Сульфид - Sulfide

Эта статья посвящена аниону серы в целом. Для органического соединения, также называемого сульфидом, см. Тиоэфир . Для использования в других целях, см Сульфид (значения) .
Сульфид
Формула сульфида
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Сульфид (2-) (добавка), рекомендуемое название
Сульфандиид (заместитель), не часто, редко используется, иногда генерируется автоматическим программным обеспечением номенклатуры в органической химии
Идентификаторы
3D модель ( JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
UNII
  • ИнЧИ = 1С / С / q-2 проверитьY
    Ключ: UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N проверитьY
  • [S--]
Характеристики
S2−
Молярная масса 32,06  г · моль -1
Конъюгированная кислота Бисульфид
Родственные соединения
Другие анионы
оксид
селенид
теллурид
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Сульфид ( британский английский и сульфид ) является неорганическим анионом из серы с химической формулой S 2- или соединение , содержащее один или более S 2- ионов. Растворы сульфидных солей агрессивны. Сульфид также относится к химическим соединениям большого семейства неорганических и органических соединений , например сульфиду свинца и диметилсульфиду . Сероводород (H 2 S) и бисульфид (SH - ) - кислоты, сопряженные с сульфидом.

Химические свойства

Сульфид-ион S 2- не существует в водных щелочных растворах Na 2 S. Вместо этого сульфид превращается в гидросульфид:

S 2− + H 2 O → SH - + ОН -

При обработке кислотой сульфидные соли превращаются в сероводород :

S 2− + H + → SH -
SH - + H + → H 2 S

Окисление сульфида - сложный процесс. В зависимости от условий окисление может давать элементарную серу, полисульфиды , политионаты , сульфит или сульфат . Сульфиды металлов реагируют с галогенами с образованием серы и солей металлов.

8 MgS + 8 I 2 → S 8 + 8 MgI 2

Производные металлов

Водные растворы катионов переходных металлов реагируют с источниками сульфидов (H 2 S, NaHS, Na 2 S) с осаждением твердых сульфидов. Такие неорганические сульфиды обычно имеют очень низкую растворимость в воде, и многие из них относятся к минералам с таким же составом (см. Ниже). Одним из известных примеров является ярко-желтый вид CdS или « желтый кадмий ». Черный налет на стерлинговом серебре - это Ag 2 S. Такие частицы иногда называют солями. Фактически, связь в сульфидах переходных металлов является сильно ковалентной, что обуславливает их полупроводниковые свойства, которые, в свою очередь, связаны с глубокими цветами. Некоторые из них имеют практическое применение в качестве пигментов, солнечных элементов и катализаторов. Гриб Aspergillus niger играет роль в солюбилизации сульфидов тяжелых металлов.

Геология

Основная статья: сульфидный минерал

Многие важные металлические руды представляют собой сульфиды. Значительные примеры включают в себя: аргентит ( серебро сульфида), киноварь ( ртуть сульфидных), галенит ( свинец сульфида), молибденит ( молибден сульфида), пентландитовый ( никель - сульфидных), Реальгар ( мышьяк сульфид), и антимонит ( сурьма ), сфалерит ( цинк сульфида ) и пирит ( железный дисульфид), и халькопирит ( железо - медь сульфид).

Коррозия, вызванная сульфидом

Растворенные свободные сульфиды (H 2 S, HS - и S 2- ) являются очень агрессивными веществами для коррозии многих металлов, таких как сталь, нержавеющая сталь и медь. Сульфиды, присутствующие в водном растворе, ответственны за коррозионное растрескивание стали под напряжением (SCC), которое также известно как сульфидное растрескивание под напряжением . Коррозия является серьезной проблемой во многих промышленных установках, перерабатывающих сульфиды: мельницы по производству сульфидной руды, глубокие нефтяные скважины , трубопроводы, транспортирующие закисленную нефть , фабрики по производству крафт-бумаги .

Микробиологическая коррозия (MIC) или биогенная сульфидная коррозия также вызываются сульфатредуцирующими бактериями, производящими сульфид, который выделяется в воздух и окисляется в серной кислоте сероокисляющими бактериями. Биогенная серная кислота вступает в реакцию с канализационными материалами и, как правило, вызывает потерю массы, растрескивание канализационных труб и, в конечном итоге, обрушение конструкции. Такое ухудшение состояния является серьезным процессом, влияющим на канализационные системы во всем мире и приводящим к очень высоким затратам на восстановление.

Окисление сульфида также может образовывать тиосульфат ( S
2О2-
3) промежуточный компонент, ответственный за серьезные проблемы точечной коррозии стали и нержавеющей стали, в то время как среда также подкисляется за счет производства серной кислоты, когда окисление более продвинуто.

Органическая химия

В органической химии «сульфид» обычно относится к связи C – S – C, хотя термин тиоэфир менее неоднозначен. Например, диметилсульфид тиоэфира представляет собой CH 3 –S – CH 3 . Полифениленсульфид (см. Ниже) имеет эмпирическую формулу C 6 H 4 S. Иногда термин сульфид относится к молекулам, содержащим функциональную группу –SH . Например, метилсульфид может означать CH 3 –SH. Предпочтительным дескриптором для таких SH-содержащих соединений является тиол или меркаптан, то есть метантиол или метилмеркаптан.

Дисульфиды

Путаница возникает из-за разных значений термина « дисульфид ». Дисульфид молибдена (MoS 2 ) состоит из отдельных сульфидных центров в ассоциации с молибденом в формальной степени окисления +4 (то есть Mo 4+ и два S 2- ). Дисульфид железа ( пирит , FeS 2 ), с другой стороны, состоит из S2-
2или - S – S - дианион в ассоциации с двухвалентным железом в формальной степени окисления +2 (ион двухвалентного железа: Fe 2+ ). Диметилдисульфид имеет химическое связывание CH 3 –S – S – CH 3 , тогда как сероуглерод не имеет связи S – S, будучи S = ​​C = S (аналог линейной молекулы CO 2 ). Чаще всего в химии серы и в биохимии термин дисульфид обычно приписывается серному аналогу пероксидной связи –O – O–. Дисульфид связь (-S-S-) играет главную роль в конформации белков , а в каталитической активности ферментов .

Примеры

Формула Точка плавления (° C) Точка кипения (° C) Количество CAS
H 2 S Сероводород - очень токсичный и едкий газ, с характерным запахом «тухлого яйца». -85,7 −60,20 7783-06-4
CdS Сульфид кадмия можно использовать в фотоэлементах . 1750 г. 1306-23-6
Полисульфид кальция (« известковая сера ») - традиционный фунгицид в садоводстве .
CS 2 Сероуглерод является предшественником сероорганических соединений. −111,6 46 75-15-0
PbS Сульфид свинца используется в инфракрасных датчиках. 1114 1314-87-0
МоС 2 Дисульфид молибдена , минерал молибденит , используется в качестве катализатора для удаления серы из ископаемого топлива; также как смазка для применения в условиях высоких температур и высокого давления. 1317-33-5
Cl – CH 2 CH 2 –S – CH 2 CH 2 –Cl Серный иприт (горчичный газ) - это сероорганическое соединение (тиоэфир), которое использовалось в качестве химического оружия во время Первой мировой войны. 13–14 217 505-60-2
Ag 2 S Сульфид серебра является компонентом потускнения серебра . 21548-73-2
Na 2 S Сульфид натрия в виде гидрата используется в производстве крафт- бумаги и в качестве предшественника сероорганических соединений . 920 1180 1313-82-2
ZnS Сульфид цинка используется для изготовления линз и других оптических устройств в инфракрасной части спектра . ZnS, легированный серебром, используется в альфа-детекторах, в то время как сульфид цинка со следами меди находит применение в фотолюминесцентных полосах для аварийного освещения и светящихся циферблатах часов. 1185 1314-98-3
C 6 H 4 S Полифениленсульфид - это полимер, обычно называемый «сульфар». Его повторяющиеся звенья связаны вместе сульфидными (тиоэфирными) связями. 26125-40-6
25212-74-2
SeS 2 Дисульфид селена - это противогрибковое средство, используемое в препаратах против перхоти, таких как Selsun Blue . Присутствие высокотоксичного селена в продуктах здравоохранения и косметики представляет собой общую проблему для здоровья и окружающей среды. <100 7488-56-4
FeS 2 Пирит, известный как «золото дураков» , является обычным минералом. 600 1317-66-4

Подготовка

Сульфидные соединения можно получить несколькими способами:

  1. Прямое сочетание элементов:
    Пример: Fe ( s ) + S ( s ) → FeS ( s )
  2. Восстановление сульфата:
    Пример: MgSO 4 ( с ) + 4С ( ы ) → MgS ( ы ) + 4CO ( г )
  3. Осаждение нерастворимого сульфида:
    Пример: М 2+ + Н 2 S ( г ) → MS ( ы ) + 2H + ( водн )

Безопасность

Многие сульфиды металлов настолько нерастворимы в воде, что, вероятно, не очень токсичны. Некоторые сульфиды металлов при воздействии сильной минеральной кислоты , в том числе желудочной кислоты , выделяют токсичный сероводород .

Органические сульфиды легко воспламеняются. При сгорании сульфида образуется газообразный диоксид серы (SO 2 ).

Сероводород, некоторые его соли и почти все органические сульфиды имеют сильный гнилостный запах; гниющая биомасса высвобождает их.

Номенклатура

Систематические названия сульфандиид и сульфид (2-) , действительные названия IUPAC , определяются согласно заместительной и аддитивной номенклатуре, соответственно. Однако название сульфид также используется в номенклатуре композиций ИЮПАК, которая не принимает во внимание природу вовлеченного связывания. Примеры такого наименования включают дисульфид селена и сульфид титана, которые не содержат сульфид-ионы.

использованная литература

внешние ссылки