- Uzbūve
- Nomenklatūra
- Fizikālās īpašības
- Fiziskais stāvoklis
- Molekulārais svars
- Kušanas punkts
- Vārīšanās punkts
- Blīvums
- Šķīdība
- Ķīmiskās īpašības
- Ūdens šķīdumā
- Reakcija ar skābekli
- Reakcija ar metāliem
- Reakcija ar sēra dioksīdu
- Sadalīšanās ar temperatūru
- Atrašanās dabā
- Sintēze zīdītāju organismā
- Iegūšana laboratorijā vai rūpnieciski
- H rūpnieciskai izmantošanai
- H noderīgums vai nozīme
- Kardiovaskulārā sistēma
- Kuņģa-zarnu trakta sistēma
- Centrālā nervu sistēma
- Redzes orgāns
- Pret novecošanos
- H dziedināšanas potenciāls
- Riski
- Atsauces
Sērūdeņradi vai sērūdeņradi gāze tiek veidots, apvienojoties ar sēra atomu (-iem), un divus ūdeņraža atomus (H). Tās ķīmiskā formula ir H 2 S. To sauc arī par sērūdeņraža gāzi. Tā ir bezkrāsaina gāze, kuras smarža ir redzama sapuvušām olām.
Tas atrodas vulkānos un sēra karstos avotos, dabasgāzē un jēlnaftā. Tas veidojas arī augu un dzīvnieku organisko vielu anaerobās sadalīšanās laikā (bez skābekļa). Tas dabiski rodas zīdītāju ķermenī, pateicoties noteiktu enzīmu iedarbībai uz cisteīnu, kas nav neaizstājama aminoskābe.
Sērūdeņraža vai sērūdeņraža ķīmiskā formula. SARANPHONG YIMKLAN. Avots: Wikimedia Commons.
Aqueous H 2 S risinājumi ir kodīgi metāliem, piemēram, tērauda. H 2 S ir reducējošs savienojums, kas, reaģējot ar SO 2 , oksidējas par elementāru sēru, vienlaikus samazinot arī SO 2 līdz sēram.
Neskatoties uz to, ka tas ir ļoti toksisks un nāvējošs savienojums cilvēkiem un dzīvniekiem, tā nozīme vairākus svarīgus ķermeņa procesus ir pētīta vairākus gadus.
Tas regulē virkni mehānismu, kas saistīti ar jaunu asinsvadu veidošanos un sirds darbību.
Tas aizsargā neironus, un tiek uzskatīts, ka tas darbojas pret tādām slimībām kā Parkinsona un Alcheimera slimības.
Pateicoties tā ķīmiskajai reducēšanas spējai, tas var apkarot oksidējošās sugas, tādējādi iedarbojoties pret šūnu novecošanos. Šo iemeslu dēļ tiek pētīta iespēja ražot zāles, kuras pacientiem ievadot, lēnām nonāk organismā.
Tas kalpotu tādu patoloģiju ārstēšanai kā išēmija, diabēts un neirodeģeneratīvas slimības. Tomēr tā darbības mehānisms un drošība vēl ir rūpīgi jāizpēta.
Uzbūve
H 2 S molekula ir analoga ūdenim, tas ir, pēc formas ir līdzīga, jo ūdeņradis atrodas leņķī ar sēru.
Sērūdeņraža molekulas leņķiskā struktūra, H 2 S. Bangin. Avots: Wikimedia Commons.
Sēram H 2 S ir šāda elektroniskā konfigurācija:
1s 2 , 2s 2 2p 6 , 3s 2 3p 6 ,
Nu, tas aizņem vienu elektronu no katra ūdeņraža, lai pabeigtu savu valences apvalku.
Sērūdeņraža 3D struktūra. Dzeltens: sērs. Balts: ūdeņradis. Benjah-bmm27. Avots: Wikimedia Commons.
Nomenklatūra
- Ūdeņraža sulfīds
- Ūdeņraža sulfīds
- sēra hidrīds.
Fizikālās īpašības
Fiziskais stāvoklis
Bezkrāsaina gāze ar ļoti nepatīkamu smaku.
Molekulārais svars
34,08 g / mol.
Kušanas punkts
-85,60 ° C.
Vārīšanās punkts
-60,75 ° C.
Blīvums
1,1906 g / L
Šķīdība
Mēreni šķīst ūdenī: 2,77 tilpumi 1 ūdenī 20ºC temperatūrā. To var pilnībā izvadīt no ūdens šķīduma, to vārot.
Ķīmiskās īpašības
Ūdens šķīdumā
Kad sērūdeņradis atrodas ūdens šķīdumā, to sauc par sērūdeņradi. Tā ir vāja skābe. Tam ir divi jonizējami protoni:
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
Pirmais protons nedaudz jonizējas, kā var secināt no tā pirmās jonizācijas konstantes. Otrais protons jonizē ļoti maz, bet H 2 S šķīdumi satur daļu no sulfīda anjona S 2 - .
Ja H 2 S šķīdumu pakļauj gaisam, O 2 oksidē sulfīda anjonu un sērs izgulsnējas:
2 S 2 - + 4 H + + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (1)
In hlora klātbūtne Cl 2 , broms Br 2 un jods es 2 , veidojas atbilstošo ūdeņraža halogenīdu un sēra:
H 2 S + Br 2 → 2 HBr + S 0 ↓ (2)
Aqueous H 2 S risinājumi ir kodīgi, izraisot sulfīds stresu plaisāšanas augstas cietības tērauda. Korozijas produkti ir dzelzs sulfīds un ūdeņradis.
Reakcija ar skābekli
H 2 S reaģē ar skābekli gaisā, un var notikt šādas reakcijas:
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)
Reakcija ar metāliem
Tas reaģē ar dažādiem metāliem, kas aizvieto ūdeņradi un veido metālu sulfīdu:
H 2 S + Pb → PbS + H 2 ↑ (5)
Reakcija ar sēra dioksīdu
Vulkāniskās gāzēs atrodas H 2 S un SO 2 , kas reaģē savā starpā un veidojas ciets sērs:
H 2 S + SO 2 → 2 H 2 O + 3 S 0 ↓ (6)
Sadalīšanās ar temperatūru
Sērūdeņradis nav ļoti stabils, karsējot tas viegli sadalās:
H 2 S → H 2 ↑ + S 0 ↓ (7)
Atrašanās dabā
Šī gāze dabiski atrodama sērainā vai sērainā karstā avotā, vulkāniskās gāzēs, jēlnaftā un dabasgāzē.
Sēra ūdens avots. Николай Максимович. Avots: Wikimedia Commons.
Ja eļļā (vai gāzē) ir ievērojamas H 2 S pēdas, tiek uzskatīts, ka tā ir “skāba” pretstatā “salda”, kas ir tad, kad tā to nesatur.
Neliels H 2 S daudzums eļļā vai gāzē ir ekonomiski kaitīgs, jo, lai to noņemtu, ir jāuzstāda tīrīšanas iekārta, lai novērstu koroziju un padarītu izplūdes gāzes drošas lietošanai mājās kā degvielu.
To ražo vienmēr, kad organiskās vielas, kas satur sēru, sadalās anaerobos apstākļos (bez gaisa), piemēram, cilvēku, dzīvnieku un augu atkritumi.
H 2 S izdalījumi (zilganzaļa krāsa) pie Namībijas krastiem, fotografējusi NASA. Šīs emisijas rodas no organiskajiem atkritumiem. NASA Zemes observatorija. Avots: Wikimedia Commons.
Mutes dobumā un kuņģa-zarnu traktā esošās baktērijas to ražo no noārdāmiem materiāliem, ko satur augu vai dzīvnieku olbaltumvielas.
Tā raksturīgā smarža padara tā klātbūtni redzamu sapuvušās olās.
H 2 S ražo arī dažās rūpnieciskās darbībās, piemēram, naftas pārstrādes rūpnīcās, koksa krāsnīs, papīra rūpnīcās, miecētavās un pārtikas pārstrādē.
Sintēze zīdītāju organismā
Endogēno H 2 S var ražot zīdītāju audos, ieskaitot cilvēkus, divos veidos: vienā fermentatīvā un vienā fermentā.
Neenzimātiskais ceļš sastāv no elementārā sēra S 0 reducēšanas līdz H 2 S ar glikozes oksidācijas palīdzību:
2 C 6 H 12 O 6 (glikoze) + 6 S 0 (sērs) + 3 H 2 O → 3 C 3 H 6 O 3 + 6 H 2 S + 3 CO 2 (8)
Fermentatīvā ceļš sastāv no ražošanas H 2 S no L-cisteīna, kas ir aminoskābe sintezēta organismā. Procesu cita starpā nodrošina dažādi fermenti, piemēram, cistationīna-β-sintāze un cistationīna-γ-lāze.
Govs smadzenēs ir atrasts sērūdeņradis. Autors: ArtTower. Avots: Pixabay.
Iegūšana laboratorijā vai rūpnieciski
Ūdeņraža gāze (H 2 ) un sēra elements (S) normālā apkārtējās vides temperatūrā nereaģē, bet virs tām tie sāk apvienoties, un optimālā temperatūra ir 310 ºC.
Process tomēr ir pārāk lēns, tāpēc tā iegūšanai tiek izmantotas citas metodes, ieskaitot šādas.
Metāla sulfīdus (piemēram, melno sulfīdu) atšķaidītā šķīdumā reaģē ar skābēm (piemēram, sālsskābi).
FES + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 S ↑ (9)
Šādā veidā iegūst H 2 S gāzi , kas, ņemot vērā tās toksicitāti, ir jāsavāc droši.
H rūpnieciskai izmantošanai
Uzglabāšanas un transporta lielos daudzumos H 2 S, kas ir atdalīts no dabasgāzes, mazgājot ar amīniem ir grūti, tādēļ Claus process tiek izmantots, lai pārvērstu to sēru.
Naftas rafinēšanas rūpnīcās H 2 S atdala no dabasgāzes, mazgājot ar amīniem, un pēc tam pārvērš sērā. Autors: SatyaPrem. Avots: Pixabay.
Šajā procesā notiek divas reakcijas. In pirmais, H 2 S reaģē ar skābekli, lai dotu SO 2 , kā minēts iepriekš (sk reakcija 3).
Otrais ir dzelzs oksīds katalizēta reakcija kur SO 2 tiek samazināts un H 2 S tiek oksidēts, kas abi ražotu sēra s (skat reakcija 6).
Tādā veidā tiek iegūts sērs, kuru var viegli uzglabāt un pārvadāt, kā arī paredzēt vairākām vajadzībām.
H noderīgums vai nozīme
Endogēns H 2 S ir tas, kas organismā notiek dabiski kā daļa no normāla metabolisma cilvēkiem, zīdītājiem un citām dzīvām būtnēm.
Neskatoties uz ilgstošo reputāciju kā toksisku un indīgu gāzi, kas saistīta ar organisko vielu sadalīšanos, vairākos nesenos pētījumos no 2000. gadiem līdz mūsdienām ir noskaidrots, ka endogēns H 2 S ir svarīgs noteiktu mehānismu regulators. un procesi dzīvā būtnē.
H 2 S ir augsta lipofilitāte vai afinitāte pret taukiem, tāpēc tas viegli šķērso šūnu membrānas, iekļūstot visu veidu šūnās.
Kardiovaskulārā sistēma
Zīdītājiem sērūdeņradis veicina vai regulē signālu virkni, kas regulē metabolismu, sirds darbību un šūnu izdzīvošanu.
Tas spēcīgi ietekmē sirdi, asinsvadus un asinsrites elementus. Modulē šūnu metabolismu un mitohondriju darbību.
Tas aizsargā nieres no išēmijas radītiem bojājumiem.
Kuņģa-zarnu trakta sistēma
Tam ir svarīga loma kā aizsargājošam faktoram pret kuņģa gļotādas bojājumiem. Tiek uzskatīts, ka tas var būt svarīgs kuņģa un zarnu trakta motorikas starpnieks.
Tas, iespējams, ir iesaistīts insulīna sekrēcijas kontrolē.
Centrālā nervu sistēma
Tas darbojas arī svarīgās centrālās nervu sistēmas funkcijās un aizsargā neironus no oksidatīvā stresa.
Neironus aizsargā endogēns H 2 S. Autors: Gerds Altmans. Avots: Pixabay.
Tiek lēsts, ka tas var aizsargāt pret neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Parkinsona, Alcheimera un Hungtintona slimībām.
Redzes orgāns
Tas aizsargā tīklenes fotoreceptoru šūnas no gaismas izraisītas deģenerācijas.
Pret novecošanos
H 2 S, kas ir reducējoša suga, var patērēt dažādi oksidētāji, kas cirkulē organismā. Tas cīnās ar oksidējošām sugām, piemēram, reaktīvajām skābekļa sugām un reaktīvajām slāpekļa sugām organismā.
Tas ierobežo brīvo radikāļu reakciju, aktivizējot antioksidantus enzīmus, kas aizsargā pret novecošanās sekām.
H dziedināšanas potenciāls
Endogēnā H 2 S bioloģiskā pieejamība ir atkarīga no dažiem fermentiem, kas iesaistīti cisteīna biosintēzē zīdītājiem.
Daži pētījumi liecina, ka H 2 S donora medikamentozā terapija varētu būt noderīga noteiktām patoloģijām.
Piemēram, tas varētu būt noderīgs diabēta pacientiem, jo ir novērots, ka diabēta dzīvnieku asinsvadi uzlabojas ar zālēm, kas piegādā eksogēno H 2 S.
Ārēji piegādātais H 2 S palielina angioģenēzi vai asinsvadu veidošanos, tāpēc to var izmantot hronisku išēmisku slimību ārstēšanai.
Drugs tiek izstrādāti, kas var atbrīvot H 2 S lēnām, lai darbotos labvēlīgi uz dažādām slimībām. Tomēr tā efektivitāte, drošība un darbības mehānismi vēl nav izpētīti.
Riski
H 2 S ir nāvējoša inde, ja to ieelpo tīrā veidā vai pat atšķaida 1 daļu gāzes 200 daļās gaisa. Putni ir ļoti jutīgi pret H 2 S un mirst pat atšķaidot 1 līdz 1500 gaisa daļās.
Sērūdeņradis vai sērūdeņradis H 2 S ir spēcīgs inde. Autors: OpenIcons. Avots: Pixabay.
H 2 S ir spēcīgs noteiktu fermentu un oksidatīvās fosforilēšanās procesu inhibitors, izraisot šūnu nosmakšanu. Lielākā daļa cilvēku to smaržo, ja koncentrācija pārsniedz 5 ppb (daļas uz miljardu). Koncentrācija 20-50 ppm (daļās uz miljonu) kairina acis un elpošanas ceļus.
Inhalācija 100–250 ppm uz dažām minūtēm var izraisīt koordināciju, atmiņas traucējumus un motora traucējumus. Kad koncentrācija ir aptuveni 150-200 ppm, rodas ožas nogurums vai anosmija, kas nozīmē, ka pēc tam raksturīgo H 2 S. smaku nevar noteikt . Ja 30 minūtes ieelpo 500 ppm koncentrāciju, var rasties plaušu tūska. un pneimonija.
Koncentrācija, kas pārsniedz 600 ppm, pirmajās 30 minūtēs var būt letāla, jo elpošanas sistēma ir paralizēta. Un 800 ppm ir tā koncentrācija, kas cilvēkiem ir nekavējoties nāvējoša.
H 2 S tāpēc ir jānovērš no izplūšanas laboratorijās, telpās vai jebkurā vietā vai stāvokli.
Ir svarīgi atzīmēt, ka daudz nāves gadījumu notiek tāpēc, ka cilvēki nonāk slēgtās telpās, lai glābtu līdzstrādniekus vai ģimenes locekļus, kuri sabrukuši H 2 S saindēšanās dēļ , mirstot arī viņiem.
Tā ir viegli uzliesmojoša gāze.
Atsauces
- Panthi, S. et al. (2016). Ūdeņraža sulfīda fizioloģiskā nozīme: potenciāli spēcīgs neiroprotektors un neiromodulators. Oksidējošā medicīna un šūnu ilgmūžība. Sējums 2016. Raksta ID 9049782. Atgūts no hindawi.com.
- Šefa, U. et al. (2018). Ūdeņraža sulfīda antioksidantu un signālu funkcijas centrālajā nervu sistēmā. Oksidējošā medicīna un šūnu ilgmūžība. Sējums 2018. Raksta ID 1873962. Atgūts no hindawi.com.
- Tabassum, R. et al. (2020). Sērūdeņraža terapeitiskā nozīme ar vecumu saistītās neirodeģeneratīvās slimībās. Neironu Regen Res 2020; 15: 653-662. Atgūts no nrronline.org.
- Martelli, A. et al. (2010). Sērūdeņradis: narkotiku atklāšanas jauna iespēja. Zāļu pētījumu pārskati. 32. sējums, 6. izdevums. Atjaunots no onlinelibrary.wiley.com.
- Vangs, M.-J. un citi. (2010). Angioģenēzes mehānismi: sērūdeņraža loma. Klīniskā un eksperimentālā farmakoloģija un fizioloģija (2010) 37, 764-771. Atgūts no onlinelibrary.wiley.com.
- Dalefīlds, R. (2017). Dūmi un citas ieelpotās toksiskās vielas. Ūdeņraža sulfīds. Austrālijas un Jaunzēlandes veterinārā toksikoloģijā. Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Selley, RC un Sonnenberg, SA (2015). Naftas fizikālās un ķīmiskās īpašības. Ūdeņraža sulfīds. Naftas ģeoloģijas elementos (trešais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Hokings, MB (2005). Sērs un sērskābe. Claus procesa sērūdeņraža pārveidošana par sēru. Ķīmiskās tehnoloģijas un piesārņojuma kontroles rokasgrāmatā (trešais izdevums). Atgūts no vietnes sciencedirect.com.
- Lefers, dīdžejs (2008). Sērūdeņraža (H 2 S) biopieejamības izmaiņu iespējamā nozīme diabēta gadījumā. British Journal of Pharmacology (2008) 155, 617–619. Atkopts no bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
- ASV Nacionālā medicīnas bibliotēka. (2019. gads). Ūdeņraža sulfīds. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Babor, JA un Ibarz, J. (1965). Mūsdienu vispārējā ķīmija. 7. izdevums. Redakcija Marín, SA