SULFETO DE HIDROGÊNIO (H2S): ESTRUTURA, PROPRIEDADES, USOS, IMPORTÂNCIA - QUÍMICA - 2025

O gás sulfureto de hidrogênio ou sulfeto de hidrogênio é formado pela união de um átomo de enxofre (S) e dois átomos de hidrogênio (H). Sua fórmula química é H ₂ S. Ele também é conhecido como gás sulfeto de hidrogênio. É um gás incolor cujo odor é evidente em ovos podres.

Está presente em vulcões e fontes termais sulfurosas, no gás natural e no petróleo bruto. Também é formado durante a decomposição anaeróbica (sem oxigênio) da matéria orgânica vegetal e animal. Ocorre naturalmente no corpo dos mamíferos, por meio da ação de certas enzimas sobre a cisteína, um aminoácido não essencial.

Fórmula química de sulfeto de hidrogênio ou sulfeto de hidrogênio. SARANPHONG YIMKLAN. Fonte: Wikimedia Commons.

As soluções aquosas de H ₂ S são corrosivas para metais como o aço. O H ₂ S é um composto redutor que, ao reagir com o SO ₂, se oxida em enxofre elementar, ao mesmo tempo que reduz o SO ₂ em enxofre.

Apesar de ser um composto altamente tóxico e fatal para humanos e animais, sua importância em uma série de processos importantes no organismo vem sendo estudada há alguns anos.

Ela regula uma série de mecanismos relacionados à geração de novos vasos sanguíneos e ao funcionamento do coração.

Ele protege os neurônios e foi pensado para agir contra doenças como Parkinson e Alzheimer.

Devido à sua capacidade redutora química, pode combater as espécies oxidantes, atuando assim contra o envelhecimento celular. Por esses motivos, está sendo estudada a possibilidade de produzir medicamentos que, administrados a pacientes, possam ser liberados lentamente no organismo.

Isso serviria para tratar patologias como isquemia, diabetes e doenças neurodegenerativas. No entanto, seu mecanismo de ação e sua segurança ainda não foram exaustivamente investigados.

Estrutura

A molécula de H ₂ S é análoga à da água, ou seja, têm formato semelhante, pois os hidrogênios estão posicionados em ângulo com o enxofre.

Estrutura angular da molécula de sulfeto de hidrogênio, H ₂ S. Bangin. Fonte: Wikimedia Commons.

Enxofre em H ₂ S tem a seguinte configuração eletrônica:

1s ², 2s ² 2p ⁶, 3s ² 3p ⁶, Bem, ele pega emprestado um elétron de cada hidrogênio para completar sua camada de valência.

Estrutura 3D do sulfeto de hidrogênio. Amarelo: enxofre. Branco: hidrogênio. Benjah-bmm27. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

- Sulfato de hidrogênio

- Sulfato de hidrogênio

- Hidreto de enxofre.

Propriedades físicas

Estado físico

Gás incolor com um odor muito desagradável.

Peso molecular

34,08 g / mol.

Ponto de fusão

-85,60 ° C

Ponto de ebulição

-60,75 ° C

Densidade

1.1906 g / L.

Solubilidade

Moderadamente solúvel em água: 2,77 volumes em 1 de água a 20ºC. Pode ser desalojado da solução aquosa completamente fervendo-o.

Propriedades quimicas

Em solução aquosa

Quando o sulfeto de hidrogênio está em solução aquosa, é chamado de sulfeto de hidrogênio. É um ácido fraco. Possui dois prótons ionizáveis:

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

O primeiro próton ioniza ligeiramente, como pode ser deduzido de sua primeira constante de ionização. O segundo próton ioniza muito pouco, mas as soluções de H ₂ S contêm parte do ânion sulfeto S ^{2 -}.

Se a solução de H ₂ S for exposta ao ar, o O ₂ oxida o ânion sulfeto e o enxofre precipita:

2 S ^{2 -} + 4 H ⁺ + O ₂ → 2 H ₂ O + 2 S ⁰ ↓ (1)

Na presença de cloro Cl ₂, bromo Br ₂ e iodo I ₂, o haleto de hidrogênio e enxofre correspondentes são formados:

H ₂ S + Br ₂ → 2 HBr + S ⁰ ↓ (2)

Soluções aquosas de H ₂ S são corrosivas, causando rachaduras por tensão de sulfeto em aços de alta dureza. Os produtos da corrosão são sulfeto de ferro e hidrogênio.

Reação com oxigênio

O H ₂ S reage com o oxigênio do ar e as seguintes reações podem ocorrer:

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)

Reação com metais

Ele reage com vários metais que deslocam o hidrogênio e formam o sulfeto de metal:

H ₂ S + Pb → PBS + H ₂ ↑ (5)

Reação com dióxido de enxofre

Em gases vulcânicos, H ₂ S e SO ₂ estão presentes, os quais reagem entre si e o enxofre sólido é formado:

H ₂ S + SO ₂ → 2 H ₂ O + 3 S ⁰ ↓ (6)

Decomposição com temperatura

O sulfeto de hidrogênio não é muito estável, ele se decompõe facilmente quando aquecido:

H ₂ S → H ₂ ↑ + S ⁰ ↓ (7)

Localização na natureza

Este gás é encontrado naturalmente em fontes termais sulfurosas ou sulfurosas, em gases vulcânicos, em petróleo bruto e em gás natural.

Nascente de água sulfurosa. Николай Максимович. Fonte: Wikimedia Commons.

Quando o óleo (ou gás) contém traços significativos de H ₂ S, é considerado "azedo", em contraste com "doce", que é quando não o contém.

Pequenas quantidades de H ₂ S no óleo ou gás são economicamente prejudiciais porque uma planta de depuração deve ser instalada para removê-lo, tanto para prevenir a corrosão quanto para tornar o gás residual seguro para uso doméstico como combustível.

É produzido sempre que a matéria orgânica contendo enxofre se decompõe em condições anaeróbicas (ausência de ar), como resíduos humanos, animais e vegetais.

Emissões de H ₂ S (cor azul-petróleo) na costa da Namíbia, fotografadas pela NASA. Essas emissões vêm de resíduos orgânicos. Observatório da Terra da NASA. Fonte: Wikimedia Commons.

As bactérias presentes na boca e no trato gastrointestinal o produzem a partir de materiais degradáveis ​​que as proteínas vegetais ou animais contêm.

Seu cheiro característico torna sua presença visível em ovos podres.

H ₂ S também é produzido em certas actividades industriais, tais como refinarias de petróleo, os fornos de coque, as fábricas de papel, curtumes, e em processamento de alimentos.

Síntese no organismo mamífero

Endógena H ₂ S pode ser produzida em tecidos de mamíferos, incluindo seres humanos, em duas formas, uma enzimática e um não-enzimática.

A via não enzimática consiste na redução do enxofre elementar S ⁰ a H ₂ S por meio da oxidação da glicose:

2 C ₆ H ₁₂ O ₆ (glicose) + 6 S ⁰ (enxofre) + 3 H ₂ O → 3 C ₃ H ₆ O ₃ + 6 H ₂ S + 3 CO ₂ (8)

A via enzimática consiste na produção de H ₂ S a partir da L-cisteína, que é um aminoácido sintetizado pelo organismo. O processo é garantido por várias enzimas, como a cistationina-β-sintase e a cistationina-γ-liase, entre outras.

O sulfeto de hidrogênio foi encontrado no cérebro de vacas. Autor: ArtTower. Fonte: Pixabay.

Obtenção em laboratório ou industrialmente

O gás hidrogênio (H ₂) e o elemento enxofre (S) não reagem às temperaturas ambientes normais, mas acima delas começam a se combinar, sendo 310 ºC a temperatura ótima.

O processo é, no entanto, muito lento, então outros métodos são usados ​​para obtê-lo, incluindo o seguinte.

Sulfetos metálicos (como o sulfeto ferroso) reagem com ácidos (como o clorídrico) em solução diluída.

FeS + 2 HCl → FeCl ₂ + H ₂ S ↑ (9)

Dessa forma, obtém-se o gás H ₂ S que, dada a sua toxicidade, deve ser coletado com segurança.

Uso industrial de H

O armazenamento e transporte em grandes quantidades do H ₂ S que se separa do gás natural pela lavagem com aminas é difícil, portanto, o processo de Claus é utilizado para convertê-lo em enxofre.

Nas refinarias de petróleo, o H ₂ S é separado do gás natural por lavagem com aminas e, em seguida, convertido em enxofre. Autor: SatyaPrem. Fonte: Pixabay.

Neste processo ocorrem duas reações. No primeiro, o H ₂ S reage com o oxigênio para dar SO ₂, conforme mencionado acima (ver reação 3).

A segunda é uma reação catalisada por óxido de ferro em que o SO ₂ é reduzido e o H ₂ S é oxidado, os quais produzem enxofre S (ver reação 6).

Obtém-se assim o enxofre que pode ser facilmente armazenado e transportado, bem como destinado a usos múltiplos.

Utilidade ou importância de H

Endógena H ₂ S é a que ocorre naturalmente no corpo, como parte do metabolismo normal em humanos, mamíferos e outros seres vivos.

Apesar de sua reputação de longa data como um gás tóxico e venenoso associado à decomposição da matéria orgânica, vários estudos recentes da década de 2000 até o presente determinaram que o H ₂ S endógeno é um importante regulador de certos mecanismos. e processos no ser vivo.

O H ₂ S possui alta lipofilicidade ou afinidade pelas gorduras, razão pela qual atravessa facilmente as membranas celulares, penetrando em todos os tipos de células.

Sistema cardiovascular

Em mamíferos, o sulfeto de hidrogênio promove ou regula uma série de sinais que regulam o metabolismo, a função cardíaca e a sobrevivência celular.

Tem um efeito poderoso no coração, vasos sanguíneos e elementos circulantes do sangue. Modula o metabolismo celular e a função mitocondrial.

Ele defende os rins dos danos causados ​​pela isquemia.

Sistema gastrointestinal

Desempenha importante papel como fator protetor contra danos à mucosa gástrica. Acredita-se que possa ser um importante mediador da motilidade gastrointestinal.

É provável que esteja envolvido no controle da secreção de insulina.

Sistema nervoso central

Também atua em funções importantes do sistema nervoso central e protege os neurônios do estresse oxidativo.

Os neurônios são protegidos por H ₂ S. endógeno Autor: Gerd Altmann. Fonte: Pixabay.

Estima-se que possa proteger contra doenças neurodegenerativas como Parkinson, Alzheimer e doença de Hungtinton.

Órgão de visão

Ele protege as células fotorreceptoras da retina da degeneração induzida pela luz.

Contra o envelhecimento

H ₂ S, sendo uma espécie de redução, pode ser consumido por uma variedade de agentes oxidantes que circulam no corpo. Ele luta contra espécies oxidantes, como espécies reativas de oxigênio e espécies reativas de nitrogênio no corpo.

Limita as reações dos radicais livres por meio da ativação de enzimas antioxidantes que protegem contra os efeitos do envelhecimento.

Potencial de cura de H

A biodisponibilidade do H ₂ S endógeno depende de certas enzimas envolvidas na biossíntese de cisteína em mamíferos.

Alguns estudos sugerem que o H ₂ S terapia medicamentosa dador poderia ser benéfico para certas patologias.

Por exemplo, poderia ser útil em pacientes diabéticos, uma vez que foi observado que os vasos sanguíneos de animais diabéticos melhoram com drogas que fornecem H ₂ S. exógeno.

O H ₂ S fornecido exogenamente aumenta a angiogênese ou a formação de vasos sanguíneos, razão pela qual pode ser usado para o tratamento de doenças isquêmicas crônicas.

Estão sendo desenvolvidos medicamentos que podem liberar H ₂ S lentamente, a fim de atuar de forma benéfica em várias doenças. Porém, a eficácia, segurança e mecanismos de sua ação ainda não foram investigados.

Riscos

H ₂ S é um veneno fatal se inalado puro ou diluído até 1 parte de gás em 200 partes de ar. As aves são muito sensíveis ao H ₂ S e morrem mesmo na diluição de 1 em 1500 partes de ar.

O sulfeto de hidrogênio ou sulfeto de hidrogênio H ₂ S é um veneno poderoso. Autor: OpenIcons. Fonte: Pixabay.

H ₂ S é um potente inibidor de certas enzimas e processos de fosforilação oxidativos, levando à asfixia celular. A maioria das pessoas sente o cheiro em concentrações superiores a 5 ppb (partes por bilhão). As concentrações de 20-50 ppm (partes por milhão) são irritantes para os olhos e o trato respiratório.

Uma inalação de 100-250 ppm por alguns minutos pode causar incoordenação, distúrbios de memória e distúrbios motores. Quando a concentração está em torno de 150-200 ppm, ocorre fadiga olfatória ou anosmia, o que significa que depois não é detectado o cheiro característico de H ₂ S. Se inalar uma concentração de 500 ppm por 30 minutos, pode ocorrer edema pulmonar. e pneumonia.

Concentrações de mais de 600 ppm podem ser fatais nos primeiros 30 minutos, pois o sistema respiratório está paralisado. E 800 ppm é a concentração imediatamente letal para os humanos.

H ₂ S deve, portanto, ser impedido de escapar em laboratórios, as instalações ou em qualquer lugar ou situação.

É importante notar que muitas mortes ocorrem porque as pessoas entram em espaços confinados para resgatar colegas de trabalho ou familiares que desmaiaram devido ao envenenamento por H ₂ S, e também morrem.

É um gás inflamável.

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