Sulfuro de hidrógeno

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sulfuro de hidrógeno
General
Nombre sistemático	sulfuro de hidrógeno
nombres tradicionales	sulfuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno
química fórmula	H 2 S
Rata. fórmula	H 2 S
Propiedades físicas
Estado	gas
Masa molar	34,082 g/ mol
Densidad	1,5206 (n.o.)g/litro
Energía de ionización	10,46 ± 0,01 eV [3]
Propiedades termales
La temperatura
•  fusión	-82,30 ºC
•  hirviendo	-60,28°C
Límites explosivos	4 ± 1 % vol. [3]
triple punto	187,61 K (-85,54 °C), 0,0232 MPa [1]
Punto crítico	373,6 (100,45 °C), 9,007 MPa, 67,4 cm³/mol [2]
Presion de vapor	17,6 ± 0,1 atmósferas [3]
Propiedades químicas
Constante de disociación ácida	6,89, 19±2
Solubilidad
• en agua	0,025 (40°C)
Clasificación
registro número CAS	7783-06-4
PubChem	402
registro Número EINECS	231-977-3
SONRISAS	S
InChI	PulgI=1S/H2S/h1H2RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N
RTECS	MX1225000
CHEBI	16136
un numero	1053
ChemSpider	391
La seguridad
LD 50	713 ppm (rata, 1 hora) 673 ppm (ratón, 1 hora) 634 ppm (ratón, 1 hora) 444 ppm (rata, 4 horas) 600 ppm (humano, 30 min) 800 ppm (humano, 5 min.)
Toxicidad	Altamente tóxico, SDYAV
Iconos del BCE
NFPA 704	cuatro cuatro 0punto de interés
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
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El sulfuro de hidrógeno ( sulfuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno, dihidrosulfuro) es un gas  incoloro con un sabor dulce, que proporciona un olor fuerte desagradable característico de huevos podridos (carne podrida). Compuesto químico binario de hidrógeno y azufre . Fórmula química - H 2 S. Poco soluble en agua, bien - en etanol . Tóxico en altas concentraciones. Inflamable. Los límites de concentración de ignición en una mezcla con aire son 4.5-45% de sulfuro de hidrógeno. Utilizado en la industria química para la síntesis de determinados compuestos, obteniendo azufre elemental , ácido sulfúrico , sulfuros . El sulfuro de hidrógeno también se usa con fines medicinales, como en los baños de sulfuro de hidrógeno [4] .

Estar en la naturaleza

Rara vez se encuentra en la naturaleza en la composición de gases de petróleo asociados , gas natural , gases volcánicos , disueltos en aguas naturales (por ejemplo, en el Mar Negro , las capas de agua ubicadas a más de 150-200 m contienen sulfuro de hidrógeno disuelto). Se forma durante la descomposición de las proteínas que contienen los aminoácidos metionina y/o cisteína que contienen azufre . Una pequeña cantidad de sulfuro de hidrógeno se encuentra en los gases intestinales de humanos y animales.

Propiedades físicas

Térmicamente estable (a temperaturas superiores a 400 °C, se descompone en sustancias simples  - S y H 2 ). La molécula de sulfuro de hidrógeno tiene forma curva, por lo que es polar (μ = 0,102 D). A diferencia del agua, el sulfuro de hidrógeno no forma enlaces de hidrógeno , por lo que el sulfuro de hidrógeno no se licua en condiciones normales. Una solución de sulfuro de hidrógeno en agua es un ácido hidrosulfúrico muy débil.

Pasa al estado superconductor a una presión de unos 100 GPa (1 millón de atmósferas). En este caso, la temperatura de transición superconductora comienza a aumentar bruscamente a presiones superiores a 150 GPa y alcanza los 150 K (–120°C) a presiones del orden de 200 GPa. Esto condujo al descubrimiento de una fase estable de un compuesto de azufre e hidrógeno, que en el momento del descubrimiento tenía una temperatura de transición superconductora récord de 203 K (-70 °C) a una presión de 150 GPa. En esta fase, la fórmula química de la sustancia se acerca más a H 3 S [5] .

• Dependencia de la temperatura crítica a la que el sulfuro de hidrógeno H 2 S y su isotopólogo D 2 S pasan al estado superconductor de la presión [6]

• Dependencia de la presión de la temperatura crítica a la que el hidruro de azufre H x S y el deuteruro de azufre D x S, que se encuentran en la fase óptima, pasan al estado superconductor [6]

Propiedades químicas

La ionización intrínseca del sulfuro de hidrógeno líquido es insignificante.

El sulfuro de hidrógeno es ligeramente soluble en agua, una solución acuosa de H 2 S es un ácido muy débil :

Ka \ u003d 6.9⋅10 -7  ; pKa = 6,89 .

Reacciona con los álcalis :

(sal mediana, con exceso de NaOH) (sal ácida, en una proporción de 1:1)

El sulfuro de hidrógeno es un fuerte agente reductor . Potenciales redox :

En el aire arde con una llama azul:

con falta de oxígeno :

(El método industrial para producir azufre se basa en esta reacción ).

El sulfuro de hidrógeno también reacciona con muchos otros agentes oxidantes , cuando se oxida en soluciones, se forma azufre libre o un ion SO 4 2− , por ejemplo:

Una reacción cualitativa del ácido hidrosulfhídrico y sus sales es su interacción con las sales de plomo , en la que se forma un precipitado negro de sulfuro de plomo , por ejemplo [7] :

Cuando el sulfuro de hidrógeno pasa a través de la sangre humana , se vuelve negro, porque la hemoglobina se destruye y el hierro , que forma parte de ella y le da a la sangre un color rojo, reacciona con el sulfuro de hidrógeno y forma sulfuro de hierro negro [7] .

Sulfuros

Las sales del ácido hidrosulfúrico se denominan sulfuros . Sólo los sulfuros de metales alcalinos y de amonio son altamente solubles en agua . Los sulfuros de otros metales son prácticamente insolubles en agua, precipitan cuando se introducen en soluciones sales metálicas y una sal soluble de ácido hidrosulfuro, como el sulfuro de amonio (NH 4 ) 2 S. Muchos sulfuros tienen colores brillantes.

Los hidrosulfuros M + HS y M 2+ (HS) 2 también se conocen para todos los metales alcalinos y alcalinotérreos . Los hidrosulfuros Ca 2+ y Sr 2+ son muy inestables. Como sales de un ácido débil, los sulfuros solubles sufren hidrólisis en solución acuosa . La hidrólisis de sulfuros que contienen metales en altos estados de oxidación, o cuyos hidróxidos son bases muy débiles (por ejemplo, Al 2 S 3 , Cr 2 S 3 , etc.), a menudo procede de forma irreversible con precipitación de hidróxido insoluble.

Los sulfuros se utilizan en tecnología, como semiconductores y fósforos ( sulfuro de cadmio , sulfuro de zinc ), lubricantes ( disulfuro de molibdeno ), etc.

Muchos sulfuros naturales en forma de minerales son minerales valiosos ( pirita , calcopirita , cinabrio , molibdenita ).

Un ejemplo de oxidación de sulfuro con peróxido de hidrógeno :

Conseguir

El ácido correspondiente se obtiene disolviendo sulfuro de hidrógeno en agua.

• La interacción de ácidos diluidos con sulfuros:

• La interacción del sulfuro de aluminio con el agua (esta reacción se distingue por la pureza del sulfuro de hidrógeno resultante) :

• Fusión de parafina con azufre.

Compuestos genéticamente relacionados con el sulfuro de hidrógeno

Es el primer miembro de varios sulfuros de polihidrógeno ( sulfanos ) — H 2 S n (se han aislado sulfuros de polihidrógeno con n=1÷8) [8] .

Aplicación

El sulfuro de hidrógeno tiene un uso limitado debido a su toxicidad.

• En química analítica , el sulfuro de hidrógeno y el agua sulfurada de hidrógeno se utilizan como reactivos para la precipitación de metales pesados , cuyos sulfuros son muy poco solubles.
• En medicina, como parte de baños de sulfuro de hidrógeno naturales y artificiales , así como en la composición de algunas aguas minerales.
• El sulfuro de hidrógeno se utiliza para producir ácido sulfúrico , azufre elemental, sulfuros .
• Utilizado en síntesis orgánica para la obtención de tiofeno y mercaptanos .
• En los últimos años, se ha considerado la posibilidad de utilizar el sulfuro de hidrógeno acumulado en las profundidades del Mar Negro como energía (energía del sulfuro de hidrógeno ) y como materia prima química.

Rol biológico

normales

El sulfuro de hidrógeno endógeno es producido en pequeñas cantidades por las células de los mamíferos y realiza una serie de funciones biológicas importantes, incluida la señalización. Es el tercer " transmisor de gas " descubierto (después del óxido nitroso y el monóxido de carbono ).

El sulfuro de hidrógeno endógeno se forma en el cuerpo a partir de la cisteína utilizando las enzimas cistationina-β-sintetasa y cistationina-γ-liasa. Es un antiespasmódico (relaja los músculos lisos ) y un vasodilatador , como el óxido nítrico y el monóxido de carbono [9] . También parece ser activo en el SNC , donde aumenta la neurotransmisión mediada por NMDA y promueve la retención de la memoria a largo plazo [10] .

Posteriormente, el sulfuro de hidrógeno se oxida a iones de sulfito en las mitocondrias utilizando la enzima tiosulfato reductasa. El ion sulfito se oxida aún más al ion tiosulfato y luego al ion sulfato por la enzima sulfito oxidasa. Los sulfatos, como producto final del metabolismo, se excretan en la orina [11] .

Debido a propiedades similares a las del óxido nítrico (pero sin su capacidad para formar peróxidos al reaccionar con el superóxido ), el sulfuro de hidrógeno endógeno ahora se considera uno de los factores importantes que protegen al cuerpo de las enfermedades cardiovasculares [9] . Las conocidas propiedades cardioprotectoras del ajo están asociadas con el catabolismo de los grupos polisulfuro de la alicina a sulfuro de hidrógeno, y esta reacción es catalizada por las propiedades reductoras del glutatión [12] .

Aunque tanto el óxido nítrico (II) NO como el sulfuro de hidrógeno pueden relajar los músculos e inducir vasodilatación , sus mecanismos de acción parecen ser diferentes. Mientras que el óxido nítrico activa la enzima guanilato ciclasa, el sulfuro de hidrógeno activa los canales de potasio sensibles al ATP en las células del músculo liso. Todavía no está claro para los investigadores cómo se distribuyen los roles fisiológicos en la regulación del tono vascular entre el óxido nítrico, el monóxido de carbono y el sulfuro de hidrógeno. Sin embargo, hay algunas pruebas que sugieren que, en condiciones fisiológicas, el óxido nítrico dilata principalmente los vasos sanguíneos grandes, mientras que el sulfuro de hidrógeno es responsable de una dilatación similar de los vasos sanguíneos pequeños [13] .

Estudios recientes sugieren una interacción intracelular significativa entre las vías de señalización del óxido nítrico y el sulfuro de hidrógeno [14] , lo que demuestra que las propiedades vasodilatadoras, antiespasmódicas, antiinflamatorias y citoprotectoras de estos gases son interdependientes y complementarias. Además, se ha demostrado que el sulfuro de hidrógeno puede reaccionar con los S-nitrosotioles intracelulares, lo que da como resultado la formación del S-nitrosotiol más pequeño posible, HSNO. Esto sugiere que el sulfuro de hidrógeno desempeña un papel en el control del nivel de contenido intracelular de S-nitrosotioles [15] .

Al igual que el óxido nítrico, el sulfuro de hidrógeno juega un papel en la vasodilatación del pene , que es necesaria para la erección , lo que crea nuevas oportunidades para el tratamiento de la disfunción eréctil con la ayuda de ciertos medicamentos que aumentan la producción de sulfuro de hidrógeno endógeno [16] [17] .

En condiciones patológicas

En el infarto de miocardio , se detecta una deficiencia pronunciada de ácido sulfhídrico endógeno, que puede tener consecuencias adversas para los vasos. [18] El infarto de miocardio conduce a la necrosis del músculo cardíaco en el área del infarto a través de dos mecanismos diferentes: uno es el aumento del estrés oxidativo y el aumento de la producción de radicales libres, y el otro es la reducción de la biodisponibilidad de los vasodilatadores endógenos y "protectores" tisulares. del daño de los radicales libres - óxido nítrico y sulfuro de hidrógeno. [19] El aumento de la generación de radicales libres se debe al aumento del transporte de electrones libres en el sitio activo de la enzima óxido nítrico sintasa endotelial, la enzima responsable de convertir la L-arginina en óxido nítrico. [18] [19] Durante un ataque cardíaco, la degradación oxidativa de la tetrahidrobiopterina, un cofactor en la producción de óxido nítrico, limita la disponibilidad de la tetrahidrobiopterina y, en consecuencia, limita la capacidad de la óxido nítrico sintasa para producir NO. [19] Como resultado, la óxido nítrico sintasa reacciona con el oxígeno, otro cosustrato necesario para la producción de óxido nítrico. El resultado de esto es la formación de superóxidos, aumento de la producción de radicales libres y estrés oxidativo intracelular. [18] La deficiencia de sulfuro de hidrógeno agrava aún más esta situación al afectar la actividad de la óxido nítrico sintasa al limitar la actividad de Akt e inhibir la fosforilación de la óxido nítrico sintasa Akt en el sitio eNOSS1177 requerido para su activación. [18] [20] En cambio, cuando el sulfuro de hidrógeno es deficiente, la actividad de Akt se altera de tal manera que Akt fosforila el sitio inhibidor de la óxido nítrico sintasa, eNOST495, lo que inhibe aún más la biosíntesis de óxido nítrico. [18] [20]

La "terapia de sulfuro de hidrógeno" utiliza un donante o precursor de sulfuro de hidrógeno, como el trisulfuro de dialilo, para aumentar la cantidad de sulfuro de hidrógeno en la sangre y los tejidos de un paciente con infarto de miocardio. Los donantes o precursores de ácido sulfhídrico reducen el daño miocárdico tras la isquemia y reperfusión y el riesgo de complicaciones del infarto de miocardio. [18] Los niveles elevados de sulfuro de hidrógeno en los tejidos y la sangre reaccionan con el oxígeno contenido en la sangre y los tejidos, dando como resultado la formación de sulfan-azufre, un producto intermedio en el que el sulfuro de hidrógeno se “almacena”, almacena y transporta a las células. [18] Las piscinas de sulfuro de hidrógeno en los tejidos reaccionan con el oxígeno, aumentando el contenido de sulfuro de hidrógeno en los tejidos activa la óxido nítrico sintasa y, por lo tanto, aumenta la producción de óxido nítrico. [18] Debido al mayor uso de oxígeno para la producción de óxido nítrico, queda menos oxígeno para reaccionar con la óxido nítrico sintasa endotelial y producir superóxidos, que aumenta en el infarto, lo que da como resultado una producción reducida de radicales libres. [18] Además, la menor formación de radicales libres reduce el estrés oxidativo en las células del músculo liso vascular, lo que reduce la degradación oxidativa de la tetrahidrobiopterina. [19] El aumento de la disponibilidad del cofactor de la óxido nítrico sintasa, la tetrahidrobiopterina, también contribuye a aumentar la producción de óxido nítrico en el cuerpo. [19] Además, las concentraciones más altas de sulfuro de hidrógeno aumentan directamente la actividad de la óxido nítrico sintasa a través de la activación de Akt, lo que da como resultado una mayor fosforilación del sitio de activación de eNOSS1177 y una disminución de la fosforilación del sitio de inhibición de eNOST495. [18] [20] Esta fosforilación conduce a un aumento en la actividad catalítica de la óxido nítrico sintasa, lo que conduce a una conversión más eficiente y rápida de L-arginina en óxido nítrico y un aumento en la concentración de óxido nítrico. [18] [20] El aumento de la concentración de óxido nítrico aumenta la actividad de la guanilato ciclasa soluble, lo que, a su vez, conduce a un aumento en la formación de monofosfato de guanosina cíclico cGMP a partir de GTP . [21] Un aumento en el nivel de GMP cíclico conduce a un aumento en la actividad de la proteína quinasa G (PKG). [22] Y la proteína quinasa G conduce a una disminución en el nivel de calcio intracelular en los músculos lisos de las paredes de los vasos sanguíneos, lo que conduce a su relajación y aumenta el flujo sanguíneo en los vasos. [22] Además, la proteína quinasa G también limita la proliferación de células de músculo liso en la pared del vaso, lo que reduce el engrosamiento de la íntima vascular. En última instancia, la "terapia de sulfuro de hidrógeno" conduce a una disminución del tamaño de la zona del infarto. [18] [21]

En la enfermedad de Alzheimer, el nivel de sulfuro de hidrógeno en el cerebro se reduce drásticamente. [23] En un modelo de rata de la enfermedad de Parkinson , la concentración de sulfuro de hidrógeno en el cerebro de las ratas también se redujo, y la introducción de donantes o precursores de sulfuro de hidrógeno en ratas mejoró la condición de los animales hasta que los síntomas desaparecieron por completo. [24] En la trisomía 21 (síndrome de Down), por el contrario, el cuerpo produce una cantidad excesiva de sulfuro de hidrógeno. [11] El sulfuro de hidrógeno endógeno también está implicado en la patogénesis de la diabetes tipo 1 . Las células beta en el páncreas de los diabéticos tipo 1 producen cantidades excesivas de sulfuro de hidrógeno, lo que conduce a la muerte de estas células y a una disminución en la secreción de insulina por parte de las células vecinas aún vivas. [13]

Uso para hibernación y animación suspendida

En 2005, se demostró que se podía colocar a un ratón en un estado cercano a la anabiosis : hipotermia artificial al exponerlo a bajas concentraciones de sulfuro de hidrógeno (81 ppm) en el aire inhalado. La respiración de los animales se hizo más lenta de 120 a 10 respiraciones por minuto, y la temperatura de su cuerpo bajó de 37 grados centígrados a solo 2 grados centígrados por encima de la temperatura ambiente (es decir, el efecto fue como si un animal de sangre caliente de repente se volviera de sangre fría) . Los ratones sobrevivieron a este procedimiento durante [25]horas sin ningún efecto adverso para la salud, alteraciones del comportamiento ni daños en los órganos6 [26] .

Un proceso similar, conocido como hibernación o "hibernación", ocurre naturalmente en muchas especies de mamíferos , así como en sapos , pero no en el ratón (aunque el ratón puede entrar en estupor cuando no come durante mucho tiempo). Se ha demostrado que durante la "hibernación" la producción de sulfuro de hidrógeno endógeno en aquellos animales que hibernan aumenta significativamente. Teóricamente, si fuera posible hacer que la hibernación inducida por sulfuro de hidrógeno funcionara con la misma eficacia en humanos, podría ser muy útil en la práctica clínica para salvar la vida de pacientes que sufrieron lesiones graves o hipoxia severa, ataques cardíacos, accidentes cerebrovasculares, así como en cuanto a la preservación de órganos de donantes. En 2008, se demostró que la hipotermia inducida por sulfuro de hidrógeno durante 48 horas en ratas puede reducir el grado de daño cerebral causado por un accidente cerebrovascular experimental o una lesión cerebral [27] .

El sulfuro de hidrógeno se une a la citocromo oxidasa C y, por lo tanto, evita que el oxígeno se una a ella, lo que conduce a una fuerte desaceleración del metabolismo, pero en grandes cantidades "paraliza" la respiración celular y conduce a la "asfixia" a nivel celular, a la hipoxia celular. Tanto en humanos como en animales, todas las células del cuerpo normalmente producen cierta cantidad de sulfuro de hidrógeno. Varios investigadores han sugerido que, además de otras funciones fisiológicas, el sulfuro de hidrógeno también es utilizado por el cuerpo para la autorregulación natural de la tasa metabólica (actividad metabólica), la temperatura corporal y el consumo de oxígeno, lo que puede explicar lo descrito anteriormente. inicio de la hibernación en ratones y ratas a concentraciones elevadas de sulfuro de hidrógeno, así como un aumento en su concentración durante la hibernación fisiológica en animales [28] .

Sin embargo, dos estudios recientes plantean dudas de que este efecto de hibernación e inducción de hipometabolismo con sulfuro de hidrógeno pueda lograrse en animales más grandes. Por ejemplo, un estudio de 2008 no pudo replicar el mismo efecto en cerdos, lo que llevó a los investigadores a concluir que el efecto observado en ratones no se observa en animales más grandes [29] . De manera similar, otro artículo señala que el efecto de inducir hipometabolismo e hibernación con sulfuro de hidrógeno, que se logra fácilmente en ratones y ratas, no se puede lograr en ovejas [30] .

En febrero de 2010, el científico Mark Roth declaró en una conferencia que la hipotermia inducida por sulfuro de hidrógeno en humanos había superado los ensayos clínicos de fase I [31] . Sin embargo, la decisión de realizar más ensayos clínicos en pacientes con infarto fue retirada por la empresa Ikaria fundada por él en agosto de 2011, incluso antes del inicio del reclutamiento de los participantes del ensayo, sin explicar los motivos con referencia a la "decisión del empresa" [32] [33] .

Toxicología

Muy tóxico. La inhalación de aire con un bajo contenido de sulfuro de hidrógeno provoca mareos , dolor de cabeza , náuseas , vómitos , y con una concentración significativa conduce al coma , convulsiones , edema pulmonar y muerte. En altas concentraciones, una sola inhalación puede causar la muerte instantánea . Al inhalar aire con bajas concentraciones, una persona se adapta rápidamente al desagradable olor a "huevos podridos" y deja de sentirse. Hay un sabor dulzón metálico en la boca [34] .

Al inhalar aire con una alta concentración debido a la parálisis del nervio olfativo, el olor a sulfuro de hidrógeno deja de sentirse casi de inmediato.

El umbral de olor para el sulfuro de hidrógeno (concentraciones a partir de las cuales se empieza a sentir un olor) según la Organización Mundial de la Salud (Pautas de calidad del aire para Europa) es de 0,007 mg/m³.

En la Federación Rusa, la concentración única permisible máxima de sulfuro de hidrógeno en el aire atmosférico (MACm.r.) se establece en el nivel del umbral de olor y es de 0,008 mg/m³.

Las concentraciones de sulfuro de hidrógeno en el aire, a las que comienzan las reacciones reversibles en poblaciones sensibles, están significativamente por encima del umbral del olor.

En las pautas de calidad del aire de la Organización Mundial de la Salud para Europa, el valor recomendado al que pueden ocurrir los primeros efectos reversibles de la exposición al sulfuro de hidrógeno (irritación ocular) es de 0,15 mg/m³, 18,75 veces el umbral del olor. Según un informe separado de la OMS sobre estudios de los efectos del sulfuro de hidrógeno en la salud pública, una reacción reversible en poblaciones sensibles (asmáticos y alérgicos) comienza a una concentración de 2,8 mg/m³, que es 350 veces superior al umbral del olor.

Notas

1. ↑ Fedorov P.I. , Punto triple, 1998 , p. 12
2. ↑ Khazanova N. E. , Critical state, 1990 , p. 543.
3. ↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0337.html
4. ↑ Los beneficios de los baños de sulfuro de hidrógeno
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Enlaces

• Sulfuro de hidrógeno : artículo de la Gran Enciclopedia Soviética . 

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sulfuros inorgánicos

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hermano

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BiS KBiS 2 Bi 2 S 3 BiSI BiSCl

punto de venta

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Tuberculosis

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PaOS

MES 2 MES 3 MES 7 MES 12 MES 2 MES 2 5 _ _

NpS Np 2 S 3 NpOS Np 3 S 5 NpS 3

Pu S Pu 2 O 2 S Pu 2 S 3 Pu S 2

Soy 2 S 3

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