СУЛЬФИД КАЛЬЦИЯ (CAS): СОСТАВ, СВОЙСТВА, ПОЛУЧЕНИЕ, ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Сульфида кальция представляет собой неорганическое твердое элемент , состоящий из кальция (Са) и элемента серы (S), из по химической формуле CaS. Это водорастворимое желтовато-белое твердое вещество, которое в природе встречается в некоторых вулканах и в некоторых метеоритах в виде минерала, называемого олдхамитом.

Когда CaS растворяется в воде, он образует различные соединения из-за того, что сульфид-ион S ^{2 -} становится SH ^- ионом, и образуются ионы OH ^- . Полученный раствор щелочной. Это соединение используется в качестве основы для соединений, которые являются люминесцентными или излучают видимый свет при определенных условиях. Эти материалы также используются в светящихся красках.

Сульфид кальция CaS был обнаружен в некоторых метеоритах. Автор: Родион Журавлёв. Источник: Pixabay.

CaS считается возможным лекарством для лечения проблем с сердцем и кровеносными сосудами, таких как гипертония или высокое кровяное давление, заболевание, которым страдает большая часть населения мира.

С сульфидом кальция могут быть получены другие соединения, такие как нитрат кальция и карбонат кальция. С ним следует обращаться осторожно, так как при контакте с влажностью атмосферы он может выделять H ₂ S, который очень токсичен.

Структура

Сульфид кальция - это высокоионное соединение, образованное ионом кальция Ca ²⁺ и ионом сульфида S ^2- .

Он кристаллизуется в кубическую структуру, как каменная соль.

Кубическая кристаллическая структура сульфида кальция. Желтый = сера; белый = кальций. Benjah-bmm27 / Общественное достояние. Источник: Wikimedia Commons.

Номенклатура

• Сульфид кальция

Физические свойства

Физическое состояние

Желтовато-белое кристаллическое твердое вещество кубической формы, как у хлорида натрия.

Молекулярный вес

72,144 г / моль

Температура плавления

2528 ºC

плотность

2,59 г / см ³

Растворимость

Растворим в воде. Нерастворим в этаноле.

Химические свойства

Водный раствор

При растворении в воде CaS разделяется на ионы кальция Ca ²⁺ и серы S ^2- . Последний в воде принимает протон и становится гидросульфидным ионом SH ^- высвобождая гидроксильный ион OH ^- .

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Следовательно, сульфид кальция CaS растворы являются щелочными (они имеют основной рН) и не имеют S ^2- ионов , но SH ^- .

Только при добавлении в раствор большого количества щелочи, такой как гидроксид натрия NaOH, равновесие смещается в сторону образования ионов сульфида S ² .

Сульфид кальция растворяется в воде, образуя другие соединения. Автор: Clker-Free-Vector-Images. Источник: Pixabay.

SH ^- может забирать другой протон H ⁺ из воды, образуя сероводород, который является очень токсичным соединением.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

По этой причине в воде образуются небольшие количества H ₂ S , а при воздействии влажности окружающей среды CaS издает неприятный запах, типичный для сероводорода.

Соединения, присутствующие при растворении в воде

Результатом указанных выше реакций в воде является образование Ca (SH) ₂ , Ca (OH) ₂ и Ca (SH) (OH).

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (ОН)

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

Реакция с кислотами

Те же реакции, которые происходят в воде, заставляют CaS реагировать с кислотами, образуя H ₂ S.

CaS + 2 HCl → CaCl ₂ + H ₂ S

Другие реакции

Если раствор сульфида кальция нагреть с серой, ^{получаются} полисульфид-ионы S ₄ ^2- и S ₃ ^2- .

Если CaS нагревается в сухом воздухе или чистом кислороде, соединение окисляется до сульфита кальция CaSO _3, а затем до сульфата кальция CaSO ₄ :

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

С окислителями, такими как хлорат калия KClO ₃ , нитрат калия KNO ₃ или диоксид свинца PbO _2, происходят бурные реакции.

получение

Сульфид кальция может быть получен прокаливанием (нагреванием до очень высокой температуры) элементов кальция (Ca) и серы (S) в инертной атмосфере, то есть, например, в отсутствие кислорода или водяного пара.

Ca + S + тепло → CaS

Его также можно получить, нагревая сульфат кальция CaSO ₄ с древесным углем:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Однако в последнем случае чистый CaS не получается, поскольку он дополнительно реагирует с CaSO _{4 с} образованием CaO и SO ₂ .

CaS также образуется при сжигании угольных отходов.

Присутствие в природе

CaS естественно присутствует в минерале олдхамите. Это компонент некоторых метеоритов, который важен для научных исследований, проводимых в Солнечной системе.

Считается, что олдхамит образовался в результате конденсации в туманности, из которой образовалась Солнечная система. Он также присутствует в вулканах.

Сульфид кальция CaS содержится в минерале олдхамите, который был обнаружен в некоторых метеоритах. Леон Хупперихс / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Источник: Wikimedia Commons.

Кроме того, сульфид кальция вырабатывается естественным путем за счет восстановления CaSO ₄ (гипса), возможно, из-за действия бактерий.

Приложения

В светящихся материалах

Одно из самых распространенных применений сульфида кальция - это основа для люминесцентных соединений. Это вещества, которые при определенных обстоятельствах излучают видимый свет.

В люминесцентных соединениях CaS он действует как основание, и в структуру добавляются активаторы, такие как хлориды определенных элементов, таких как церий (Ce ³⁺ ) и европий (Eu ²⁺ ).

Материал, полученный в результате объединения CaS и активатора, используется, например, в экранах на электронно-лучевых трубках, которые составляют старые экраны компьютеров или компьютеров или старые телевизоры.

В старых компьютерных мониторах были электронно-лучевые трубки, в которых иногда использовались люминесцентные соединения сульфида кальция и активаторы. Автор: Andreas160578. Источник: Pixabay.

Они также используются в токовых светодиодах или лампах LED (Light-Emitting Diodes).

Светодиодная лампа. Некоторые могут содержать люминесцентные соединения сульфида кальция. Машиночитаемый автор не предоставлен. Предполагается APPER (на основании заявлений об авторских правах). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Источник: Wikimedia Commons.

Эти материалы также используются в светящихся лаках и красках.

В медицине

В медицинских научных исследованиях сульфид кальция рассматривался как лекарство для лечения высокого кровяного давления (высокого давления в артериях). Это заболевание, поражающее сердечно-сосудистую систему многих людей (сердце и сосуды).

CaS считается «донором» H ₂ S. Он играет важную роль в регулировании тонуса или прочности кровеносных сосудов, поэтому введение CaS может быть возможным средством лечения гипертонии.

Сульфид кальция изучался как возможное средство от повышенного артериального давления в сердечно-сосудистой системе у больных. Автор: Мохамед Хасан. Источник: Pixabay.

При получении других соединений

Сульфид кальция позволяет получать другие соединения, такие как нитрат кальция Ca (NO ₃ ) ₂ :

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + H ₂ S

Его также использовали для получения карбоната кальция CaCO ₃ . Для этого водный раствор CaS подвергают карбонизации CO ₂ :

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Другие приложения

Сульфид кальция также используется в качестве добавки к смазочным материалам и флотационного агента при добыче полезных ископаемых.

риски

Сульфид кальция может вызвать раздражение кожи, глаз и дыхательных путей. С ним следует обращаться осторожно и с использованием соответствующего защитного оборудования.

Это очень токсичное соединение для водных организмов, поэтому оно опасно для этих сред.

Ссылки

1. Коттон, Ф. Альберт и Уилкинсон, Джеффри. (1980). Продвинутая неорганическая химия. Четвертое издание. Джон Вили и сыновья.
2. Лиде, Д.Р. (редактор). (2005). CRC Справочник по химии и физике. 85- ^е издание CRC Press.
3. Ропп, RC (2013). Группа 16 (O, S, Se, Te) Щелочноземельные соединения. Сульфид кальция. В энциклопедии щелочноземельных соединений. Восстановлено с sciencedirect.com.
4. Li, YF et al. (2009). Сульфид кальция (CaS), донор сероводорода (H (2) S): новый антигипертензивный препарат? Med Hypotheses, сентябрь 2009 г .; 73 (3): 445-7. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.
5. Дом JE и Хаус, KA (2016). Сера, селен и теллур. Появление Sulphur. В описательной неорганической химии (третье издание). Восстановлено с sciencedirect.com.
6. Национальная медицинская библиотека США. (2019). Сульфид кальция. Получено с pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. Де Бир, М. и др. (2014). Превращение сульфида кальция в карбонат кальция в процессе восстановления элементарной серы из гипсовых отходов. Waste Manag, ноябрь 2014 г .; 34 (11): 2373-81. Восстановлено с ncbi.nlm.nih.gov.