КАЛЦИЕВ СУЛФИД (CAS): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ПРОИЗВОДСТВО, ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В сулфид калций е неорганичен твърд елемент, състояща се от калций (Са) и елемент на сяра (S), на по формула CAS химически. Това е водоразтворимо, жълтеникаво-бяло твърдо вещество, което се среща в природата в някои вулкани и в някои метеорити под формата на минерал, наречен oldhamite.

Когато CaS се разтвори във вода, той образува различни съединения, дължащи се на сулфидния йон S ^2-, превръщащ се в SH ^- йона и се образуват OH ^- йони. Полученият разтвор е алкален. Това съединение се използва като основа за съединения, които са луминисцентни или които произвеждат видима светлина при определени условия. Тези материали се използват и в светещи бои.

В някои метеорити е открит калциев сулфид CaS. Автор: Родион Журавлёв. Източник: Pixabay

CaS се счита за възможно лекарство за лечение на проблеми със сърцето и кръвоносните съдове като хипертония или високо кръвно налягане, което е заболяване, което засяга голяма част от световното население.

С калциев сулфид могат да се получат други съединения като калциев нитрат и калциев карбонат. Той трябва да се работи внимателно и в контакт с влажност на атмосферата може да произвежда H ₂ S, който е много токсичен.

структура

Калциевият сулфид е силно йонно съединение, образувано от калциев йон Ca ²⁺ и сулфиден йон S ^2-.

Той кристализира в кубична структура като каменната сол.

Кубична кристална структура на калциев сулфид. Жълто = сяра; бял = калций. Benjah-bmm27 / Публично достояние. Източник: Wikimedia Commons.

номенклатура

• Калциев сулфид

Физични свойства

Физическо състояние

Жълтеникаво бели кристални твърди кубични кристали като тези на натриев хлорид.

Молекулно тегло

72.144 g / mol

Точка на топене

2528 ºC

плътност

2,59 g / cm ³

разтворимост

Разтворим във вода. Неразтворим в етанол.

Химични свойства

Воден разтвор

Разтворен във вода, CaS се разделя на своите калциеви Са ²⁺ и сярна S ^2- йони. Последният във вода поема протон и се превръща в хидросулфиден йон SH ^- отделяйки хидроксилен йон OH ^-.

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Следователно разтворите на калциев сулфид на CaS са алкални (имат основно рН) и нямат S ^2- йони, но SH ^-.

Само когато към разтвора се добави голямо количество алкали като натриев хидроксид NaOH, равновесието се измества към образуването на S ^2- сулфидни йони.

Калциевият сулфид се разтваря във вода, образувайки други съединения. Автор: Clker-Free-Vector-Images. Източник: Pixabay

SH ^- може да поеме друг Н ⁺ протон от вода, образувайки сероводород, който е много токсично съединение.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

Поради тази причина малки количества H ₂ S се образуват във вода и, когато са изложени на влага в околната среда, CaS излъчва неприятна миризма, характерна за сероводорода.

Съединенията присъстват при разтваряне във вода

Резултатът от реакциите във вода, посочени по-горе, е, че Ca (SH) ₂, Ca (OH) ₂ и Ca (SH) (OH) се образуват.

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

Са (SH) (ОН) + H ₂ O → Са (ОН) ₂ + H ₂ S

Реакция с киселини

Същите реакции, които се появяват във вода причина CAS да реагират с киселини, образувайки Н ₂ S.

CaS + 2 HCl → CaCl ₂ + H ₂ S

Други реакции

Ако разтворът на калциев сулфид се нагрява със сяра, се получават полисулфидните йони S ₄ ^2- и S ₃ ^2-.

Ако CaS се нагрява на сух въздух или чист кислород, съединението се окислява до калциев сулфит CaSO ₃ и след това до калциев сулфат CaSO ₄:

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

С окислители като калиев хлорат KClO _{3 се} появяват бурни реакции на калиев нитрат KNO ₃ или оловен диоксид PbO ₂.

Получаване

Калциевият сулфид може да бъде получен чрез калциниране (нагряване до много висока температура) елементите калций (Са) и сяра (S) в инертна атмосфера, тоест няма кислород или водни пари, например.

Ca + S + топлина → CaS

Може да се получи и чрез нагряване на калциев сулфат CaSO ₄ с въглен:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Въпреки това, в последния случай чист CAS не се получава, тъй като допълнително реагира с CaSO ₄ образуване СаО и SO ₂.

CaS се генерира и чрез изгаряне на въглищни отпадъци.

Присъствие в природата

CaS естествено присъства в минерала Oldhamite. Това е компонент на някои метеорити и е важно за научните изследвания, извършвани върху Слънчевата система.

Смята се, че Oldhamite се е образувал чрез кондензация в мъглявината, която е възникнала от Слънчевата система. Той също присъства във вулкани.

Калциевият сулфид CaS е в минерала олдхамит, който е открит в някои метеорити. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Източник: Wikimedia Commons.

В допълнение, калциевият сулфид се произвежда естествено чрез редукцията на CaSO ₄ (гипс), възможно поради действието на бактериите.

Приложения

В светещи материали

Една от най-разпространените приложения на калциев сулфид е била като основа за луминесцентни съединения. Това са вещества, които при определени обстоятелства излъчват видима светлина.

В CaS луминесцентните съединения това действа като основа и към структурата се добавят активатори, като хлориди на някои елементи като церий (Ce ³⁺) и европий (Eu ²⁺).

Материалът, получен от съединението на CaS и активатора, се използва например в екрани с катодни лъчи, които съставят старите екрани на компютри или компютри или стари телевизори.

Старите компютърни монитори са имали катодни тръби, в които понякога се използват луминесцентни съединения и активатори на калциев сулфид. Автор: Andreas160578. Източник: Pixabay

Те се използват и в текущите светодиодни лампи или LED (светодиоди).

LED лампа. Някои от тях могат да съдържат луминесцентни съединения на калциев сулфид. Не е предоставен машинно четим автор. APPER предполага (въз основа на претенции за авторски права). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Източник: Wikimedia Commons.

Тези материали се използват и в светещи бои и лакове.

В медицината

Калциевият сулфид се разглежда в медицинските научни изследвания като лекарство за лечение на високо кръвно налягане (високо налягане в артериите). Това е заболяване, което засяга сърдечно-съдовата система на много хора (сърце и кръвоносни съдове).

CaS се счита за „донор“ на H ₂ S. Той играе важна роля за регулиране на тонуса или силата на кръвоносните съдове, така че прилагането на CaS може да бъде възможно средство за лечение на хипертония.

Калциевият сулфид е проучен като възможно средство за лечение на високо кръвно налягане в сърдечно-съдовата система при болни хора. Автор: Мохамед Хасан Източник: Pixabay

При получаване на други съединения

Калциевият сулфид позволява получаването на други съединения като калциев нитрат Ca (NO ₃) ₂:

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃) ₂ + H ₂ S

Използва се и за получаване на калциев карбонат CaCO ₃. За да направите това, воден разтвор на CaS се подлага на карбонизация с CO ₂:

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Други приложения

Калциевият сулфид се използва също като смазваща добавка и като флотационен агент при извличане на минерали.

Рискове

Калциевият сулфид може да причини дразнене на кожата, очите и дихателните пътища. С него трябва да се работи внимателно и с подходящо оборудване за безопасност.

Това е много токсично съединение за водния живот, така че е опасно за тези среди.

Препратки

1. Котън, Ф. Алберт и Уилкинсън, Джефри. (1980 г.). Разширена неорганична химия. Четвърто издание. John Wiley & Sons.
2. Lide, DR (редактор). (2005 г.). CRC Наръчник по химия и физика. 85 ^-та CRC Press.
3. Ropp, RC (2013). Група 16 (О, S, Se, Te) алкалноземни съединения. Калциев сулфид. В енциклопедия на алкалоземните съединения. Възстановени от sciencedirect.com.
4. Li, YF et al. (2009 г.). Калциев сулфид (CaS), донор на сероводород (H (2) S): ново антихипертензивно лекарство? Меди хипотези, 2009 септември; 73 (3): 445-7. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.
5. Къща JE и House, KA (2016). Сяра, Селен и Телур. Възникване на сяра. В описателната неорганична химия (трето издание). Възстановени от sciencedirect.com.
6. Национална медицинска библиотека на САЩ. (2019). Калциев сулфид. Възстановени от pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. et al. (2014). Преобразуване на калциев сулфид в калциев карбонат по време на процеса на оползотворяване на елементарна сяра от гипсовите отпадъци. Управление на отпадъците, 2014 ноември; 34 (11): 2373-81. Възстановени от ncbi.nlm.nih.gov.