- Struktur
- Nomenklatur
- Physikalische Eigenschaften
- Körperlicher Status
- Molekulargewicht
- Schmelzpunkt
- Siedepunkt
- Dichte
- Löslichkeit
- Chemische Eigenschaften
- In wässriger Lösung
- Reaktion mit Sauerstoff
- Reaktion mit Metallen
- Reaktion mit Schwefeldioxid
- Zersetzung mit der Temperatur
- Lage in der Natur
- Synthese im Säugetierorganismus
- Beschaffung im Labor oder industriell
- Industrielle Nutzung von H.
- Nützlichkeit oder Wichtigkeit von H.
- Herz-Kreislauf-System
- Magen-Darm-System
- Zentrales Nervensystem
- Organ der Vision
- Gegen das Altern
- Heilungspotential von H.
- Risiken
- Verweise
Der Schwefelwasserstoff oder Schwefelwasserstoffgas wird durch die Vereinigung eines Schwefelatoms (S) und zweier Wasserstoffatome (H) gebildet. Seine chemische Formel lautet H 2 S. Es ist auch als Schwefelwasserstoffgas bekannt. Es ist ein farbloses Gas, dessen Geruch in faulen Eiern erkennbar ist.
Es kommt in Vulkanen und schwefelhaltigen heißen Quellen, Erdgas und Rohöl vor. Es entsteht auch bei der anaeroben Zersetzung (ohne Sauerstoff) von pflanzlichen und tierischen organischen Stoffen. Es kommt auf natürliche Weise im Säugetierkörper durch die Wirkung bestimmter Enzyme auf Cystein, eine nicht essentielle Aminosäure, vor.
Chemische Formel von Schwefelwasserstoff oder Schwefelwasserstoff. SARANPHONG YIMKLAN. Quelle: Wikimedia Commons.
Wässrige H 2 S- Lösungen sind korrosiv gegenüber Metallen wie Stahl. H 2 S ist eine reduzierende Verbindung, die bei Reaktion mit SO 2 zu elementarem Schwefel oxidiert und SO 2 ebenfalls zu Schwefel reduziert .
Obwohl es sich um eine hochgiftige und tödliche Verbindung für Mensch und Tier handelt, wird ihre Bedeutung für eine Reihe wichtiger Prozesse im Körper seit einigen Jahren untersucht.
Es reguliert eine Reihe von Mechanismen, die mit der Erzeugung neuer Blutgefäße und der Funktion des Herzens zusammenhängen.
Es schützt Neuronen und wirkt vermutlich gegen Krankheiten wie Parkinson und Alzheimer.
Aufgrund seiner chemischen Reduktionskapazität kann es Oxidationsmittelspezies bekämpfen und so der Zellalterung entgegenwirken. Aus diesen Gründen wird die Möglichkeit untersucht, Medikamente herzustellen, die bei Verabreichung an Patienten langsam in den Körper freigesetzt werden können.
Dies würde dazu dienen, Pathologien wie Ischämie, Diabetes und neurodegenerative Erkrankungen zu behandeln. Sein Wirkmechanismus und seine Sicherheit müssen jedoch noch gründlich untersucht werden.
Struktur
Das H 2 S- Molekül ist analog zu dem von Wasser, dh sie haben eine ähnliche Form, da sich die Wasserstoffatome in einem Winkel zum Schwefel befinden.
Winkelstruktur des Schwefelwasserstoffmoleküls H 2 S. Bangin. Quelle: Wikimedia Commons.
Schwefel in H 2 S hat die folgende elektronische Konfiguration:
1s 2 , 2s 2 2p 6 , 3s 2 3p 6 ,
Nun, es leiht sich von jedem Wasserstoff ein Elektron aus, um seine Valenzschale zu vervollständigen.
3D-Struktur von Schwefelwasserstoff. Gelb: Schwefel. Weiß: Wasserstoff. Benjah-bmm27. Quelle: Wikimedia Commons.
Nomenklatur
- Schwefelwasserstoff
- Schwefelwasserstoff
- Schwefelhydrid.
Physikalische Eigenschaften
Körperlicher Status
Farbloses Gas mit sehr unangenehmem Geruch.
Molekulargewicht
34,08 g / mol.
Schmelzpunkt
-85,60 ° C.
Siedepunkt
-60,75 ° C.
Dichte
1,1906 g / l
Löslichkeit
In Wasser mäßig löslich: 2,77 Volumina in 1 Wasser bei 20 ° C. Es kann durch Kochen vollständig aus der wässrigen Lösung entfernt werden.
Chemische Eigenschaften
In wässriger Lösung
Wenn sich Schwefelwasserstoff in wässriger Lösung befindet, spricht man von Schwefelwasserstoff. Es ist eine schwache Säure. Es hat zwei ionisierbare Protonen:
H 2 S + H 2 O ≤ H 3 O + + HS - , K a1 = 8,9 × 10 –8
HS - + H 2 O ≤ H 3 O + + S 2 - , K a2 ≤ 10 -14
Das erste Proton ionisiert leicht, wie aus seiner ersten Ionisationskonstante abgeleitet werden kann. Das zweite Proton ionisiert sehr wenig, aber Lösungen von H 2 S enthalten einen Teil des Sulfidanions S 2 - .
Wenn die H 2 S- Lösung Luft ausgesetzt wird, oxidiert das O 2 das Sulfidanion und Schwefel fällt aus:
2 S 2 - + 4 H + + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (1)
In Gegenwart von Chlor Cl 2 , Brom Br 2 und Iod I 2 werden der entsprechende Halogenwasserstoff und Schwefel gebildet:
H 2 S + Br 2 → 2 HBr + S 0 ↓ (2)
Wässrige H 2 S- Lösungen sind ätzend und verursachen bei Stählen mit hoher Härte Sulfidspannungsrisse. Die Korrosionsprodukte sind Eisensulfid und Wasserstoff.
Reaktion mit Sauerstoff
H 2 S reagiert mit Luftsauerstoff und es können folgende Reaktionen auftreten:
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)
Reaktion mit Metallen
Es reagiert mit verschiedenen Metallen, die Wasserstoff verdrängen und das Metallsulfid bilden:
H 2 S + Pb → PbS + H 2 ↑ (5)
Reaktion mit Schwefeldioxid
In vulkanischen Gasen sind H 2 S und SO 2 vorhanden , die miteinander reagieren und festen Schwefel bilden:
H 2 S + SO 2 → 2 H 2 O + 3 S 0 ↓ (6)
Zersetzung mit der Temperatur
Schwefelwasserstoff ist nicht sehr stabil, er zersetzt sich beim Erhitzen leicht:
H 2 S → H 2 ↑ + S 0 ↓ (7)
Lage in der Natur
Dieses Gas kommt natürlich in schwefelhaltigen oder schwefelhaltigen heißen Quellen, in vulkanischen Gasen, in Rohöl und in Erdgas vor.
Schwefelhaltige Wasserquelle. Николай Максимович. Quelle: Wikimedia Commons.
Wenn Öl (oder Gas) signifikante Spuren von H 2 S enthält, wird es als "sauer" bezeichnet, im Gegensatz zu "süß", wenn es es nicht enthält.
Geringe Mengen an H 2 S in Öl oder Gas sind wirtschaftlich nachteilig, da eine Waschanlage installiert werden muss, um es zu entfernen, sowohl um Korrosion zu verhindern als auch um das Abgas für den Hausgebrauch als Kraftstoff sicher zu machen.
Es entsteht immer dann, wenn sich schwefelhaltige organische Stoffe unter anaeroben Bedingungen (Abwesenheit von Luft) zersetzen, z. B. menschliche, tierische und pflanzliche Abfälle.
H 2 S- Emissionen (blaugrüne Farbe) vor der Küste Namibias, fotografiert von der NASA. Diese Emissionen stammen aus organischen Abfällen. Erdobservatorium der NASA. Quelle: Wikimedia Commons.
Die im Mund und im Magen-Darm-Trakt vorhandenen Bakterien produzieren es aus den abbaubaren Materialien, die pflanzliche oder tierische Proteine enthalten.
Sein charakteristischer Geruch macht seine Anwesenheit in faulen Eiern sichtbar.
H 2 S wird auch in bestimmten industriellen Tätigkeiten wie Ölraffinerien, Koksöfen, Papierfabriken, Gerbereien und in der Lebensmittelverarbeitung hergestellt.
Synthese im Säugetierorganismus
Endogenes H 2 S kann in Säugetiergeweben, einschließlich Menschen, auf zwei Arten produziert werden, eine enzymatische und eine nichtenzymatische.
Der nichtenzymatische Weg besteht in der Reduktion von elementarem Schwefel S 0 zu H 2 S durch Oxidation von Glucose:
2 C 6 H 12 O 6 (Glucose) + 6 S 0 (Schwefel) + 3 H 2 O → 3 C 3 H 6 O 3 + 6 H 2 S + 3 CO 2 (8)
Der enzymatische Weg besteht aus der Produktion von H 2 S aus L-Cystein, einer vom Körper synthetisierten Aminosäure. Der Prozess wird durch verschiedene Enzyme wie Cystathionin-β-Synthase und Cystathionin-γ-Lyase sichergestellt.
Schwefelwasserstoff wurde im Gehirn von Kühen gefunden. Autor: ArtTower. Quelle: Pixabay.
Beschaffung im Labor oder industriell
Wasserstoffgas (H 2 ) und Schwefelelement (S) reagieren bei normalen Umgebungstemperaturen nicht, aber oberhalb dieser beginnen sie sich zu verbinden, wobei 310 ºC die optimale Temperatur ist.
Der Prozess ist jedoch zu langsam, so dass andere Methoden verwendet werden, um ihn zu erhalten, einschließlich der folgenden.
Metallsulfide (wie Eisensulfid) werden mit Säuren (wie Salzsäure) in verdünnter Lösung umgesetzt.
FeS + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 S ↑ (9)
Auf diese Weise wird das H 2 S- Gas erhalten , das aufgrund seiner Toxizität sicher gesammelt werden muss.
Industrielle Nutzung von H.
Die Lagerung und der Transport des H 2 S, das durch Waschen mit Aminen vom Erdgas getrennt wird, in großen Mengen ist schwierig, weshalb es nach dem Claus-Verfahren in Schwefel umgewandelt wird.
In Ölraffinerien wird H 2 S durch Waschen mit Aminen von Erdgas getrennt und dann in Schwefel umgewandelt. Autor: SatyaPrem. Quelle: Pixabay.
Dabei treten zwei Reaktionen auf. Im ersten Fall reagiert H 2 S mit Sauerstoff unter Bildung von SO 2 , wie oben erwähnt (siehe Reaktion 3).
Die zweite ist eine Eisenoxid-katalysierte Reaktion, bei der SO 2 reduziert und H 2 S oxidiert wird, wobei beide Schwefel S produzieren (siehe Reaktion 6).
Auf diese Weise wird Schwefel erhalten, der leicht gelagert und transportiert werden kann und für mehrere Zwecke bestimmt ist.
Nützlichkeit oder Wichtigkeit von H.
Endogenes H 2 S ist dasjenige, das auf natürliche Weise im Körper als Teil des normalen Stoffwechsels bei Menschen, Säugetieren und anderen Lebewesen vorkommt.
Trotz seines langjährigen Rufs als giftiges und giftiges Gas, das mit dem Abbau organischer Stoffe verbunden ist, haben mehrere neuere Studien von den 2000er Jahren bis heute festgestellt, dass endogenes H 2 S ein wichtiger Regulator bestimmter Mechanismen ist. und Prozesse im Lebewesen.
H 2 S weist eine hohe Lipophilie oder Affinität zu Fetten auf, weshalb es Zellmembranen leicht durchquert und alle Zelltypen durchdringt.
Herz-Kreislauf-System
Bei Säugetieren fördert oder reguliert Schwefelwasserstoff eine Reihe von Signalen, die den Stoffwechsel, die Herzfunktion und das Überleben der Zellen regulieren.
Es hat eine starke Wirkung auf das Herz, die Blutgefäße und die zirkulierenden Elemente des Blutes. Moduliert den Zellstoffwechsel und die Mitochondrienfunktion.
Es schützt die Nieren vor Schäden durch Ischämie.
Magen-Darm-System
Es spielt eine wichtige Rolle als Schutzfaktor gegen Schädigungen der Magenschleimhaut. Es wird angenommen, dass es ein wichtiger Mediator der gastrointestinalen Motilität sein kann.
Es ist wahrscheinlich an der Kontrolle der Insulinsekretion beteiligt.
Zentrales Nervensystem
Es wirkt auch in wichtigen Funktionen des Zentralnervensystems und schützt Neuronen vor oxidativem Stress.
Neuronen werden durch endogenes H 2 S geschützt . Verfasser: Gerd Altmann. Quelle: Pixabay.
Es wird geschätzt, dass es vor neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson, Alzheimer und Hungtinton schützen kann.
Organ der Vision
Es schützt die Photorezeptorzellen der Netzhaut vor lichtinduzierter Degeneration.
Gegen das Altern
H 2 S ist eine reduzierende Spezies und kann von einer Vielzahl von Oxidationsmitteln verbraucht werden, die im Körper zirkulieren. Es bekämpft oxidierende Spezies wie reaktive Sauerstoffspezies und reaktive Stickstoffspezies im Körper.
Es begrenzt die Reaktionen freier Radikale durch die Aktivierung antioxidativer Enzyme, die vor den Auswirkungen des Alterns schützen.
Heilungspotential von H.
Die Bioverfügbarkeit von endogenem H 2 S hängt von bestimmten Enzymen ab, die an der Biosynthese von Cystein bei Säugetieren beteiligt sind.
Einige Studien legen nahe, dass eine medikamentöse Therapie mit H 2 S- Spendern für bestimmte Pathologien von Vorteil sein könnte.
Zum Beispiel könnte es bei Diabetikern nützlich sein, da beobachtet wurde, dass sich die Blutgefäße von Diabetikern mit Arzneimitteln verbessern, die exogenes H 2 S liefern .
Das exogen zugeführte H 2 S erhöht die Angiogenese oder die Bildung von Blutgefäßen und kann daher zur Behandlung chronischer ischämischer Erkrankungen eingesetzt werden.
Es werden Medikamente entwickelt, die H 2 S langsam freisetzen können , um bei verschiedenen Krankheiten vorteilhaft zu wirken. Die Wirksamkeit, Sicherheit und Wirkmechanismen müssen jedoch noch untersucht werden.
Risiken
H 2 S ist ein tödliches Gift, wenn es rein oder sogar 1 Teil Gas in 200 Teilen Luft eingeatmet wird. Vögel reagieren sehr empfindlich auf H 2 S und sterben bereits bei einer Verdünnung von 1 in 1500 Teilen Luft.
Schwefelwasserstoff oder Schwefelwasserstoff H 2 S ist ein starkes Gift. Autor: OpenIcons. Quelle: Pixabay.
H 2 S ist ein starker Inhibitor bestimmter Enzyme und oxidativer Phosphorylierungsprozesse, die zum Ersticken der Zellen führen. Die meisten Menschen riechen es in Konzentrationen von mehr als 5 ppb (Teile pro Milliarde). Konzentrationen von 20-50 ppm (parts per million) reizen die Augen und die Atemwege.
Eine Inhalation von 100-250 ppm für einige Minuten kann zu Koordinationsstörungen, Gedächtnisstörungen und motorischen Störungen führen. Wenn die Konzentration bei etwa 150-200 ppm liegt, tritt olfaktorische Müdigkeit oder Anosmie auf, was bedeutet, dass der charakteristische Geruch von H 2 S danach nicht mehr festgestellt werden kann . Wenn eine Konzentration von 500 ppm 30 Minuten lang inhaliert wird, kann ein Lungenödem auftreten und Lungenentzündung.
Konzentrationen von mehr als 600 ppm können innerhalb der ersten 30 Minuten tödlich sein, da die Atemwege gelähmt sind. Und 800 ppm ist die Konzentration, die für den Menschen sofort tödlich ist.
Es muss daher verhindert werden, dass H 2 S in Labors, Räumlichkeiten oder an einem Ort oder in einer Situation entweicht .
Es ist wichtig anzumerken, dass viele Todesfälle auftreten, weil Menschen enge Räume betreten, um Mitarbeiter oder Familienmitglieder zu retten, die aufgrund einer H 2 S- Vergiftung zusammengebrochen sind und auch sterben.
Es ist ein brennbares Gas.
Verweise
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