S + 6S = Na2S7
Na2S + 7S = Na2S8
Обычно в молекулах полисульфидов число атомов серы изменяется от 2 до 8, известно лишь одно соединение с n = 9, это (NH4)2S9. Наиболее распространены полисульфиды с двумя атомами серы. Эти полисульфиды можно рассматривать как аналоги соответствующих пероксидов. Для полисульфидов, подобно пероксидам, характерны окислительные и восстановительные свойства:
Na2S2 + SnS = SnS2 + Na2S
(S22− — окислитель)
(NH4)2S2 + SnS = ((NH4)2S2 SnS3
4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2
(S22− — восстановитель)
При взаимодействии с кислотами разлагаются с образованием сульфанов, серы и H2S. Также как и пероксиды, персульфиды способны диспропорционировать:
Na2S2 = Na2S +S
(S22− — окислитель, восстановитель)
2FeS2 = FeS + 2S
(аналогично)
Присоединение серы к солям синильной кислоты лучше всего протекает при действии на них легко отдающего S полисульфида аммония по схеме (для двусернистого аммония):
KCN + (NH4)2S2 = KNCS + (NH4)2S
Применение Полисульфиды используют в аналитической химии для разделения элементов, в производстве некоторых каучуков (полисульфидные каучуки — тиоколы) и др.
Полисульфиды аммония (NH4)2Sn (n = 2…9…) применяются для воронения стали. Смесью полисульфидов натрия (Na2Sn; в старину ее называли «серная печень») с давних времён пользуются в кожевенной промышленности для удаления волоса со шкур. Серную печень для этой цели готовят сплавлением серы с содой. Получающаяся зеленовато-коричневая масса растворяется в воде с сильнощёлочной реакцией и при стоянии раствора постепенно разлагается с выделением сероводорода (и дисероводорода). Некоторые органические производные персульфидного типа находят применение в качестве горючего твёрдых реактивных топлив.
