Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Раздел 9. ПОДГРУППА КИСЛОРОДА

§ 9.4. Сероводород и сульфиды

Сероводород H2S - бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Он хорошо растворим в воде (при 20°С в 1 объеме воды растворяется 2,5 объема сероводорода).

Распространение в природе. Сероводород встречается в природе в вулканических газах и в водах некоторых минеральных источников, например Пятигорска, Мацесты. Он образуется во время гниение серосодержащих органических веществ различных растительных и животных остатков. Этим объясняется характерный неприятный запах сточных вод, выгребных ям и свалок мусора.

Добывания. Сероводород может быть добытый непосредственным соединением серы с водородом при нагревании:

Однако обычно его добывают действием разбавленной соляной или серной кислот на сульфид железа(II):

2НСl + FeS = FeCl₂ + H₂S.

Эту реакцию часто проводят в аппарате Кіппа.

Физические свойства. Сероводород - очень ядовитый газ, который поражает нервную систему. Поэтому работать с ним нужно в вытяжном шкафу или с приборами, которые герметично закрываются. Допустимое содержание H₂S в промышленных помещениях составляет 0,01 мг в 1 л воздуха.

Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой, или сульфідною кислотой (она проявляет свойства слабой кислоты).

Химические свойства. H₂S - менее прочное соединение, чем вода. Это обусловлено большим размером атома серы по сравнению с атомом кислорода (см. п. 6, табл. 9.1). Поэтому связь Н-О короче и прочнее, чем связь Н-Ы. При сильном нагревании сероводород почти полностью разлагается на серу и водород:

H₂S = S + Н₂.

Газуватий H2S горит на воздухе голубым пламенем с образованием оксида серы(ИV) и воды:

2H₂S + 3О₂ = 2SO₂ + 2Н₂О.

При недостаточном количестве кислорода образуются сера и вода:

2H₂S + О₂ = 2S + 2Н₂O.

Эту реакцию используют для добыча серы из сероводорода в промышленном масштабе.

Сероводород - достаточно сильный восстановитель. Это его важное химическое свойство можно объяснить так. В растворе H₂S сравнительно легко отдает электроны молекулам кислорода воздуха:

В этом случае H₂S окисляется кислородом воздуха до серы, которая делает сероводородную воду мутной. Суммарное уравнение реакции:

2H₂S + O₂ = 2S ↓ + 2Н₂О.

Этим объясняется и тот факт, что сероводород не накапливается в очень больших количествах в природе во время гниение органических веществ - кислород воздуха окисляет его до свободной серы.

Энергично реагирует сероводород с растворами галогенов. Например:

H₂S + l₂ = 2Нl + S.

Происходит выделение серы и обесцвечивания раствора йода.

Слабая сульфидная кислота диссоциирует на ионы Н⁺ и HS^- :

H₂S ⇆ Н⁺ + HS^-;

HS^- ⇆ Н⁺ + S^2-.

В ее растворе сульфид-ионы S^2- содержатся в очень малых количествах.

Сульфиды. Сульфидная кислота, как двохосновна, образует два ряда солей - средние (сульфиды) и кислые (гідросульфіди). Например, Na₂S - сульфид натрия NaHS - гидросульфид натрия.

Почти все гідросульфіди хорошо растворяются в воде. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов также растворимые в воде, а остальные металлов практически нерастворимые или малорастворимые; некоторые из них не растворяются в разбавленных растворах кислот. Поэтому такие сульфиды можно легко добыть, пропуская сероводород через раствор соли соответствующего металла, например:

CuSO₄ + H₂S = CuS ↓ + H₂SO₄

или

Cu²⁺ + H₂S = CuS ↓ + 2Н⁺.

Некоторые сульфиды имеют характерную окраску : CuS и PbS - черное, CdS - желтый, ZnS - белый, MnS - розовую, SnS - коричневое, Sb₂S₃ - оранжевая и т.д. На разной растворимости сульфидов и различной окраске многих из них основан качественный анализ катионов.