Struktura, właściwości, wytwarzanie, zastosowania siarczku wapnia (CaS)

Plik siarczek wapnia Jest to nieorganiczna substancja stała utworzona przez pierwiastek wapnia (Ca) i pierwiastek siarki (S), wzór chemiczny to CaS. Jest to żółtawo-biała substancja stała rozpuszczalna w wodzie, występująca w naturze w niektórych wulkanach i niektórych meteorytach w postaci minerału zwanego oldhamitem..

Kiedy CaS rozpuszcza się w wodzie, tworzy różne związki dzięki jonowi siarczkowemu S^dwa- staje się jonowym SH^- i powstają jony OH^-. 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 luminescencyjnych.

CaS został uznany 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 wilgotnością atmosfery może wytwarzać H._dwaS, który jest bardzo toksyczny.

Indeks artykułów

• 1 Struktura
• 2 Nazewnictwo
• 3 Właściwości fizyczne
  • 3.1 Stan fizyczny
  • 3.2 Masa cząsteczkowa
  • 3.3 Temperatura topnienia
  • 3.4 Gęstość
  • 3.5 Rozpuszczalność
• 4 Właściwości chemiczne
  • 4.1 Roztwór wodny
  • 4.2 Związki obecne po rozpuszczeniu w wodzie
  • 4.3 Reakcja z kwasami
  • 4.4 Inne reakcje
• 5 Otrzymywanie
  • 5.1 Obecność w przyrodzie
• 6 zastosowań
  • 6.1 W materiałach świecących
  • 6.2 W medycynie
  • 6.3 Przy otrzymywaniu innych związków
  • 6.4 Inne aplikacje
• 7 Ryzyka
• 8 Odniesienia

Struktura

Siarczek wapnia jest silnie jonowym związkiem utworzonym przez jon wapnia Ca^dwa+ i jon siarczkowy S^dwa-.

Krystalizuje do sześciennej struktury jak sól kamienna.

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 / cm³

Rozpuszczalność

Rozpuszczalny w wodzie. Nierozpuszczalny w etanolu.

Właściwości chemiczne

Wodny roztwór

Gdy CaS rozpuszcza się w wodzie, rozdziela się na jony wapnia Ca. ^dwa+ i siarka S.^dwa-. Ten ostatni w wodzie przyjmuje proton i staje się jonem wodorosiarczkowym SH^- uwalnianie jonu hydroksylowego OH^-.

S^dwa- + H._dwaO ⇔ SH^- + O^-

Dlatego roztwory siarczku wapnia CaS są alkaliczne (mają zasadowe pH) i nie zawierają jonów S.^dwa- ale SH^-.

Dopiero po dodaniu do roztworu dużej ilości alkaliów, takich jak wodorotlenek sodu NaOH, równowaga przesuwa się w kierunku tworzenia jonów siarczkowych S^dwa-.

SH^- może wziąć kolejny proton H.⁺ z wody, tworząc siarkowodór, który jest bardzo toksycznym związkiem.

SH^- + H._dwaO ⇔ H_dwaS + OH^-

Z tego powodu w wodzie tworzą się niewielkie ilości H._dwaTak, a CaS wystawiony na działanie wilgoci w środowisku wydziela nieprzyjemny zapach typowy dla siarkowodoru.

Związki obecne po rozpuszczeniu w wodzie

W wyniku reakcji w wodzie wskazanych powyżej powstaje Ca (SH)_dwa, Ca (OH)_dwa i Ca (SH) (OH).

CaS + H_dwaO → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H_dwaO → Ca (OH)_dwa + H._dwaS

Reakcja z kwasami

Te same reakcje, które zachodzą w wodzie, powodują reakcję CaS z kwasami tworzącymi H_dwaS.

CaS + 2 HCl → CaCl_dwa + H._dwaS

Inne reakcje

Jeśli roztwór siarczku wapnia zostanie podgrzany siarką, otrzymuje się jony polisiarczkowe S.₄^dwa- i S.₃^dwa-.

Jeśli CaS jest ogrzewany w suchym powietrzu lub czystym tlenie, związek utlenia się do siarczynu wapnia CaSO₃ a następnie do siarczanu wapnia CaSO₄:

2 CaS + 3 O_dwa → 2 CaSO₃

2 CaSO₃ + LUB_dwa → 2 CaSO₄

Zawiera środki utleniające, takie jak chloran potasu KClO₃, azotan potasu KNO₃ lub dwutlenek ołowiu PbO_dwa pojawiają się gwałtowne reakcje.

Otrzymywanie

Siarczek wapnia można wytworzyć przez kalcynowanie (ogrzewanie do bardzo wysokiej temperatury) pierwiastków wapnia (Ca) i siarki (S) w atmosferze obojętnej, to znaczy, na przykład, bez tlenu lub pary wodnej..

Ca + S + ciepło → CaS

Można go również otrzymać przez ogrzewanie siarczanu wapnia CaSO₄ z węglem drzewnym:

Walizka₄ + 2 C → CaS + 2 CO_dwa

Jednak w tym drugim przypadku nie otrzymuje się czystego CaS, ponieważ reaguje on dodatkowo z CaSO₄ tworząc CaO i SO_dwa.

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 nad Układem Słonecznym..

Uważa się, że Oldhamite powstał w wyniku kondensacji w mgławicy, która zapoczątkowała Układ Słoneczny. Występuje również w wulkanach.

Ponadto siarczek wapnia jest wytwarzany naturalnie przez redukcję CaSO₄ (tynk) prawdopodobnie z powodu działania bakterii.

Aplikacje

Ze świecących materiałów

Jednym z najbardziej rozpowszechnionych zastosowań siarczku wapnia jest baza dla związków luminescencyjnych. Są to substancje, które w pewnych okolicznościach emitują światło widzialne..

W luminescencyjnych związkach CaS działa jako baza, a do struktury dodawane są aktywatory, takie jak chlorki niektórych pierwiastków, takich jak cer (Ce³⁺) i europ (Eu^dwa+).

Materiał powstały w wyniku połączenia CaS i aktywatora jest używany np. W ekranach kineskopowych, które tworzą stare ekrany komputerów lub komputerów lub starych telewizorów.

Są również stosowane w obecnych lampach diodowych lub LED. Diody emitujące światło).

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 dotykająca układ sercowo-naczyniowy wielu osób (serce i naczynia krwionośne).

CaS jest uważany za „dawcę” H._dwaS. Odgrywa ważną rolę w regulacji napięcia lub siły naczyń krwionośnych, więc podanie CaS może być możliwym lekarstwem na nadciśnienie.

W uzyskaniu innych związków

Siarczek wapnia umożliwia wytwarzanie innych związków, takich jak azotan wapnia Ca (NO₃)_dwa:

CaS + 2 HNO₃ → Ca (NIE₃)_dwa + H._dwaS

Był również używany do otrzymywania węglanu wapnia CaCO₃. W tym celu wodny roztwór CaS poddaje się karbonatyzacji za pomocą CO_dwa:

CaS + H_dwaO + CO_dwa → H._dwaS + CaCO₃

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

1. Cotton, F. Albert i Wilkinson, Geoffrey. (1980). Zaawansowana chemia nieorganiczna. Czwarta edycja. John Wiley & Sons.
2. Lide, D.R. (redaktor). (2005). Podręcznik chemii i fizyki CRC. 85^th CRC Press.
3. Ropp, R.C. (2013). Grupa 16 (O, S, Se, Te) związki ziem alkalicznych. Siarczek wapnia. W Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Odzyskany z sciencedirect.com.
4. Li, Y.F. et al. (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.
5. Dom J.E. and House, K.A. (2016). Siarka, selen i tellur. Występowanie siarki. In Descriptive Inorganic Chemistry (wydanie trzecie). Odzyskany z sciencedirect.com.
6. NAS. National Library of Medicine. (2019). Siarczek wapnia. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. i in. (2014). Przemiana siarczku wapnia w węglan wapnia w procesie odzyskiwania siarki elementarnej z odpadów gipsowych. Zarządzanie odpadami, listopad 2014; 34 (11): 2373–81. Odzyskany z ncbi.nlm.nih.gov.