H2 S は化合物硫化水素の化学式です。硫化水素は、中央の硫黄原子に結合した 2 つの水素原子から構成される共有結合化合物です。水のように (H2 0)、硫化水素はカルコゲナイド水素です。これは、水素と 16 族の元素 (酸素、硫黄、セレン、テルル) から作られた化合物です。硫化水素は非極性です。 無極性の H–S 結合のためです。水素と硫黄の EN 差は 0.4 であるため、水素と硫黄は非極性結合を形成します。非対称の分子構造を持っていますが、極性結合が存在しないため、分子全体が非極性です。
硫化水素は、硫化物産生生物の嫌気性呼吸の産物として最も一般的に遭遇します。たとえば、酸素のない状態で活動する一部のバクテリアは、硫酸イオン (SO4 ) を H2 に還元する細胞呼吸中の末端電子受容体として S. 言い換えれば、硫化物生成生物は硫黄を呼吸し、硫化水素を吐き出します.逆に、好気性生物では、酸素分子 (O2 ) は呼吸中に末端電子受容体として働き、H2 に還元されます。 O. また、火山や天然ガス形成におけるプロセスの産物でもあります。
硫化水素は、腐った卵のような刺激臭で知られています。可燃性であり、熱と酸素と反応して二酸化硫黄（SO2 ）と水。硫化水素は大量に人に有毒です。その毒性レベルは一酸化炭素 (CO) に匹敵します。吸入すると、硫化水素はミトコンドリア内の酵素に結合し、細胞呼吸を妨げます.
一言で言えば極性
基本的に、化学における極性は、分子内に電子がどれだけ均等に分布しているかの尺度です。 2 つの原子が共有結合を形成するとき、それらは価電子を共有することによってそうします。各元素には、電子を引き寄せる強さの尺度である電気陰性度があります。電気陰性度が大きく異なる 2 つの元素が共有結合を形成すると、電気陰性度の高い元素が、電気陰性度の低い元素よりも共有電子をより強く引き寄せます。その結果、共有電子は電気陰性度の高い元素に引き寄せられます。
分子内の電荷の不均一な変位により、電気陰性度の高い要素には部分的な負電荷が与えられ、電気陰性度の低い要素には部分的な正電荷が与えられます。これが、分子が極性を持つということです。電子の不均一な空間分布のために、構造全体に部分的に帯電した双極子があります。
2 つの原子が極性結合または非極性結合を形成するかどうかは、それらの元素のそれぞれの電気陰性度に依存します。 2 つの元素の EN の差が 0.5 ～ 2 の場合、結合は一般に極性があると見なされます。差が 0.5 未満の場合、機能的に無極性と見なされます。差が 2 より大きい場合、結合は完全に極性であり、より適切にはイオン結合と呼ばれます。
たとえば、水分子は、その H-O 結合によって極性があります。水素の EN 値は 2.1、酸素の EN 値は 3.5 です。これら 2 つの値の差は 1.4 であるため、H-O 結合は極性であると見なされ、酸素に部分的に負の電荷があります。
硫化水素の極性
極性に関する前のレッスンを適用すると、硫化水素が極性化合物であるかどうかを調べることができます。水素の EN 値は 2.1、硫黄の EN 値は 2.5 です。これら 2 つの値の差は 0.5 未満であるため、H-S 結合は非極性として分類されます。硫化水素は完全に非極性の H-S 結合で構成されているため、分子全体が非極性です。
厳密に言えば、H-S 結合は 完全ではありません 無極性。硫黄は水素よりわずかに電気陰性度が高いため、共有電子をわずかに強く引っ張ります。この極性は非常に弱いですが、実際には、極性がまったくないかのように非常に弱い極性の結合を扱うと便利です。したがって、H-S 結合は技術的には少し極性がありますが、ほとんどの場合、無極性であるかのように扱っても安全です。真に非極性の結合のみが、同一の EN 値を持つ原子間で形成されます (二原子分子のように)。硫化水素の非常にわずかな極性は、小規模では大きな影響を与えるため、特定の状況では、H-S 結合を極性として扱うことが適切です。 .
化合物としての硫化水素
硫化水素は、中央の硫黄原子と 2 つの末端水素原子で構成される三原子 (3 原子) 分子です。水分子のように、硫化水素は曲がった幾何学的構造を持ち、結合角は 92.1°、結合長は 136 ピコメートル (1 ピコメートル =1 兆分の 1 メートル) です。空気より少し密度が高く、酸素と熱の存在下で爆発します。硫化水素は水に溶けにくく、孤立プロトン (H) と水硫化物イオン (HS) に解離します。この挙動により、硫化水素は弱酸になります。
硫化水素は可燃性で、酸素と熱と反応して二酸化硫黄と水を生成します。高温下では、二酸化硫黄は元素硫黄と水に変換されるため、硫化水素の燃焼は、純粋な元素硫黄を生成するためのステップの 1 つとしてよく使用されます。金属イオンと反応して金属硫化物を形成し、最も一般的には鉛 (Pb) と反応して硫化鉛 (II) (PbS) を形成します。逆に、金属硫化物を強酸で処理すると、硫化水素が生成されます。
硫化水素の発生
嫌気呼吸
硫化水素の主な天然源の 1 つは、硫化物産生菌の活動です。硫化物産生細菌は、代謝に酸素の代わりに硫黄を使用します。硫化水素呼吸の間、バクテリアは硫酸イオンを還元剤として使用して、電子伝達系で電子を運びます。この反応の最後に、硫酸イオンは環境中に放出される硫化水素に還元されます。硫化物生成細菌とその硫化水素生成物の活動は、湿地や下水道などの腐敗する有機物が大量にある場所に関連する腐敗臭の原因です。
硫化物産生細菌の活動は、地球上の硫黄サイクルにとって非常に重要です。したがって、硫化水素は硫黄サイクルの主要な構成要素の 1 つです。硫黄サイクルは、硫黄が環境を循環し、生物に取り込まれ、環境に戻るプロセスです。硫黄は生物にとって必要な微量元素であるため、生物が使用するための元素硫黄の一定の供給を維持するのは硫黄サイクルです。硫化水素産生細菌による硫化水素の産生は、このサイクルの重要なステップです。最終的に生物に取り込まれる硫黄の生成.
地質活動
少量の硫化水素は、地球の地殻における地球化学反応でも生成されます。地球の地殻には、大量の硫黄および硫黄含有鉱物が含まれています。熱と圧力の存在下で、金属硫化物化合物は水と加水分解を受け、金属酸化物と硫化水素ガスを生成します。そのため、硫化水素は天然ガスを生成するプロセスの天然産物です。実際、天然ガス鉱床からの硫化水素の分離により、多量の硫化水素が生成されます。同様のメカニズムにより、熱海の噴出孔で硫化水素が形成されます。
人間の場合
硫化水素は大量に存在すると人間にとって非常に有毒ですが、少量の硫化水素は人間の生物学において重要な役割を果たします。体内の硫化水素は、多くの場合、細胞呼吸中の ATP 産生量を調節するシグナル伝達分子として機能します。硫化水素はまた、動物の血管の血管収縮と植物の種子の発芽率にも関与しているようです.
硫化水素の毒性
一般に、硫化水素は非常に有毒であり、酸素ブリーザーを義務付けています。その作用メカニズムは、一酸化炭素のメカニズムと似ています。硫化水素は重要な酵素や補因子に結合し、細胞呼吸中にそれらが機能するのを妨げます.硫化水素は人間の体内で自然に生成されるため、体には硫化水素を除去するメカニズムがありますが、これらのメカニズムは十分な量の用量によって追い越される可能性があります.
硫化水素中毒の症状は、一酸化炭素中毒の症状に似ています。疲労、めまい、集中力の低下、記憶力の低下、過敏症。最初は刺激臭がありますが、体はすぐに臭いに順応し、その存在に気付かなくなることがあります。空気よりわずかに密度が高いため、換気の悪い空間の底近くに蓄積する傾向があります。人体は、しばらくの間、低濃度の硫化水素に耐えることができます。高濃度の硫化水素を吸入すると、即座に死に至るか、深刻な脳障害を引き起こす可能性があります。
歴史的に、医師は被害者のポケットに銅貨を入れることで、硫化水素中毒の極端なケースを診断してきました。患者の体内に硫化水素が大量にある場合、ポケットの銅貨と反応して酸化し、緑色に変わります。
