Solfuro di idrogeno: proprietà, sintesi, reazioni

Il solfuro di idrogeno è un gas incolore dal tipico odore di uova marce avente formula H2S ed ha geometria tetraedrica con angolo di legame H-S-H di 92.1°.

Proprietà

Contrariamente all’acqua, a causa della bassa differenza di elettronegatività tra zolfo e idrogeno il solfuro di idrogeno non forma legami a idrogeno . Pertanto ha una temperatura di ebollizione di – 60°C.

Il solfuro di idrogeno è scarsamente solubile in acqua dove si dissocia secondo gli equilibri:

H2S + H2O ⇌ HS+ H3O+    Ka1 = 1.1 ∙ 10-7
HS+ H2O ⇌ S2- + H3O+    Ka1 = 1 ∙ 10-14

Esso, in soluzione, è comunemente detto acido solfidrico

Il solfuro di idrogeno è più pesante dell’aria e tende a depositarsi sul suolo e lo si può rinvenire in luoghi scarsamente ventilati come tombini, scantinati, pozzi, fogne.

Il solfuro di idrogeno è presente in natura nel petrolio greggio, nel gas naturale, e in alcune sorgenti termali. È prodotto dalla degradazione batterica di materiali organici e dei rifiuti umani, animali e dai solfobatteri.  Oltre ad essere presente nel petrolio naturale, può essere ottenuto nell’ambito dei processi di idro-desulfurizzazione del petrolio. L’esposizione ad alte dosi di solfuro di idrogeno può provocare la morte istantanea mentre a basse dosi può causare disturbi neurologici, respiratori, motori e cardiaci.

Sintesi

Il chimico svedese Carl Wilhelm Scheele vissuto nella seconda metà del ‘700 ottenne per la prima volta il composto dalla reazione del solfuro di ferro (II) con un acido minerale secondo la reazione:

FeS + 2 HCl → H2S + FeCl2

Tuttora il solfuro di idrogeno può essere ottenuto, con la stessa reazione, in laboratorio utilizzando l’apparecchio di Kipp.

A causa della scarsa solubilità di molti solfuri, il solfuro di idrogeno viene usato nell’ambito dell’analisi chimica qualitativa per la precipitazione di ioni metallici appartenenti al secondo gruppo analitico.  In passato si procedeva a far gorgogliare il gas, prodotto nell’apparecchio di Kipp nella soluzione da analizzare. Tuttavia, stante la sua pericolosità, attualmente si preferisce aggiungere alla soluzione la tioacetammide che in acqua dà luogo alla formazione di acido solfidrico secondo la reazione:

CH3CSNH2 + 2 H2O ⇌ CH3COOH + NH3 + H2S

A livello industriale il solfuro di idrogeno può essere ottenuto ad alte temperature dalla reazione tra zolfo e un composto organico con una reazione del tipo:

C10H20 + 10 S → 10 C + 10 H2S

Reazioni

In presenza di aria il solfuro di idrogeno dà luogo alla formazione di biossido di zolfo secondo la reazione:
2 H2S + 3 O2 → 2 SO2 + 2 H2O

A livello industriale è usato per ottenere lo zolfo secondo le reazioni:

16 H2S + 8 SO2 → 3 S8 + 16 H2O

16 HNO3 + 24 H2S → 16 NO + 3 S8 + 32 H2O

Inoltre molti composti organici solforati come i tioli possono essere ottenuti dal solfuro di idrogeno: ad esempio il metantiolo può essere sintetizzato secondo la reazione:

CH3OH + H2S → CH3SH + H2O

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