Sunfua

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Sunfua
Sulfidion.svg
Công thức của sunfua
Tên hệ thốngSulfanediide[1] (substitutive)
Sulfide(2−)[1] (additive)
Nhận dạng
Số CAS18496-25-8
PubChem29109
ChEBI15138
Ảnh Jmol-3Dảnh
SMILES
Thuộc tính
Công thức phân tửS2−
Điểm nóng chảy
Điểm sôi
Các hợp chất liên quan
Anion kháctelluride
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa).

Sunfua (tên hệ thống sulfanediide và sulfide(2−)) (tiếng Anh sulphide) là một anion vô cơ của lưu huỳnh với công thức hóa học là S2− hoặc một hợp chất chứa một hoặc nhiều ion S2−. Nó góp phần làm cho muối sunfua không có màu. Nó được phân loại là một bazơ mạnh, thậm chí dung dịch pha loãng muối như natri sunfua (Na2S) là chất có tính ăn mòn và có thể làm tổn thương da. Sunfua là anion lưu huỳnh dơn giản nhất.

Danh pháp[sửa | sửa mã nguồn]

Tính chất hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Nó đã được xác nhận rằng ion sunfua, S2− không tồn tại ngay cả trong dung dịch kiềm-nước đậm đặc của Na2S.[2] Do đó, phản ứng phân ly

SH (nước) → S2− + H+

không xảy ra trong dung dịch nước ở bất kỳ nồng độ sunfua nào. Các ion sunfua, S2− được báo cáo là không phát hiện được ở nồng độ lên tới 5 M NaOH.[3] Tuy nhiên, ion sunfua có thể được tạo ra khi một chất rắn được hình thành. Ví dụ cadimi sunfua kết tủa trong nhóm 2 của phân tích định tính.

H2S (g) + Cd2+ (aq) + 2OH → CdS↓ (s) + 2H2O

Phản ứng hóa học[sửa | sửa mã nguồn]

Khi xử lý với một axit tiêu chuẩn, sunfua chuyển đổi thành hydro sunfua (H2S) và một muối kim loại. Quá trình oxy hóa sunfua tạo ra lưu huỳnh hoặc sunfat. Sunfua kim loại phản ứng với phi kim bao gồm Iốt, brom, và clo tạo thành lưu huỳnh và muối kim loại.

8 MgS + 8 I2 → S8 + 8 MgI2

Lưu huỳnh cũng có thể được điều chế từ sunfua và một chất oxy hóa thích hợp.

Dẫn xuất kim loại[sửa | sửa mã nguồn]

Các dung dịch nước của các cation kim loại chuyển tiếp phản ứng với các nguồn sunfua (H2S, NaHS, Na2S) tạo thành các kết tủa sunfua rắn. Các sunfua vô cơ này thường có độ tan rất thấp trong nước và nhiều loại có liên quan đến các khoáng chất có cùng thành phần (xem bên dưới). Một số ví dụ thường gặp là màu vàng sáng loại CdS hay "cadimi vàng". Màu xỉn đen hình thành trên bạc là Ag2S. Các loại này đôi khi được gọi là muối. Trong thực tế, liên kết trong các sunfua kim loại chuyển tiếp có tính cộng hóa trị cao, điều này làm tăng tính chất bán dẫn của chúng, do đó nó liên quan đến các màu đậm. Một số có ứng dụng thực tế như sắc tố, trong các tế bào năng lượng mặt trời, và như chất xúc tác. Nấm Aspergillus niger đóng một vai trò trong việc hòa tan các sunfua kim loại nặng.[4]

Địa chất[sửa | sửa mã nguồn]

Nhiều quặng kim loại quan trọng là sunfua.[5] Các ví dụ phổ biến là: argentite (bạc sunfua), chu sa (thủy ngân), galen (chì sunfua), molypdenit (molypden sunfua), pentlandit (niken sunfua), realgar (asen sunfua), và stibnite (antimon), sphalerit (kẽm sunfua), và pyrit (sắt(II) disunfua), và chalcopyrit (sắt-đồng sunfua).

Ăn mòn gây ra bởi sunfua[sửa | sửa mã nguồn]

Sunfua tự do hòa tan (H2S, HS và S2−) là những chất ăn mòn mạnh với nhiều kim loại như thép, thép không gỉ và đồng. Sunfua có trong dung dịch nước gây sự ăn mòn dưới ứng suất (SCC) của thép. Ăn mòn là một mối quan tâm lớn trong nhiều ngành công nghiệp chế biến sunfua: các nhà máy mỏ sunfua, giếng dầu sâu, đường ống vận chuyển dầu, nhà máy giấy Kraft.

Ăn mòn bởi vi sinh vật (MIC) hay ăn mòn sunfua sinh học cũng được gây ra bởi vi khuẩn khử sunfat, chúng tạo ra sunfua thoát ra trong không khí và bị oxy hóa trong axit sulfuric bởi vi khuẩn oxy hóa lưu huỳnh. Axit sulfuric sinh học phản ứng với các vật liệu trong hệ thống thoát nước và thường gây ra tổn thất hàng loạt, nứt các ống thoát nước và cuối cùng là sự phá vỡ về cấu trúc. Loại suy thoái này là một quá trình nghiêm trọng ảnh hưởng đến hệ thống thoát nước trên toàn thế giới và dẫn đến chi phí phục hồi rất cao.

Quá trình oxi hóa sunfua cũng có thể tạo thành thiosunfat -  một chất trung gian chịu trách nhiệm cho các vấn đề nghiêm trọng của rỗ ăn mòn thép và thép không gỉ trong khi môi trường cũng được axit hóa bởi việc tạo ra axit sulfuric khi quá trình oxy hóa được tăng cường.

Hóa học hữu cơ[sửa | sửa mã nguồn]

Trong hóa học hữu cơ, "sunfua" thường được đề cập đến liên kết C–S–C, mặc dù thuật ngữ thioete ít mơ hồ hơn. Ví dụ, thioete dimetyl sunfua là CH3–S–CH3. Polyphenylene sunfua (xem bên dưới) có công thức đơn giản nhất (công thức thực nghiệm) là C6H4S.Thỉnh thoảng, thuật ngữ sunfua đề cập đến các phân tử chứ nhóm chức –SH. Ví dụ, metyl sunfua có thể có nghĩa là CH3–SH. Mô tả ưu tiên cho các hợp chất chứa SH là thiol hoặc mercaptan, ví dụ, metanthiol, or metyl mercaptan.

Disunfua[sửa | sửa mã nguồn]

Sự nhầm lẫn phát sinh từ các ý nghĩa khác nhau của thuật ngữ "disunfua". Molypden disunfua (MoS2) bao gồm các gốc sunfua khác biệt, kết hợp với molypden ở trạng thái oxy hóa chính thức +4 (tức là, Mo4+ và hai S2−). Sắt disunfua (pyrit, FeS2) mặt khác bao gồm S2−
2
,hoặc dianion S–S, kết hợp với sắt hóa trị II ở trạng thái oxy hóa chính thức +2 (ion sắt: Fe2+). Dimetyldisunfua có liên kết hóa học CH3–S–S–CH3, trong khi cacbon disunfua không có liên kết S–S, mà là S=C=S (phân tử luyến tính tương tự như CO2). Thông thường trong hóa học lưu huỳng và hóa sinh, thuật ngữ disunfua thường được gán tương tự lưu huỳnh của liên kết peroxit –O–O–. Liên kết disunfua (–S–S–) đóng một vai trò quan trọng trong cấu tạo của protein và trong hoạt động xúc tác của các enzym.

Ví dụ[sửa | sửa mã nguồn]

Công thức Độ nóng chảy (°C) Điểm sôi (°C) Số CAS
H2S Hydro sulfua là một loại khí rất độc và ăn mòn được đặc trưng bởi mùi của "trứng thối". −85,7 −60,2 7783-06-4
CdS Cadimi sunfua có thể được sử dụng trong các tế bào ánh sáng điện tử. 1750 1306-23-6
Canxi polysunfua ("vôi lưu huỳnh") là một thuốc diệt nấm truyền thống trong làm vườn.
CS2 Cacbon disulfua đôi khi được sử dụng như một dung môi trong hóa học công nghiệp. −111,6 46 75-15-0
PbS Chì sunfua được sử dụng trong các cảm biến hồng ngoại. 1114 1314-87-0
MoS2 Molypden disunfua, khoáng vật molypdenit, được sử dụng làm chất xúc tác để loại bỏ lưu huỳnh khỏi nhiên liệu hóa thạch; cũng như chất bôi trơn cho các yêu cầu nhiệt độ cao và áp suất cao. 1317-33-5
Cl–CH2CH2–S–CH2CH2–Cl Lưu huỳnh mù tạt (khí mù tạt) là một sunfua hữu cơ (thioete) đã được sử dụng như một vũ khí hóa học trong Chiến tranh thế giới thứ nhất, clorua trên phân tử hoạt động như một nhóm rời khi có sự hiện diện của nước và tạo thành một thioete-alcol và HCl. 13–14 217 505-60-2
Ag2S Bạc sunfua được hình thành trên tiếp điểm điện bạc hoạt động trong bầu không khí nhiều hydro sulfua. 21548-73-2
Na2S Natri sunfua là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử dụng trong sản xuất giấy Kraft, thuốc nhuộm, thuộc da, dầu mỏ, xử lý ô nhiễm kim loại nặng và các loại khác. 920 1180 1313-82-2
ZnS Kẽm sulfua được sử dụng cho thấu kính và các thiết bị quang học khác trong thành phần hồng ngoại của phổ điện từ. Kẽm sulfua pha tạp với bạc được sử dụng trong máy dò hạt alpha trong khi kẽm sulfua với đồng có ứng dụng trong phát quang dải cho chiếu sáng khẩn cấp và mặt đồng hồ sáng. 1185 1314-98-3
MeS Một số sunfua kim loại được sử dụng làm chất màu trong nghệ thuật, mặc dù việc sử dụng chúng đã giảm một phần do độc tính của chúng. Chất màu sunfua bao gồm cadimi, thủy ngân và asen.
C6H4S Polyphenylene sunfua là một loại polymer thường được gọi là "Sulfar". Các đơn phân lặp lại của nó được liên kết với nhau bằng liên kết sunfua (thioete). 26125-40-6
25212-74-2
SeS2 Selen disulfua là một thuốc kháng nấm được sử dụng trong các chế phẩm chống gàu, chẳng hạn như Selsun Blue. Sự hiện diện của selen có độc tính cao trong các sản phẩm chăm sóc sức khỏe và mỹ phẩm thể hiện mối quan tâm về sức khỏe và môi trường nói chung. <100 7488-56-4
FeS2 Mạng tinh thể pyrit được tạo thành từ sắt disunfua, trong đó sắt có hóa trị hai và có ion sắt là (Fe2+). 600 1317-66-4

Điều chế[sửa | sửa mã nguồn]

Các hợp chất sunfua có thể được điều chế theo nhiều cách khác nhau:[6]

  1. Hóa hợp trực tiếp các nguyên tố:
    Ví dụ: Fe(r) + S(r) → FeS(r)
  2. Khử sunfat:
    Ví dụ: MgSO4(r) + 4C(r) → MgS(r) + 4CO(k)
  3. Tạo kết tủa một sunfua không tan:
    Ví dụ: M2+ + H2S(k) → MS(r) + 2H+(l)

An toàn[sửa | sửa mã nguồn]

Nhiều sunfua kim loại không hòa tan trong nước nên chúng có thể không độc hại lắm. Một số sunfua kim loại, khi tiếp xúc với một axit khoáng mạnh, bao gồm axit dịch vị, sẽ giải phóng hydro sulfua độc hại.

Sunfua hữu cơ rất dễ cháy. Khi một sunfua cháy nó tạo ra khí lưu huỳnh dioxit (SO2).

Hydro sulfua, một số muối của nó, và hầu như tất cả các sunfua hữu cơ có mùi hôi mạnh và thối; sinh khối thối rữa giải phóng chúng.

Tài liệu tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă “sulfide(2−) (CHEBI:15138)”. Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. 
  2. ^ May, P.M.; Batka, D.; Hefter, G.; Könignberger, E.; Rowland, D. (2018). “Goodbye to S2-”. Chem. Comm. doi:10.1039/c8cc00187a. 
  3. ^ Meyer, B; Ward, K; Koshlap, K; Peter, L (1983). “Second dissociation constant of hydrogen sulfide”. Inorganic Chemistry 22: 2345. doi:10.1021/ic00158a027. 
  4. ^ Harbhajan Singh. Mycoremediation: Fungal Bioremediation. tr. 509. 
  5. ^ Vaughan, D. J.; Craig, J. R. “Mineral chemistry of metal sulfides" Cambridge University Press, Cambridge: 1978. ISBN 0-521-21489-0.
  6. ^ Atkins; Shriver (2010). Inorganic Chemistry (ấn bản 5). New York: W. H. Freeman & Co. tr. 413.