- estructura
- Nomenclatura
- propietats físiques
- estat físic
- pes molecular
- Punt de fusió
- Punt d'ebullició
- densitat
- solubilitat
- propietats químiques
- En solució aquosa
- Reacció amb l'oxigen
- Reacció amb els metalls
- Reacció amb el diòxid de sofre
- Descomposició amb la temperatura
- Ubicació a la natura
- Síntesi en l'organisme dels mamífers
- Obtenció al laboratori o industrialment
- Ús industrial de l'H
- Utilitat o importància de l'H
- sistema cardiovascular
- sistema gastrointestinal
- Sistema nerviós central
- Òrgan de la visió
- Contra l'envelliment
- Potencial curatiu de l'H
- Riscos
- referències
El àcid sulfhídric o sulfur d'hidrogen és un gas format per la unió d'un àtom de sofre (S) i dos àtoms d'hidrogen (H). La seva fórmula química és H 2 S. També se li coneix com a gas sulfhídric. És un gas incolor l'olor es fa evident en els ous podrits.
Està present en els volcans i en les aigües termals sulfuroses, en el gas natural i en el petroli cru. També es forma durant la descomposició anaeròbica (sense oxigen) de la matèria orgànica vegetal i animal. Es produeix de forma natural en l'organisme dels mamífers, mitjançant l'acció de certs enzims sobre la cisteïna, un aminoàcid no essencial.
Fórmula química de l'àcid sulfhídric o sulfur d'hidrogen. SARANPHONG YIMKLAN. Font: Wikimedia Commons.
Les solucions aquoses d'H 2 S són corrosives per a metalls com ara l'acer. El H 2 S és un compost reductor que, a l'reaccionar amb el SO 2, s'oxida a sofre elemental mentre redueix a l'SO 2 també a sofre.
Tot i ser un compost altament tòxic i fatal per a l'ésser humà i animals, des de fa alguns anys s'està estudiant la seva importància en una sèrie de processos importants en l'organisme.
Regula una sèrie de mecanismes relacionats amb la generació de nous vasos sanguinis i amb el funcionament de el cor.
Protegeix les neurones i s'ha pensat en la seva acció contra malalties com el Parkinson i l'Alzheimer.
Per la seva capacitat química reductora pot combatre espècies oxidants actuant així contra l'envelliment cel·lular. A causa d'aquestes raons s'està estudiant la possibilitat de produir fàrmacs que a l'ésser subministrats als pacients el puguin alliberar lentament dins de l'organisme.
Això serviria per tractar patologies com la isquèmia, la diabetis i malalties neurodegeneratives. No obstant això, el mecanisme d'acció i la seva seguretat han de ser encara investigats a profunditat.
estructura
La molècula d'H 2 S és anàloga a la de l'aigua, és a dir, s'assemblen en la seva forma ja que els hidrògens s'ubiquen formant un angle amb el sofre.
Estructura angular de la molècula d'àcid sulfhídric, H 2 S. Bangin. Font: Wikimedia Commons.
El sofre en l'H 2 S posseeix la següent configuració electrònica:
1s 2, 2s 2 2p 6, 3s 2 3p 6, Doncs pren prestat un electró de cada hidrogen per completar la seva capa de valència.
Estructura en 3D de l'àcid sulfhídric. Groc: sofre. Blanc: hidrogen. Benjah-bmm27. Font: Wikimedia Commons.
Nomenclatura
- Àcid sulfhídric
- Sulfur d'hidrogen
- Hidrur de sofre.
propietats físiques
estat físic
Gas incolor d'olor molt desagradable.
pes molecular
34,08 g / mol.
Punt de fusió
-85,60 ºC.
Punt d'ebullició
-60,75 ºC.
densitat
1,1906 g / l.
solubilitat
Moderadament soluble en aigua: 2,77 volums en 1 d'aigua a 20 ºC. Pot desallotjar de la solució aquosa de forma completa sotmetent-la a ebullició.
propietats químiques
En solució aquosa
Quan el sulfur d'hidrogen està en solució aquosa se li assigna el nom d'àcid sulfhídric. És un àcid feble. Posseeix dos protons ionitzables:
H 2 S + H 2 O ⇔ H 3 O + + HS -, K a1 = 8,9 x 10 -8
HS - + H 2 O ⇔ H 3 O + + S 2 -, K a2 ~ 10 -14
El primer protó s'ionitza lleugerament, com es pot deduir de la seva primera constant d'ionització. El segon protó s'ionitza molt poc, però les solucions d'H 2 S contenen una mica de l'anió sulfur S 2 -.
Si la solució d'H 2 S s'exposa a l'aire, l'O 2 s'oxida a l'anió sulfur i precipita sofre:
2 S 2 - + 4 H + + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (1)
En presència de clor Cl 2, brom Br 2 i iode I 2 es forma l'halur d'hidrogen corresponent i sofre:
H 2 S + Br 2 → 2 HBr + S 0 ↓ (2)
Les solucions aquoses d'H 2 S són corrosives, produeixen esquerdes per estrès amb sulfur en acers d'alta duresa. Els productes de corrosió són sulfur de ferro i hidrogen.
Reacció amb l'oxigen
El H 2 S reacciona amb l'oxigen de l'aire i poden ocórrer les següents reaccions:
2 H 2 S + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2 SO 2 (3)
2 H 2 S + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (4)
Reacció amb els metalls
Reacciona amb diversos metalls que desplacen l'hidrogen i es forma el sulfur de l'metall:
H 2 S + Pb → PbS + H 2 ↑ (5)
Reacció amb el diòxid de sofre
En els gasos volcànics són presents l'H 2 S i el SO 2, els quals reaccionen entre si i es forma sofre sòlid:
H 2 S + SO 2 → 2 H 2 O + 3 S 0 ↓ (6)
Descomposició amb la temperatura
El sulfur d'hidrogen no és molt estable, es descompon fàcilment a l'escalfar-se:
H 2 S → H 2 ↑ + S 0 ↓ (7)
Ubicació a la natura
Aquest gas es troba de forma natural en les deus d'aigües termals sulfhídriques o sulfuroses, en els gasos volcànics, en el petroli cru i en el gas natural.
Deu d'aigües sulfuroses. Николай Максимович. Font: Wikimedia Commons.
Quan el petroli (o el gas) conté traces significatives d'H 2 S es diu que és "agre", en contrast a "dolç", que és quan no el conté.
Petites quantitats de H 2 S al petroli o al gas són perjudicials econòmicament pel fet que s'ha d'instal·lar una planta de rentat per a remoure-ho, tant per prevenir la corrosió com per fer que el gas residual sigui segur per a ús domèstic com a combustible.
Es produeix sempre que es descompon la matèria orgànica que conté sofre sota condicions anaeròbiques (absència d'aire), com ara les deixalles humanes, animals i vegetals.
Emissions de H 2 S (color verd blavós) a la costa de Namíbia, fotografiades per la NASA. Aquestes emissions provenen de deixalles orgàniques. NASA 's Earth Observatory. Font: Wikimedia Commons.
Els bacteris presents a la boca i en el tracte gastrointestinal el produeixen a partir dels materials degradables que contenen els vegetals o les proteïnes animals.
La seva olor característica fa que s'adverteixi la seva presència als ous podrits.
El H 2 S també es produeix en certes activitats industrials, com en les refineries de petroli, els forns de coc, les fàbriques de paper, les adoberies i en el processament d'aliments.
Síntesi en l'organisme dels mamífers
El H 2 S endogen es pot produir en els teixits dels mamífers, entre aquests l'ésser humà, per dos camins, un enzimàtic i un no enzimàtic.
El camí no enzimàtic consisteix en la reducció de l'sofre elemental S 0 a H 2 S mitjançant l'oxidació de la glucosa:
2 C 6 H 12 O 6 (glucosa) + 6 S 0 (sofre) + 3 H 2 O → 3 C 3 H 6 O 3 + 6 H 2 S +3 CO 2 (8)
El camí enzimàtic consisteix en la producció d'H 2 S a partir de la L-cisteïna, el qual és un aminoàcid sintetitzat per l'organisme. El procés és assegurat per diversos enzims, com la cistationina-β-sintasa i cistationina-γ-liasa, entre d'altres.
L'àcid sulfhídric ha estat trobat en el cervell de les vaques. Autor: ArtTower. Font: Pixabay.
Obtenció al laboratori o industrialment
El gas hidrogen (H 2) i l'element sofre (S) no reaccionen a temperatures normals ambientals, però per sobre d'aquestes comencen a combinar-se, sent 310 ºC la temperatura òptima.
El procés és però massa lent, per la qual cosa s'utilitzen altres mètodes per obtenir-lo, entre aquests el següent.
Es fan reaccionar sulfurs metàl·lics (com el sulfur ferrós) amb àcids (com el clorhídric) en solució diluïda.
FES + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 S ↑ (9)
D'aquesta manera s'obté el gas H 2 S el qual, donada la seva toxicitat, ha de ser recol·lectat de forma segura.
Ús industrial de l'H
L'emmagatzematge i transport en grans quantitats de l'H 2 S que es separa de el gas natural per rentat amb amines és dificultós, per això s'utilitza el procés Claus per convertir-lo en sofre.
A les refineries petrolieres se separa l'H 2 S de gas natural mitjançant rentat amb amines i després es converteix en sofre. Autor: SatyaPrem. Font: Pixabay.
En aquest procés tenen lloc dues reaccions. A la primera l'H 2 S reacciona amb l'oxigen per donar SO 2, tal com es va esmentar anteriorment (veure reacció 3).
La segona és una reacció catalitzada per òxid de ferro on el SO 2 es redueix i l'H 2 S s'oxida, i els dos produeixen sofre S (veure reacció 6).
D'aquesta forma s'obté sofre el qual pot ser fàcilment emmagatzemat i transportat, així com destinat a múltiples usos.
Utilitat o importància de l'H
El H 2 S endogen és el que es produeix de forma natural en l'organisme com a part de el metabolisme normal en l'ésser humà, mamífers i altres éssers vivents.
Malgrat la seva reputació de llarga data de ser un gas tòxic i verinós associat a la descomposició de la matèria orgànica, diversos estudis recents des de la dècada de l'any 2000 fins al present han determinat que l'H 2 S endogen és un regulador important de certs mecanismes i processos en l'ésser viu.
El H 2 S presenta alta lipofilicidad o afinitat cap els greixos, de manera que creua les membranes cel·lulars amb facilitat, penetrant en tot tipus de cèl·lules.
sistema cardiovascular
En els mamífers l'àcid sulfhídric promou o regula una sèrie de senyals que regulen el metabolisme, la funció cardíaca i la supervivència de la cèl·lula.
Exerceix un efecte poderós en el cor, vasos sanguinis i elements circulants de la sang. Modula el metabolisme cel·lular i la funció mitocondrial.
Defensa els ronyons dels danys produïts per isquèmia.
sistema gastrointestinal
Juga un paper important com a factor protector contra el dany a la mucosa gàstrica. S'estima que pugui ser un important mediador de la motilitat gastrointestinal.
És probable que estigui involucrat en el control de la secreció de la insulina.
Sistema nerviós central
Actua també en funcions importants de el sistema nerviós central i protegeix les neurones de l'estrès oxidatiu.
Les neurones són protegides per l'H 2 S endogen. Autor: Gerd Altmann. Font: Pixabay.
S'estima que pot protegir contra malalties neurodegeneratives com el Parkinson, l'Alzheimer i la malaltia de Hungtinton.
Òrgan de la visió
Protegeix les cèl·lules fotoreceptores de la retina de la degeneració induïda per la llum.
Contra l'envelliment
El H 2 S per ser una espècie reductora pot ser consumit per una varietat d'agents oxidants que circulen en l'organisme. Combat les espècies oxidants com les espècies d'oxigen reactiu i les espècies de nitrogen reactiu en l'organisme.
Limita les reaccions dels radicals lliures a través de l'activació d'enzims antioxidants que protegeixen contra els efectes de l'envelliment.
Potencial curatiu de l'H
La biodisponibilitat de l'H 2 S endogen depèn de certes enzims involucrats en la biosíntesi de la cisteïna en els mamífers.
Alguns estudis suggereixen que una teràpia de fàrmacs donadors d'H 2 S podria ser beneficiosa per a certes patologies.
Per exemple, podria ser útil en pacients diabètics, ja que s'ha observat que els vasos sanguinis d'animals diabètics milloren amb fàrmacs que subministren H 2 S exogen.
El H 2 S subministrat exògenament augmenta l'angiogènesi o formació de vasos sanguinis, de manera que podria servir per al tractament de malalties cròniques d'isquèmia.
S'estan ideant fàrmacs que puguin alliberar H 2 S de forma lenta per poder actuar de forma beneficiosa sobre diverses malalties. No obstant això, l'eficàcia, seguretat i mecanismes de la seva acció encara han de ser investigats.
Riscos
El H 2 S és un verí fatal si s'inhala pur o fins i tot diluït 1 part de gas a 200 parts d'aire. Els ocells són molt sensibles a l'H 2 S i moren fins i tot en dilució d'1 en 1500 parts d'aire.
L'àcid sulfhídric o sulfur d'hidrogen H 2 S és un potent verí. Autor: OpenIcons. Font: Pixabay.
El H 2 S és un inhibidor potent de certs enzims i processos de fosforilació oxidativa, el que condueix a l'asfíxia cel·lular. La majoria de les persones ho percep olfatoriamente en concentracions majors a 5 ppb (parts per bilió). Les concentracions de 20-50 ppm (parts per milió) són irritants per als ulls i el tracte respiratori.
Una inhalació de 100-250 ppm per pocs minuts pot generar manca de coordinació, trastorns de la memòria i trastorns motors. Quan la concentració és d'uns 150-200 ppm ocorre la fatiga olfactòria o anòsmia, el que significa que després no es pot detectar l'olor característica de l'H 2 S. Si s'inhala una concentració de 500 ppm per 30 minuts es pot produir edema pulmonar i pneumònia.
Les concentracions de més de 600 ppm poden ser fatals dins dels primers 30 minuts, ja que es paralitza el sistema respiratori. I 800 ppm és la concentració que resulta immediatament letal per a l'ésser humà.
Ha per tant evitar que hi hagi fuites d'H 2 S en laboratoris, locals o en qualsevol lloc o situació.
És important alertar que moltes morts ocorren perquè les persones entren en espais confinats a rescatar companys de treball o familiars que han col·lapsat a causa de enverinament amb H 2 S, morint ells també.
És un gas inflamable.
referències
- Panthi, S. et al. (2016). Physiological Importance of Hydrogen Sulfide: Emerging Potent neuroprotector and Neuromodulator. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. Volume 2016. Article ID 9049782. Recuperat de hindawi.com.
- Shefa, U. et al. (2018). Antioxidant and Cell-Signaling Functions of Hydrogen Sulfide in the Central Nervous System. Oxidative Medicine and Cellular Longevity. Volume 2018. Article ID 1873962. Recuperat de hindawi.com.
- Tabassum, R. et al. (2020). Therapeutic importance of hydrogen sulfide in age-associated neurodegenerative diseases. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. Recuperat de nrronline.org.
- Martelli, A. et al. (2010). Hydrogen Sulphide: Novell Opportunity for Drug Discovery. Medicinal Research Reviews. Volume 32, Issue 6. Recuperat de onlinelibrary.wiley.com.
- Wang, M.-J. et al. (2010). Mechanisms of angiogenesis: Role of hydrogen sulphide. Clinical and Experimental Pharmacology and Physiology (2010) 37, 764-771. Recuperat de onlinelibrary.wiley.com.
- Dalefield, R. (2017). Smoke and Other Inhaled Toxicants. Hydrogen Sulfide. In Veterinary Toxicologia for Austràlia and New Zealand. Recuperat de sciencedirect.com.
- Selley, RC and Sonnenberg, SA (2015). The Physical and Chemical Properties of Petroleum. Hydrogen Sulfide. In Elements of Petroleum Geology (Third Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Hocking, MB (2005). Sulfur and Sulfuric Acid. Claus Process Conversion of Hydrogen Sulfide to Sulfur. In Handbook of Chemical Technology and Pollution Control (Third Edition). Recuperat de sciencedirect.com.
- Lefer, DJ (2008). Potential importance of Alterations in hydrogen sulphide (H 2 S) Bioavailability in diabetis. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617-619. Recuperat de bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
- US National Library of Medicine. (2019). Hydrogen sulfide. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Babord, JA i Ibarz, J. (1965). Química General Moderna. 7a Edició. Editorial Marín, SA