- Struktura
- Nomenklatura
- Właściwości fizyczne
- Stan fizyczny
- Waga molekularna
- Temperatura topnienia
- Gęstość
- Rozpuszczalność
- Właściwości chemiczne
- Wodny roztwór
- Związki obecne po rozpuszczeniu w wodzie
- Reakcja z kwasami
- Inne reakcje
- Otrzymywanie
- Obecność w przyrodzie
- Aplikacje
- Ze świecących materiałów
- W medycynie
- W uzyskiwaniu innych związków
- Inne aplikacje
- Ryzyka
- Bibliografia
Siarczek wapnia jest nieorganiczny stałych elementów składających się z wapnia (Ca) i elementu siarki (S), w tych chemicznych CaS wzoru. Jest to rozpuszczalne w wodzie żółtawo-białe ciało stałe, występujące w naturze w niektórych wulkanach i niektórych meteorytach w postaci minerału zwanego oldhamitem.
Gdy cas rozpuszcza się w wodzie, tworzy różne związki ze względu na jon siarczkowy S 2- coraz SH - jon i OH - tworzą się jony . Powstały roztwór ma odczyn zasadowy. Ten związek jest używany jako baza dla związków luminescencyjnych lub wytwarzających światło widzialne w określonych warunkach. Materiały te są również używane w farbach świecących.
Siarczek wapnia CaS został znaleziony w niektórych meteorytach. Autor: Родион Журавлёв. Źródło: Pixabay.
CaS uznano za możliwy lek do leczenia problemów z sercem i naczyniami krwionośnymi, takich jak nadciśnienie lub wysokie ciśnienie krwi, które są chorobą dotykającą dużą część światowej populacji.
W przypadku siarczku wapnia można otrzymać inne związki, takie jak azotan wapnia i węglan wapnia. Należy obchodzić się z nim ostrożnie iw kontakcie z wilgocią z atmosfery może wytwarzać bardzo toksyczny H 2 S.
Struktura
Siarczek wapnia jest silnie jonowym związkiem utworzonym przez jon wapnia Ca 2+ i jon siarczkowy S 2- .
Krystalizuje w sześcienną strukturę, jak sól kamienna.
Sześcienna struktura krystaliczna siarczku wapnia. Żółty = siarka; biały = wapń. Benjah-bmm27 / domena publiczna. Źródło: Wikimedia Commons.
Nomenklatura
- Siarczek wapnia
Właściwości fizyczne
Stan fizyczny
Żółtawo-białe krystaliczne ciało stałe, sześcienne kryształy podobne do tych z chlorku sodu.
Waga molekularna
72,144 g / mol
Temperatura topnienia
2528 ºC
Gęstość
2,59 g / cm 3
Rozpuszczalność
Rozpuszczalny w wodzie. Nierozpuszczalny w etanolu.
Właściwości chemiczne
Wodny roztwór
Po rozpuszczeniu w wodzie CaS rozdziela się na jony wapnia Ca 2+ i siarkowe S 2 . Ten ostatni w wodzie przyjmuje proton i staje się jonem wodorosiarczkowym SH - uwalniając jon hydroksylowy OH - .
S 2- + H 2 O ⇔ SH - + OH -
Dlatego roztwory siarczku wapnia CaS są alkaliczne (mają zasadowe pH) i nie zawierają jonów S 2 , ale SH - .
Dopiero po dodaniu do roztworu dużej ilości alkaliów, takich jak wodorotlenek sodu NaOH, równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia jonów S 2- siarczkowych .
Siarczek wapnia rozpuszcza się w wodzie, tworząc inne związki. Autor: Clker-Free-Vector-Images. Źródło: Pixabay.
SH - może pobrać kolejny proton H + z wody, tworząc siarkowodór, który jest bardzo toksycznym związkiem.
SH - + H 2 O ⇔ H 2 S + OH -
Z tego powodu w wodzie tworzą się niewielkie ilości H 2 S, a pod wpływem wilgoci otoczenia CaS wydziela nieprzyjemny zapach typowy dla siarkowodoru.
Związki obecne po rozpuszczeniu w wodzie
W wyniku reakcji w wodzie wskazanych powyżej powstają Ca (SH) 2 , Ca (OH) 2 i Ca (SH) (OH).
CaS + H 2 O → Ca (SH) (OH)
Ca (SH) (OH) + H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2 S
Reakcja z kwasami
Te same reakcje, które zachodzą w wodzie, powodują reakcję CaS z kwasami, tworząc H 2 S.
CaS + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 S
Inne reakcje
Jeśli roztwór siarczku wapnia jest ogrzewany z siarką, otrzymuje się jony polisiarczkowe S 4 2- i S 3 2- .
Jeśli CaS jest ogrzewany w suchym powietrzu lub czystym tlenie, związek utlenia się do siarczynu wapnia CaSO 3, a następnie do siarczanu wapnia CaSO 4 :
2 CaS + 3 O 2 → 2 CaSO 3
2 CaSO 3 + O 2 → 2 CaSO 4
W przypadku utleniaczy, takich jak chloran potasu KClO 3 , azotan potasu KNO 3 lub dwutlenek ołowiu PbO 2, zachodzą gwałtowne reakcje.
Otrzymywanie
Siarczek wapnia można wytworzyć przez kalcynację (ogrzewanie do bardzo wysokiej temperatury) pierwiastków wapnia (Ca) i siarki (S) w atmosferze obojętnej, to znaczy bez obecności np. Tlenu lub pary wodnej.
Ca + S + ciepło → CaS
Można go również otrzymać przez ogrzewanie siarczanu wapnia CaSO 4 z węglem drzewnym:
CaSO 4 + 2 C → CaS + 2 CO 2
Jednak w tym drugim przypadku czysty CaS nie jest otrzymywany, ponieważ dodatkowo reaguje z CaSO 4 tworząc CaO i SO 2 .
CaS jest również wytwarzany przez spalanie odpadów węglowych.
Obecność w przyrodzie
CaS występuje naturalnie w mineralnym oldhamicie. Jest to składnik niektórych meteorytów i jest ważny dla badań naukowych prowadzonych w Układzie Słonecznym.
Uważa się, że Oldhamite powstał w wyniku kondensacji w mgławicy, która zapoczątkowała Układ Słoneczny. Występuje również w wulkanach.
Siarczek wapnia CaS znajduje się w minerale oldhamicie, który znaleziono w niektórych meteorytach. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Źródło: Wikimedia Commons.
Ponadto siarczek wapnia jest wytwarzany w sposób naturalny poprzez redukcję CaSO 4 (gipsu), prawdopodobnie w wyniku działania bakterii.
Aplikacje
Ze świecących materiałów
Jednym z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań siarczku wapnia jest jako baza dla związków luminescencyjnych. Są to substancje, które w pewnych okolicznościach emitują światło widzialne.
W związkach luminescencyjnych CaS działa jako zasada, a do struktury dodawane są aktywatory, takie jak chlorki niektórych pierwiastków, takich jak cer (Ce 3+ ) i europ (Eu 2+ ).
Materiał powstały w wyniku połączenia CaS i aktywatora jest używany np. W ekranach kineskopowych, które tworzą stare ekrany komputerów lub komputerów lub starych telewizorów.
Stare monitory komputerowe miały lampy katodowe, w których czasami używane są luminescencyjne związki siarczku wapnia i aktywatory. Autor: Andreas160578. Źródło: Pixabay.
Są również stosowane w obecnych diodach elektroluminescencyjnych lub lampach LED (diody elektroluminescencyjne).
Lampa LED. Niektóre mogą zawierać luminescencyjne związki siarczku wapnia. Nie podano autora do odczytu maszynowego. Założono APPER (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Źródło: Wikimedia Commons.
Materiały te są również wykorzystywane w świecących farbach i lakierach.
W medycynie
Siarczek wapnia został uznany w medycznych badaniach naukowych za lek stosowany w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi (wysokiego ciśnienia w tętnicach). Jest to choroba, która dotyka układu sercowo-naczyniowego wielu osób (serce i naczynia krwionośne).
CaS jest uważany za „dawcę” H 2 S. Odgrywa ważną rolę w regulacji napięcia lub siły naczyń krwionośnych, więc podanie CaS może być możliwym lekarstwem na nadciśnienie.
Siarczek wapnia badano jako możliwy lek na wysokie ciśnienie krwi w układzie sercowo-naczyniowym u osób chorych. Autor: Mohamed Hassan. Źródło: Pixabay.
W uzyskiwaniu innych związków
Siarczek wapnia umożliwia otrzymywanie innych związków, takich jak azotan wapnia Ca (NO 3 ) 2 :
CaS + 2 HNO 3 → Ca (NO 3 ) 2 + H 2 S
Był również używany do otrzymywania węglanu wapnia CaCO 3 . Aby to zrobić, wodny roztwór CaS poddaje się karbonatyzacji za pomocą CO 2 :
CaS + H 2 O + CO 2 → H 2 S + CaCO 3
Inne aplikacje
Siarczek wapnia jest również stosowany jako dodatek smarny i jako środek flotacyjny w ekstrakcji minerałów.
Ryzyka
Siarczek wapnia może powodować podrażnienie skóry, oczu i dróg oddechowych. Należy obchodzić się z nim ostrożnie i przy użyciu odpowiedniego sprzętu ochronnego.
Jest to związek bardzo toksyczny dla organizmów wodnych, więc jest niebezpieczny dla tych środowisk.
Bibliografia
- Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
- Lide, DR (redaktor). (2005). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85 th CRC Press.
- Ropp, RC (2013). Grupa 16 (O, S, Se, Te) związki ziem alkalicznych. Siarczek wapnia. W Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Odzyskany z sciencedirect.com.
- Li, YF i in. (2009). Siarczek wapnia (CaS), donor siarkowodoru (H (2) S): nowy lek przeciwnadciśnieniowy? Med Hypotheses, 2009 wrzesień; 73 (3): 445–7. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.
- House JE and House, KA (2016). Siarka, selen i tellur. Występowanie siarki. In Descriptive Inorganic Chemistry (wydanie trzecie). Odzyskany z sciencedirect.com.
- Narodowa Biblioteka Medyczna Stanów Zjednoczonych. (2019). Siarczek wapnia. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- De Beer, M. i in. (2014). Przekształcenie siarczku wapnia w węglan wapnia w procesie odzyskiwania siarki elementarnej z odpadów gipsowych. Waste Manag, listopad 2014; 34 (11): 2373–81. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.