Водород сулфид - биологија
Молекуларен компас за порамнување на клетките
Она што ги прави лисјата стареат наесен
Демократијата на птиците за мршојадец
Околина на Екембо: Луѓето исто така живееле во отворени пејзажи
| Генетика | Земјоделство, шумарство и сточарство
Разновидноста на пченицата е создадена со вкрстување на диви треви
| Генетика | Земјоделство, шумарство и сточарство
Јачмен Пангеном: Мајстон на патот до фабриката за стакло
Со намален внес на храна, подолг живот
Метод без животни ја предвидува токсичноста на наночестичките
Миграција на клетки: новооткриена функција на познат протеин
Хидроген сулфид
безбоен гас што мириса на скапани јајца [1]
Хидроген сулфид (Водород сулфид, дихидроген сулфид, да не се меша со водород сулфид анјон HS - кој честопати се нарекува и "водород сулфид", видете сулфиди) е гасен мирис, високо токсичен. Тоа е соединение на сулфур и водород со хемиска формула H2S. Дури и во екстремно ниски концентрации, водород сулфидот предизвикува типичен мирис на расипаните јајца, што се појавува кога протеините од аминокиселини кои содржат сулфур се распаѓаат од гнилостни и сулфурни бактерии.
Водородниот сулфид е запалив, безбоен и не е многу растворлив во вода и нешто повеќе растворлив во алкохол. Тоа е слаба киселина, чии соли се сулфиди и водород сулфиди.
Појава
Во природата, водород сулфидот се јавува како многу променлива компонента (од траги до 80 вол%) во природен гас и во сурова нафта, како вулкански гас и растворен во изворска вода. Исто така, тоа произлегува од процесите на гниење и распаѓање преку распаѓање на биомасата (на пр. Трупови на животни, трупови, распаѓање на лисја, формирање тиња на дното на еутрофични езера итн.), Депонии за ѓубре, канализациони цевки под висок притисок или процеси на варење во цревата, што ги остава со рамницата . Една причина за непријатната халитоза кај луѓето е - покрај другите испарливи органски соединенија што содржат сулфур (метанетиол, диметил сулфид) - водород сулфид. [6]
Екстракција и презентација
Водород сулфид може да се произведе во лабораториска скала со капење на хлороводородна киселина врз сулфид на железо (II) во апаратот Кипп:
$ \ матрм $ Ironелезо (II) сулфид и хлороводородна киселина произведуваат железо (II) хлорид и водород сулфид.
Сепак, добиениот производ е контаминиран од почетните материјали со гасови како што се водород, јаглерод диоксид, азот и кислород. Доколку се користи природен сулфид на железо (на пр. Пиротот), производот може да биде контаминиран и со гасови како што се арсин, монофосфин, водород селенид, водороден телурид и слично. Чист водород сулфид може да се добие со загревање на концентриран раствор на магнезиум водород сулфид или од елементите или од натриум сулфид и фосфорна киселина. [7]
Во петрохемиската индустрија (рафинерии), водород сулфидот се произведува во големи количини за време на хидросулфуризацијата на нафтата.
карактеристики
Физички својства
- критична температура: 100,15 ° C [8]
- критичен притисок: 89,7 бари [8]
S 0 g, 1 bar: 205,77 J/(мол К)
До 2,582 литри водород сулфид гас се раствора во 1 литар вода на собна температура.
Водород сулфидот е малку потежок од воздухот, во нормални услови разликата во густината е околу 19%.
Хемиски својства
Со pKa вредност од 6,9, водород сулфидната киселина е - како водород сулфит - многу слаба киселина. Водниот раствор реагира со многу соли на тешки метали и формира нерастворливи сулфиди, кои се користат во процесот на одвојување на катјоните. Соодветно на тоа, гасот се открива со хартија оловен ацетат, бидејќи реагира со јони на олово (II) и формира црн оловен сулфид (PbS). Исто така, реагира со јони на железо (II) и формира црн сулфид на железо (FeS).
Горенаведената реакција за обновување е исто така реверзибилна. Под природни услови (pH 5-10), водород сулфидот може да се поврзе во воден раствор со железо (II) хлорид и да формира сулфид на железо (II).
Ова е вообичаена практика кај биогасот, гасот за варење и во канализацијата. Големиот афинитет на железо за сулфур се користи за прочистување на биогасот и гасот за варење. Доколку се користи во мотори со гас, сулфур диоксидот произведен по согорувањето ќе предизвика значителни проблеми со корозија.
Кога се снабдува воздух, водород сулфидот гори со син пламен и формира SO2 и вода, создавајќи сулфурна киселина (H2SO3) меѓу другото. Кога се снабдува воздух, сулфурот постепено се одвојува од водниот раствор.
Со гас на сулфур диоксид, во присуство на водена пареа, тој се пропорционализира во сулфур и вода (десулфуризација на димни гасови, реакција на редокс), со гас хлор формира сулфур и водород хлорид (хлороводородна киселина). Гасот на водород сулфид е исто така моќно средство за редукција.
Параметри поврзани со безбедноста
Водород сулфид формира многу запаливи мешавини на гас-воздух. Опсегот на експлозија е помеѓу 4,3% по волумен (60 g/m 3) како долна граница на експлозија (LEL) и 45,5% по волумен (650 g/m 3) како горна граница на експлозија (UEL). Максималниот притисок на експлозија е 5,9 бари. Ограничената ширина на јазот беше утврдена да биде 0,83 mm. Ова резултира со доделување на експлозивната група IIB. Температурата на палење е 270 ° С. Затоа, супстанцијата спаѓа во класа на температура Т3. [9]
употреба
Голема хемија
Водород сулфид е главниот извор на елементарен сулфур (процес на Клаус), кој пак се претвора во повеќе од 95 проценти во сулфурна киселина.
Хемиска анализа
Во класичниот процес на одвојување на катјоните, се користи за таложење на цела група (група на водород сулфид). Со воведување на H2S гас во слабо кисели раствори, следува талог: As2S3, SnS2, Sb2S3, HgS, SnS, PbS, Bi2S3, CuS и, кога се разредува со вода, исто така CdS. Овие катјони потоа треба да се одделат понатаму и да се идентификуваат со помош на реакции на откривање.
Поради својата токсичност, водород сулфидот се повеќе се троши во процесот на одвојување на катјоните. Наместо тоа, потребните сулфидни анјони in situ произведени, на пример, со помош на тиоацетамид, во помали количини, исто така со загревање на сулфур со восок од свеќа.
H2S банда: Оваа постапка се базира на класичната прошетка за одвојување. Хемиски слични катјони се таложат во групи користејќи специфични реагенси. Потоа талогот се одделува и се анализира, се користи супернатантот (растворот) и следната група се таложи.
безбедносни упатства
Посебна опасност за луѓето
| T59 | Токсичен ефект на други гасови, пареи или друг чад | |
| Т59,6 | Хидроген сулфид | |
| МКБ-10 преку Интернет (верзија на СЗО 2011) | ||
Водород сулфид е исклучително отровен гас што може да предизвика труење со водород сулфид.
Водородниот сулфид има својство да ги вкочани рецепторите за мирис, така што зголемувањето на концентрацијата повеќе не се перцепира преку мирисот. Вредноста на прагот за зачудување на рецепторите за мирис е во концентрација од> 200 ppm H2S. [2] Во исто време, гасот се собира на земјата поради неговата висока густина.
Краткорочен токсичен ефект
Кога станува збор за контакт со мукозните мембрани и ткивната течност во очите, носот, грлото и белите дробови, водородниот сулфид формира алкални сулфиди, кои се крајно иритирачки. Една од последиците од ова е задржување на водата во белите дробови. Симптомите обично исчезнуваат за неколку недели.
Вистинскиот токсичен ефект се базира на уништување на црвениот крвен пигмент хемоглобин, а со тоа и на парализа на интрацелуларното дишење. Механизмот е сè уште нејасен до денес, се претпоставува дека генерално ензимите кои содржат тешки метали, кои пренесуваат кислород, се инактивираат. Помалиот, неоксидиран дел од водород сулфид може да предизвика оштетување на централниот, а можеби и на периферниот нервен систем.
Следниве ефекти се јавуваат врз луѓето: [10]
- од 20 ppm: оштетување на рожницата по продолжено изложување
- 100 ≈ ppm: иритација на мукозните мембрани на очите и респираторниот тракт, плунка, иритација на грлото
- > 200 ppm: главоболка, отежнато дишење
- > 250 ppm: зачудувачки рецептори за мирис
- > 300 ppm: гадење
- 500 ≈ ppm: слабост, поспаност, вртоглавица
- > 500 ppm: конвулзии, губење на свеста
Долготрајната изложеност на ниски дози може да доведе до замор, губење на апетит, главоболка, раздразливост, слаба меморија и слаба концентрација.
Во зависност од концентрацијата, симптомите на труење се јавуваат кај луѓето:
Долгорочен ефект
Студии на животни покажаа дека свињите кои се хранат со храна што содржи водород сулфид страдаат од дијареја по неколку дена и покажуваат губење на тежината по околу 105 дена.
физиологија
метаболизам
Водород сулфид се формира во телото за кратко време кога се распаѓа вишок на цистеин со помош на цистатионин γ-лиаза (EC 4.4.1.1), што нормално го разложува цистатионинот во цистеин, но исто така може да го разложи и цистеинот понатаму:
Друга реакција на истиот ензим е пронајдена кај стаорци, кои потекнуваат од цистин, но не игра никаква улога кај луѓето:
$ \ mathrmSCy \ longrightarrow pyruvate + NH_3 + CyS \ textSH \ xrightarrow Cys + H_2S> $
Гасот брзо се комбинира со остатоци од тиол од околните протеини (-Cys станува -CySSH) и со тоа ја менува нивната биолошка активност. Особено, деактивиран е ензимот цитохром ц оксидаза. Сепак, мнозинството се оксидира во сулфат во митохондриите преку тиосулфат и сулфит или се преработува во сулфит/сулфат или таурин преку цистеин сулфинат. [12]
Оксидација на сулфат
Митохондриите се штитат од H2S или HS - преку неговата оксидација во сулфат, што се одвива во три чекори:
Прво, H2S се оксидира во тиосулфат од ензимски комплекс. Детално, се случуваат три индивидуални реакции, кои ги катализираат ензимите сулфид: хинон оксидоредуктаза (EC 1,8,5.-), сулфур диоксидаза (EC 1,13,11,18) и роданаза. [13]
$ \ mathrm + 2 \ GSH \ longrightarrow SO_3 ^ + H_2S + GSSG> $ $ \ mathrm + RSH \ longrightarrow SO_3 ^ + RSSH> $
Дел од оксидацијата на тиосулфат во сулфит се одвива со помош на глутатион и ензимот тиосулфат редуктаза (EC 2.8.1.3), друг дел користи тиосулфат сулфурна трансфераза. [12]
$ \ mathrm + H_2O \ longrightarrow SO_4 ^ + 2 \ e ^ - + 2 \ H ^ +> $
Конечно, сулфит оксидазата оксидира сулфит во сулфат. Идентификација на митохондријалниот сулфур диоксидаза со потврден пат на деградација ЕТЕ1-Ген кој, во случај на ретка мутација, доведува до наследна болест со оштетување од зголемена концентрација на H2S. [12]
функција
Во човечкото тело, водород сулфидот делува како азотен оксид како гласничка супстанција (видете исто така гасотрансмитер) и има вазодилатационо дејство. Таа е формирана од аминокиселината Л-цистеин и во ендотелијалните клетки на крвните садови и во мазните мускулни клетки. Ако васкуларниот ендотел е стимулиран преку рецептори на мускаринска ацетилхолин, се ослободува H2S. Ова доведува до активирање на напонски активирани и калциум активирани канали во мазните мускулни клетки на васкуларните мускули. Ова доведува до хиперполаризација на мазните мускулни клетки и на крајот до проширување на крвните садови (вазодилатација). [14]
апликација
Водород сулфид потенцијално може да се користи како лек за еректилна дисфункција. Природно се формира во еректилното ткиво на пенисот и мазните мускули на артеријата на пенисот. Тестовите покажаа дека и Л-цистеин и водород сулфид (сол) испорачани однадвор предизвикуваат ерекција зависна од концентрацијата во еректилното ткиво на пенисот (каверноза на пенисот). [15]
Во ниски концентрации, водород сулфидот ги забавува метаболичките процеси кај глувците и ја намалува нивната телесна температура. Оваа состојба слична на хибернација е целосно реверзибилна и безопасна за животните. [16] Во тек се истраги за тоа дали овој ефект може да се користи во медицината за трансплантација за да се подобри квалитетот и времето на преживување на органите наменети за трансплантација. [17] Покрај тоа, човечки студии испитуваат дали водород сулфидот може да ја подобри веројатноста за преживување на итни пациенти. [18] Целта е да се забави метаболизмот со вдишување или инјектирање H2S и со тоа да се намали потребата за кислород. Идеално, оваа мерка веќе би била претклиничка, на пр. Б. од страна на службите за итни случаи. [19]
Во студија од 2007 година на Универзитетот во Алабама во Бирмингем, објавена во списанието Зборник на трудови на Националната академија на науките беше објавен, водород сулфид во многу ниски дози е веројатно исто така одговорен како главен фактор во здравствените ефекти на лукот. Авторите известуваат дека лукот го намалува ризикот од срцеви заболувања од висок крвен притисок, зголемени маснотии во крвта (холестерол) и други фактори. Во популациските групи кои консумираат многу лук, затоа има помалку проблеми со висок крвен притисок. [20]
| Забележете ги советите за здравствени теми! |
Аналитика
И токсичноста и нејзината биолошка важност поставуваат големи побарувања за анализа на водород сулфид. За разлика од горенаведената употреба на H2S во процесот на неорганско раздвојување, инструменталните, квантитативни методи за откривање на H2S се претставени овде.
Аналитика заснована на инструменти
Оптичко определување
Најчесто користената хромогена реакција за фотометриско откривање на H2S и сулфиди е реакцијата со N ', N-диметил-р-фенилендиамин за да се формира метиленско сино. Соли на железо (III) се користат како катализатор. Производот за реакција има максимална апсорпција од 670 нанометри и може да се одреди фотометриски. [21]
Електроанализа
Амперометрија
Амперометриските сензори H2S се широко користени. Во аммерометријата се применува потенцијал на работната електрода и се мери добиената струја. Ова е пропорционално на концентрацијата на H2S. Водород сулфидот се оксидира во сулфат. Електродите модифицирани со јаглеродни наноцевки [22] постигнаа граница на детекција од 0,3 μmol/l при потенцијал на оксидација од 100 mV. Дизајнот на користените електроди е тесно поврзан со тој на електродата Кларк за определување на кислород. [23]
Потенциометрија
Исто така, развиени се потенциометриски сонди за согледување на гасовит H2S. Како пример, може да се споменат цврсти галвански полу-клетки базирани на електролити, кои заедно со H2S снабдуваат електромоторна сила што се мери. Со циркониумски цевки стабилизирани со итриа како сензори, H2S концентрациите во воздухот до 0,2 ppm може да се измерат со сигурна репродуктивност. [24] Користење на хексацијаноферат како партнер за редокс, може да се детектираат дури 30 ppb H2S. [25]
Гасна хроматографија
Гасната хроматографија е често првиот избор за анализа на гасовити супстанции. По раздвојувањето, соединенијата на сулфур, како што е H2S, може да се детектираат со пламерна фотометрија при емисија на бранова должина од 397 нанометри. [26] Метод за брзо откривање на количини на трагови на водород сулфид во гасот на јаглен постигна граница на детекција од 10 ppb. [27] [28]