KHÍ H2S LÀ GÌ? CẤU TẠO VÀ TÍNH CHẤT LÝ HÓA HỌC?

1. Khí H2S là gì? Cấu trúc khí H2S?

Khí H2S (được gọi là hydro sulfide) là một trong những hợp chất hóa học có những đặc trưng, rất dễ nhận biết.

H2S có cấu trúc tương tự như phân tử nước, H2S là sự kết hợp của 2 nguyên tử H và một nguyên từ S. Trong đó, S là hạt trung tâm và chứa 2 hydro đơn độc được liên kết với một liên kết đơn.

Tuy nhiên, lưu huỳnh không có độ âm điện lớn như oxy nên H2S không phân cực như nước. Do đó, trong H2S tồn tại các lực liên phân tử tương đối yếu và điểm sôi cũng như điểm nóng chảy thấp hơn nhiều so với trong nước.

H2S được hình thành phổ biến nhất do sự phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật trong điều kiện không có oxy (quá trình phân hủy kỵ khí). Khí hydro sulfide cũng được tìm thấy trong khí núi lửa, dầu thô, khí tự nhiên và một số nguồn nước giếng hoặc suối nước nóng. Có một điều thú vị là cơ thể con người cũng tạo ra một lượng nhỏ H2S được dùng tiếp như một phân tử truyền tín hiệu.

Cấu trúc của khí H2S

2. Tính chất lý hóa của khí H2S

Khí H2S có những tính chất dưới đây:

2.1. Tính chất vật lý

Những tính chất vật lý đặc trưng cho khí H2S như sau:

• Có mùi rất đặc trưng là mùi trứng thối.
• Là một chất khí dễ cháy.
• Điểm sôi của nước và hiđro sunfua lần lượt là 100 độ C và - 60 độ C.
• Là chất khí đặc và nặng hơn không khí một chút nhưng khá hòa tan trong nước, dung môi hữu cơ.
• Đây là một loại khí độc, không màu, có thể dẫn đến đau đầu ngay cả khi hít phải một lượng nhỏ.
• Ở áp suất trên 90 GPa, H2S trở thành chất dẫn điện kim loại.

2.2. Tính chất hóa học

- Tính acid yếu:

• Có tính axit nên làm giấy quỳ tím chuyển sang màu đỏ.
• H2S có khả năng phản ứng với dung dịch kiềm tạo muối trung hòa và nước.

H2S + NaOH → NaHS + H2O

H2S + 2NaOH → Na2S + H2O

• H2S có phản ứng với dung dịch muối cacbonat tạo muối trung hòa và nước.

H2S + Na2CO3 → NaHCO3 + NaHS

- Tính khử mạnh: H2S đóng vai trò là chất khử và chủ yếu là khi có mặt của bazơ tạo ra SH- 

• Hỗn hợp không khí và H2S có thể gây nổ theo phản ứng dưới đây:

2H2S+ 3O2 → 2H2O + 2SO2

• H2S phản ứng với kim loại tạo muối sunfua kim loại không hòa tan và thường là chất rắn có màu sẫm:

2H2S + 2K → 2KHS + H2

• H2S phản ứng với Ag tạo muối sulfite:

4Ag + 2H2S + O2 → 2Ag2S + 2H2O

• H2S bị oxy hóa khi phản ưngs với Clo tạo thành H2SO4 khi có nước:

4Cl2 + H2S + 4H2O → H2SO4 + 8HCl

3. Điều chế khí H2S như thế nào?

Tùy vào điều kiện mà có thể điều chế khí H2S bằng nhiều cách khác nhau như sau:

3.1. Trong phòng thí nghiệm

H2S được tạo ra bằng phản ứng sắt sunfua bằng axit mạnh trong bình Kipp:

FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S

Hoặc các cách khác như:

- Sunfua kim loại và phi kim tiếp xúc với nước: 6 H2O + Al2S3 → 3 HS + 2Al(OH)3.

- Phân tích Thioacetamide: CH3C(S)NH2 + H2O → CH2C(O)NH2 + H2S.

Điều chế khí H2S trong phòng thí nghiệm

3.2. Trong công nghiệp

Phương pháp phổ biến nhất để sản xuất hydro sunfua là tách nó ra khỏi “khí chua” - một loại khí tự nhiên có hàm lượng H2S cao.

Ngoài ra, nó còn được điều chế bằng những cách khác như:

• Dùng S nguyên tố nóng chảy tác dụng với H2 ở khoảng 450 độ C.
• Vi khuẩn khử sunfat oxy hóa các hợp chất hữu cơ hoặc H2 trong điều kiện oxy thấp.

4. Khí H2S có độc không?

Khí H2S là một loại khí độc bởi nhiều nguyên nhân dưới đây:

• Nó là một loại khí rất dễ nổ, nó có khả năng gây ra các tình trạng đe dọa tính mạng nếu xử lý không cẩn thận. Ngoài ra, nó dễ cháy tạo thành các khí và hơi gây độc hại khác như SO2.
• Nếu chúng ta tiếp xúc với nồng độ H2S thấp thì nó có thể gây ra một số triệu chứng như: kích ứng cho mũi, cổ họng, mắt, buồn nôn, khó thở, đau đầu, giảm trí nhớ, mệt mỏi và các vấn đề về cân bằng cơ thể. Một số người có thể cảm thấy khó thở, nhất là những người mắc các bệnh như hen suyễn.
• Nếu tiếp xúc ngắn ngày với nồng độ H2S cao (thường lớn hơn 1000 ppm) có thể gây bất tỉnh, nhiều người dẫn đến tổn thương vĩnh viễn hoặc lâu dài như đau đầu, giảm khả năng tập trung, chóng mặt, trí nhớ kém và chức năng vận động.

5. Ứng dụng của khí H2S trong đời sống

H2S được ứng dụng trong nhiều ngành khác nhau như sau:

• Trong nghiên cứu trong hóa học phân tích dùng để phát hiện các cation.
• H2S là tiền thân của lưu huỳnh nguyên tố. Vì vậy, được ứng dụng S nguyên tố, H2SO4 và một số hợp chất lưu huỳnh hữu cơ như methanethiol, ethanethiol và axit thioglycolic...
• Để điều chế sunfua kim loại, nhiều loại trong số đó được ứng dụng trong ngành sơn.
• Để tách deuterium oxide hoặc nước nặng khỏi nước bình thường thông qua quá trình Girdler sulfide.
• Trong nông nghiệp, H2S được dùng làm chất khử trùng.
• Trong lĩnh vực y tế, cho tế bào tiếp xúc với một lượng nhỏ khí H2S giúp ngăn ngừa tổn thương ty thể.
• Trong gia công kim loại, gia công: H2S là thành phần trong một số loại dầu cắt và chất làm mát, chất bôi trơn.