СУЛЬФІД КАЛЬЦІЮ (КАС): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ВИРОБНИЦТВО, ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Сульфіду кальцію являє собою неорганічне тверде елемент , що складається з кальцію (Са) і елемента сірки (S), з по хімічній формулі CaS. Це водорозчинне, жовтувато-біле тверде речовина, яке зустрічається в природі в деяких вулканах і в деяких метеоритах у вигляді мінералу, який називається олдамітом.

Коли CaS розчиняється у воді, він утворює різні сполуки за рахунок іона сульфіду S ^{2-, який} стає іоном SH ^- і OH ^- утворюються . Отриманий розчин - лужний. Ця сполука використовується в якості основи для сполук, які люмінесцентні або які виробляють видиме світло при певних умовах. Ці матеріали також використовуються в світлих фарбах.

У деяких метеоритах виявлено сульфід кальцію CaS. Автор: Родіон Журавлёв. Джерело: Pixabay.

CaS вважався можливим препаратом для лікування проблем із серцем та судинами, такими як гіпертонія або високий кров'яний тиск, що є захворюванням, яке вражає значну частину населення світу.

За допомогою сульфіду кальцію можна отримати інші сполуки, такі як нітрат кальцію та карбонат кальцію. З цим слід поводитися обережно і при контакті з вологістю атмосфери він може утворювати H ₂ S, який є дуже токсичним.

Будова

Сульфід кальцію - високоіонна сполука, утворена іоном кальцію Са ²⁺ та сульфідним іоном S ^2- .

Він кристалізується в кубічну структуру, як кам'яна сіль.

Кубічна кристалічна структура сульфіду кальцію. Жовтий = сірка; білий = кальцій. Benjah-bmm27 / Громадське надбання. Джерело: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Сульфід кальцію

Фізичні властивості

Фізичний стан

Жовтувато-білі кристалічні тверді кубічні кристали, подібні до хлориду натрію.

Молекулярна маса

72,144 г / моль

Точка плавлення

2528 ºC

Щільність

2,59 г / см ³

Розчинність

Розчинний у воді. Нерозчинний у етанолі.

Хімічні властивості

Водний розчин

Розчиняючись у воді, CaS відокремлює його кальцій Ca ²⁺ та сірки S ^2- іони . Останній у воді бере протон і стає гідросульфідним іоном SH ^- вивільняючи гідроксильний іон OH ^- .

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Отже, розчини CaS сульфіду кальцію лужні (вони мають основний рН) і не мають іонів S ^2-, а SH ^- .

Тільки коли до розчину додається велика кількість лугу, такого як гідроксид натрію NaOH, рівновага зміщується в бік утворення іонів S ^2- сульфіду .

Сульфід кальцію розчиняється у воді, утворюючи інші сполуки. Автор: Clker-Free-Vector-Images Джерело: Pixabay.

SH ^- може взяти інший Н ⁺ протон з води, утворюючи сірководень, який є дуже токсичною сполукою.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

З цієї причини у воді утворюються невеликі кількості H ₂ S і, потрапляючи на вологість у навколишнє середовище, СаС видає неприємний запах, характерний для сірководню.

Сполуки, присутні при розчиненні у воді

Результатом реакцій у воді, зазначених вище, є те, що утворюються Ca (SH) ₂ , Ca (OH) ₂ і Ca (SH) (OH).

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H ₂ O → Ca (OH) ₂ + H ₂ S

Реакція з кислотами

Ті ж реакції, що відбуваються у воді, викликають реакцію СаС з кислотами, утворюючи H ₂ S.

CaS + 2 HCl → CaCl ₂ + H ₂ S

Інші реакції

Якщо розчин сульфіду кальцію нагріти сіркою, ^{отримують} іони полісульфіду S ₄ ^2- та S ₃ ^2- .

Якщо CaS нагрівається на сухому повітрі або чистому кисні, з'єднання окислюється до сульфіту кальцію CaSO _3, а потім до сульфату кальцію CaSO ₄ :

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

З окислювачами, такими як хлорат калію KClO ₃ , виникає бурхлива реакція нітрату калію KNO ₃ або діоксиду свинцю PbO ₂ .

Отримання

Сульфід кальцію можна приготувати шляхом прожарювання (нагрівання до дуже високої температури) елементів кальцію (Са) та сірки (S) в інертній атмосфері, тобто, наприклад, немає кисню та водяної пари.

Ca + S + тепло → CaS

Його також можна отримати, нагріваючи сульфат кальцію CaSO ₄ з вугіллям:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Однак в останньому випадку чистого CaS не отримують, оскільки він додатково взаємодіє з CaSO _4, утворюючи CaO і SO ₂ .

CaS також утворюється спалюванням відходів вугілля.

Присутність у природі

CaS природним чином присутній в мінеральному олдгаміті. Це компонент деяких метеоритів і важливий для наукових досліджень, проведених у Сонячній системі.

Вважається, що олдгаміт утворився конденсацією в туманності, що зароджувала Сонячну систему. Він також присутній у вулканах.

Кальцій сульфід CaS знаходиться в мінералі олдгаміт, який виявлений у деяких метеоритах. Леон Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Джерело: Wikimedia Commons.

Крім того, сульфід кальцію виробляється природним шляхом за рахунок відновлення CaSO ₄ (гіпсу), можливо, завдяки дії бактерій.

Програми

У світних матеріалах

Одне з найпоширеніших застосувань сульфіду кальцію було основою для люмінесцентних сполук. Це речовини, які випромінюють видиме світло за певних обставин.

У люмінесцентних сполуках CaS це виступає в якості основи, і до структури додаються активатори, такі як хлориди деяких елементів, таких як церій (Ce ³⁺ ) та європій (Eu ²⁺ ).

Матеріал, отриманий в результаті з'єднання CaS і активатора, використовується, наприклад, в екранах з катодними променями, що складають старі екрани комп'ютерів або комп'ютерів або старі телевізори.

У старих комп'ютерних моніторах були катодні трубки, в яких іноді використовуються люмінесцентні сполуки сульфіду кальцію та активатори. Автор: Andreas160578. Джерело: Pixabay.

Вони також використовуються в діючих світлодіодних або світлодіодних (світлодіодних) лампах.

Світлодіодна лампа. Деякі можуть містити люмінесцентні сполуки сульфіду кальцію. Не надано машиночитаного автора. APPER припускається (ґрунтується на претензіях на авторське право). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Джерело: Wikimedia Commons.

Ці матеріали також використовуються в світлих фарбах і лаках.

У медицині

Сульфід кальцію розглядався в медичних наукових дослідженнях як препарат для лікування високого артеріального тиску (високий тиск в артеріях). Це захворювання, яке вражає серцево-судинну систему багатьох людей (серце та судини).

СаС вважається "донором" H ₂ S. Він відіграє важливу роль у регулюванні тонусу або сили судин, тому введення CaS може бути можливим засобом для лікування гіпертонії.

Сульфід кальцію був вивчений як можливий засіб проти високого артеріального тиску в серцево-судинній системі у хворих людей. Автор: Мохамед Хассан. Джерело: Pixabay.

При отриманні інших сполук

Сульфід кальцію дозволяє отримувати інші сполуки, такі як нітрат кальцію Са (NO ₃ ) ₂ :

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + H ₂ S

Він також використовувався для отримання карбонату кальцію CaCO ₃ . Для цього водний розчин CaS піддають карбонізації з ₂ :

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Інші програми

Сульфід кальцію також використовується як мастильна добавка і як флотаційний агент при видобутку мінералів.

Ризики

Сульфід кальцію може викликати роздратування шкіри, очей та дихальних шляхів. З цим слід поводитися обережно і з належним обладнанням безпеки.

Це дуже токсична сполука для водного життя, тому небезпечна для цих середовищ.

Список літератури

1. Коттон, Ф. Альберт і Вілкінсон, Джеффрі. (1980). Розширена неорганічна хімія. Четверте видання. Джон Вілі та сини.
2. Lide, DR (редактор). (2005). Посібник з хімії та фізики. 85- ^а преса CRC.
3. Ropp, RC (2013). Група 16 (O, S, Se, Te) лужноземельних сполук. Сульфід кальцію. В Енциклопедії лужноземельних сполук. Відновлено з sciencedirect.com.
4. Li, YF та ін. (2009). Сульфід кальцію (CaS), донор сірководню (H (2) S): новий антигіпертензивний препарат? Медичні гіпотези, 2009 р .; 73 (3): 445–7. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.
5. Будинок JE and House, KA (2016). Сірка, Селен і Телур. Виникнення Сірки. В описовій неорганічній хімії (Третє видання). Відновлено з sciencedirect.com.
6. Національна медична бібліотека США. (2019). Сульфід кальцію. Відновлено з pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, М. та ін. (2014). Перетворення сульфіду кальцію в карбонат кальцію в процесі відновлення елементарної сірки з гіпсових відходів. Управління відходами, 2014 листопад; 34 (11): 2373-81. Відновлено з ncbi.nlm.nih.gov.