Vodikov sulfid (H2S): lastnosti, nastanek in nevarnosti

Vodikov sulfid (angleško hydrogen sulfide) je kemijska spojina s formulo H
₂S, je brezbarven, strupen, vnetljiv plin, ki povzroča neprijeten vonj po gnilih jajcih in napenjanje. Pogosto nastane, ko bakterije razgrajujejo organske snovi brez prisotnosti kisika. To se dogaja v močvirjih in kanalizaciji (poleg procesa anaerobne prebave). Pojavlja se tudi v vulkanskih plinih, zemeljskem plinu in nekaterih vodnjakih. To je vonj, za katerega ljudje pogosto mislijo, da je vonj po žveplu. Vendar žveplo samo po sebi nima vonja.

Vodikov sulfid je znan tudi kot sulfan, žveplov hidrid, kisli plin, žveplani vodik, žveplova kislina, kanalizacijski plin in smrdljiva vlaga. IUPAC sprejema imeni "vodikov sulfid" in "sulfan". Ko ljudje govorijo o bolj zapletenih spojinah, vedno uporabljajo izraz "sulfan".

Opomba o imenih: Nekatera v prvotnem navajanju omenjena imena so nepravilna ali zavajajoča. Na primer, "žveplova kislina" pomeni sulfuric acid (H2SO4) in ni synonim za H2S. V slovenščini so pravilni in pogosto uporabljeni izrazi za H2S: vodikov sulfid, sulfan in žveplovodik. Druga imena so lahko lokalni ali pogovorni izrazi (npr. "kanalizijski plin").

Fizikalne in kemijske lastnosti

• Kemijska formula: H2S
• Molarna masa: približno 34,08 g·mol−1
• Fizikalni izgled: brezbarven plin s karakterističnim vonjem po gnilih jajcih
• Topnost: zmerno topen v vodi; v vodnih raztopinah se delno disociira v HS− in S2− (gre za šibko dvoprotonsko kislino)
• Temperatura vrelišča: zelo nizka (v plinastem stanju pri običajnih pogojih)
• Gustota: težji od zraka, zato se lahko kopiči v nizkih, slabo prezračenih prostorih
• Reaktivnost: reagira s številnimi kovinami in tvori netopne sirovine (sulfide); je vnetljiv in v mešanici z zrakom lahko povzroči požar ali eksplozijo

Nastanek in glavni viri

Vodikov sulfid nastaja predvsem pri anaerobni razgradnji organskih snovi v prisotnosti sulfatov, ki jih reducirajo posebne bakterije (sulfatno-redukcijske bakterije). Pogosti naravni viri so:

• močvirja, blatna območja in močvirna tla;
• kanalizacija in odpadne vode;
• geotermalna in vulkanska območja;
• nekateri zemeljski plini in naftni viri;
• industrijski procesi (predelava nafte in plina, proizvodnja živega srebra, usnjarska industrija, papirne tovarne).

Nevarnosti za zdravje

Vodikov sulfid je strupen in lahko že pri zmernih koncentracijah povzroči nadraženost oči, nosu in dihal. Glavne nevarnosti vključujejo:

• Nizke koncentracije: neprijeten vonj, solzenje oči, draženje dihal, glavobol, slabost;
• Srednje koncentracije: močno draženje dihal, kašelj, oteženo dihanje, slabost, omotica;
• Visoke koncentracije: hitro omedlevica, paraliza dihanja, izguba zavesti in smrt. Pri zelo visokih koncentracijah pride do hitre izgube nosa in okvare čuta za vonj (olfaktorična paraliza), zato vonj ni zanesljiv indikator prisotnosti plina;
• Mehanizem toksičnosti: H2S zavira celično dihanje z vezavo na encima, kot je citokrom c oksidaza, kar preprečuje uporabo kisika v celicah;
• Daljnosežne posledice: pri preživetju hude izpostavljenosti so možne trajne poškodbe dihal in živčevja.

Požarna in eksplozivna nevarnost

Vodikov sulfid je vnetljiv plin. V mešanici z zrakom lahko tvori eksplozivne mešanice. Poleg tega je koroziven za nekatere kovine in lahko reagira z oksidanti nasilno.

Odkrivanje in merjenje

Zaradi možne olfaktorne paralize ni priporočljivo zanašati se na vonj. Za varno odkrivanje in merjenje H2S se uporabljajo:

• stalne in prenosne elektronske detektorje plinov;
• barvne indikatorne (kemijske) cevi za hitre meritve;
• laboratorijske metode (plinska kromatografija itd.).

Prva pomoč

• osebo nemudoma odpeljite na svež zrak;
• če je nezavestna, preverite dihanje in pulz ter po potrebi začnite oživljanje (CPR); poskrbite za varnost reševalca in ne vstopajte v okužen prostor brez primerne zaščite;
• če je dihanje oteženo, zagotovite kisik (če je na voljo usposobljenemu osebju);
• pri stiku z očmi izpirajte z veliko vode najmanj 15 minut in poiščite zdravniško pomoč;
• odstranite okužena oblačila in kože očistite z vodo in milom;
• vedno poiščite nujno medicinsko pomoč po izpostavitvi zmernim ali visokim koncentracijam H2S.

Preprečevanje in zaščita

Zaščitni ukrepi vključujejo:

• dobro prezračevanje delovnih ali zaprti prostorov;
• stalno spremljanje koncentracij H2S s senzorji;
• uporaba osebne zaščitne opreme (respiratorji s primernimi filtri ali samostojen dihalni aparat, zaščita oči, ustrezna obleka);
• posebni postopki varnosti pri delu v zaprtih prostorih (permit-to-work, spremljanje atmosfere, reševalne ekipe);
• usposabljanje delavcev za prepoznavanje nevarnosti in ukrepanje v primeru izpusta.

Okoljski vplivi

H2S lahko v okolju povzroči škodo vodnim organizmom in prispeva k koroziji kovinskih konstrukcij (s tvorbo sulfidov). V visokih koncentracijah vpliva na kakovost zraka in zdravje ljudi v bližini virov emisij.

Uporabe

Vodikov sulfid ima omejene industrijske in laboratorijske uporabe, na primer kot reagent v kemijskih sintezah ali pri analitičnih metodah za prisotnost kovin (tvorba sulfidi). Pogosteje ga obravnavajo kot nezaželen stranski produkt ali nevarnost v industrijskih procesih.

Kdaj poklicati strokovnjaka: Če zaznate vonj po gnilih jajcih v zaprtih prostorih, v objektih za obdelavo odpadkov ali v bližini industrijskih virov, je priporočljivo takoj obvestiti pristojne službe, uporabiti gas detection opremo in po potrebi evakuirati območje.

Za dodatne tehnične podatke in varnostne listine (SDS) se obrnite na proizvajalce kemikalij ali nacionalne smernice za ravnanje z nevarnimi snovmi.

Pojavnost

Majhne količine vodikovega sulfida je mogoče najti v surovi nafti. V kislem zemeljskem plinu ga je lahko do 28 %. Vendar je treba kisli zemeljski plin očistiti, preden lahko vstopi v plinovod na dolge razdalje. Cevovodi omejujejo vsebnost vodikovega sulfida na 3 zrna na tisoč kubičnih metrov zemeljskega plina. Iz vulkanov in vročih izvirov se izloča nekaj H ₂S, ki verjetno nastaja s hidrolizo sulfidnih mineralov, tj. iz MS + H ₂O nastane MO + H ₂S.

Običajna povprečna koncentracija v čistem zraku je približno 0,0001-0,0002 ppm.

usedlina žvepla na kamnini, ki jo povzročajo vulkanski plini, ki vsebujejo vodikov sulfid.

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je vodikov sulfid?

V: Kateri so nekateri viri vodikovega sulfida?

V: Kako diši vodikov sulfid?

V: Ali ima žveplo vonj?

V: Pod katerimi drugimi imeni poznamo vodikov sulfid?

V: Kako nastane, če ni prisotnega kisika?

V: Ali je ime IUPAC za to spojino splošno sprejeto?

Išči po črki