Powrót 2. SCHARAKTERYZOWANIE WŁAŚCIWOŚCI FIZYKO-CHEMICZNYCH SIARKOWODORU.


Siarkowodór jest bezbarwnym gazem o zapachu przypominającym woń zgniłych jaj. W większych stężeniach jest toksyczny. Jest to związek powstający w mało egzotermicznej reakcji. W procesie tworzenia H2S wydziela się zaledwie 20,6 kJ/mol. Reakcje Siarkowodór wykazuje kątową budowę cząsteczki. Strukturę cząsteczek H2S można w najprostszy sposób wyjaśnić przyjmując, że wiązania H-S są utworzone przez dwa prostopadłe do siebie orbitale p atomu siarki o konfiguracji 1s22s22p 63s23p4. Siarkowodór wykazuje mały moment dipolowy z powodu małej elektroujemności siarki. H2S nie może tworzyć wiązań wodorowych, dlatego w stanie stałym nie uzyskuje luźnej struktury, lecz tworzy sieć cząsteczkową o gęstym ułożeniu. W sieciach tych czynne są pomiędzy cząsteczkami tylko siły międzycząsteczkowe, słabsze od sił powodujących powstanie wiązań wodorowych. Z tego powodu temperatura topnienia zespolonego H2S jest dużo niższa od temperatury topnienia lodu (z wiązaniami wodorowymi). Podobnie temperatura wrzenia słabo polarnego H2S jest niższa od temperatury wrzenia wody (której cząsteczki wykazują dużą polarność). H2S spala się w powietrzu słabym niebieskawym płomieniem, dając w przypadku dostatecznego dopływu tlenu dwutlenek siarki oraz parę wodną. W przypadku niedostatecznego dopływu tlenu wydziela się siarka w stanie wolnym. Również wiele innych środków utleniających jak chlorowce, nadtlenek wodoru, kwas azotowy (V), sole żelaza (III) utleniają H2S do wolnej siarki lub dwutlenku siarki. Siarkowodór ma dość silne właściwości redukujące. H2S rozpuszcza się w wodzie dość dobrze (w temp. 273K rozpuszcza się 4,6 l/l wody). Jego roztwór wodny nosi nazwę wody siarkowodorowej i wykazuje odczyn kwaśny. Jego dysocjacja przebiega dwustopniowo.

Siarkowodór jest wyraźnie słabszym kwasem niż wodorki fluorowców, mocniejszym jednak niż wodorki azotowców, wykazujące raczej właściwości zasadowe. Tabela H2S jest najsłabszym kwasem z grupy H2X (najmocniejszym jest H2Te). Można obliczyć, że w roztworze nasyconym pod ciśnieniem 105 Pa (tzn. o stężeniu 0,1 mol/dm3 ) zaledwie jedna cząsteczka na tysiąc ulega rozpadowi na jon HS-, a na dziesięć miliardów jonów HS- powstaje jeden jon S2-. Siarkowodór zachowuje się zatem jak słaby kwas. Jony HS- zależnie od warunków przyłączają lub odszczepiają proton, mogą zatem spełniać funkcję zarówno kwasu, jak i zasady. Jony S2- stanowiące ostateczny produkt dysocjacji mogą pełnić tylko funkcję zasady.

Pochodną H2S są siarczki powstałe przez zastąpienie atomów wodoru metalem. Siarczki w wyniku małej elektroujemności odznaczają się w większości kowalencyjnym charakterem wiązań. Reakcje Siarczki o wiązaniach, w których charakter jonowy przeważa nad kowalencyjnym są tworzone wyłącznie przez metale o najmniejszej elektroujemności (litowce, berylowce). Siarczki litowców są w wodzie dobrze rozpuszczalne. Ulegają one silnej hydrolizie. Siarczki berylowców są na ogół słabo rozpuszczalne w wodzie. W zetknięciu z wodą ulegają jednak hydrolizie z utworzeniem dobrze rozpuszczalnych wodorosiarczków. Siarczki metali ciężkich są w wodzie trudno rozpuszczalne, a wiele spośród nich nie ulega nawet działaniu mocnych kwasów. Siarczki te można otrzymać przez nasycenie siarkowodorem roztworu soli odpowiedniego metalu. Siarczki metali ciężkich można także otrzymać przez bezpośrednią syntezę z pierwiastków w podwyższonych temperaturach, oraz przez reakcję siarczanów podczas ogrzewania ich z węglem. Wodorosiarczki metali alkalicznych uzyskuje się nasycając siarkowodorem roztwór odpowiedniego wodorotlenku.

Według nomenklatury przyjętej przez Międzynarodową Unię Chemii Czystej i Stosowanej nazwę lotnych wodorochlorków, z wyjątkiem wodorków pierwiastków grupy VII oraz tlenu i azotu, tworzy się dodając końcówkę -an do rdzenia pierwiastka. Odpowiednio do tego międzynarodowa nazwa siarkowodoru brzmi sulfan.