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硫化物

无机化学中,硫化物电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物。大多数金属硫化物都可看作氢硫酸的盐。由于氢硫酸是二元弱酸,因此硫化物可分为酸式盐(HS,氢硫化物)、正盐(S2−)和多硫化物(Sn2−)三类。

硫化物
系统名
Sulfide(2−)[1] (additive), recommended name
Sulfanediide (substitutive),[1] not common, rarely used, sometimes generated by automated nomenclature software in organic chemistry
识别
CAS号 18496-25-8  
PubChem 29109
ChemSpider 27079
SMILES
ChEBI 15138
性质
化学式 S
摩尔质量 32.07 g·mol−1
相关物质
其他阴离子 氧化物
硒化物
碲化物
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

有机化学中,硫化物(英文:Sulfide)指含有二价硫的有机化合物。根据具体情况的不同,有机硫化物可包括:硫醚(R-S-R)、硫酚/硫醇(Ar/R-SH)、硫醛(R-CSH)、硫代羧酸(S取代羧基中的一个或两个O,如R-CO-SH、R-CS-OH、R-CS-SH)和二硫化物(R-S-S-R)等。参见有机硫化合物

合成

无机硫化物通常可通过以下方法合成:

  • 单质直接化合,例如:
C + 2S -1123~1223K→ CS2
Na2SO4 + 4C -1373K→ Na2S + 4CO
In2S3 + 2H2 → In2S + 2H2S
FeCl2 + H2S → FeS↓ + 2HCl
3SiO2 + 2Al2S3 -1373K→ 3SiS2 + 2Al2O3
  • 以硫代酸盐为原料制取,例如:
(NH4)2MoO4 + 4(NH4)2S + 4H2O → (NH4)2[MoS4] + 8NH3.H2O
(NH4)2[MoS4] + 2HCl —Δ→ MoS3 + H2S + 2NH4Cl
  • 高价硫化物加热分解,例如:
MoS3 -→ MoS2 + S

物理性质

Al2S3 GeS 灰黑 P4S5 亮黄 CdS
Ga2S3 SnS2 P4S10 HgS 红/黑
In2S3 黄/红 SnS 棕黑 As4S4 MnS 绿/肉
InS 酒红 PbS As4S6 MoS3 红棕
Tl2S3 蓝黑 As4S10 淡黄 RuS2 灰蓝
Tl2S Sb2S3 橙红 FeS2
Bi2S3 棕黑

硫化物大多含有鲜艳的颜色,见右表。[2] 除此之外,MoS2Re2S7FeSCoS2NiSPtS2Cu2SCuSAg2S过渡金属硫化物都是黑色的。

金属的酸式硫化物都可溶于水,但正盐中只有碱金属硫化物和硫化铵可溶。一般地讲,金属硫化物的溶解度可通过阳离子极化力(离子电荷数/离子半径,Z2/r)的大小来预测。阳离子极化能力的增强,将导致化合物共价性的增加,极性减小,因而溶解度也降低。

化学性质

水解

金属硫化物在水中都会发生不同程度的水解

S2− + H2O → HS + OH
HS + H2O ⇌ H2S + OH

H2S的pKa分别约为:pKa1 = 6.89 和 pKa2 = 19±2,[3] 因此金属硫化物溶液会呈不同程度的碱性,而碱金属的硫化物溶液的碱性更是可以与相应的氢氧化物匹敌。

S2−不能在水中存在,也无法在超高浓度的CsOH溶液中存在。[4]

灼烧

灼烧硫化物矿物时可能发生两种反应:[5]

  1. 硫化物转化为相应的氧化物,硫则转化为二氧化硫。例如由方铅矿制取铅时有一步为:
2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2
  1. 硫化物被氧化为相应的可溶硫酸盐

以上两步都是冶炼金属时,转化硫化物矿石的重要方法。

氧化

硫化物中-2的硫具有还原性,视条件不同可被氧化为硫、亚硫酸盐硫酸盐等。

S + 2e = S2−; -0.407V[6]

酸碱性

硫化物和相应的氧化物类似,其酸碱性随周期的变化也和氧化物的类似,但硫化物的碱性不如氧化物强。

[7]
H2S NaHS Na2S As2S3 As2S5 Na2S2
H2O NaOH Na2O As2O3 As2O5 Na2O2
碱性 碱性 两性 酸性 碱性

同周期元素最高氧化态硫化物从左到右酸性增强;同族元素相同氧化态的硫化物从上到下酸性减弱;同种元素的硫化物中,高氧化态的硫化物酸性更强。因此As2S5酸性强于Sb2S5,而Sb2S5的酸性则要强于SnS2和Sb2S3

多硫化物

多硫化物是含有多硫离子Sn2−的化合物,n=2,3,4,5,6,...,9。多硫化物可由硫在硫化物溶液中煮沸制得,其溶液一般都为黄色,且颜色随n值的增加而加深。

多硫离子类似于过氧化物,具有氧化性,但不及过氧离子氧化性强:

S22− + 2e = 2S2−; Eo = -0.476V
HO2 + H2O + 2e = 3OH; Eo = 0.87V

多硫化物酸化时即放出硫化氢

Sn2− + 2H+ → H2S + (n-1)S

多硫离子还可作配体。例如Na2Sn作用于(η5-C5H5)2TiCl2时,会生成含有TiS5环的配位化合物

分析

点滴法[2]
点滴法是鉴定S2−和HS离子的灵敏方法,其步骤为:在点滴板上混合可溶硫化物的碱性溶液和1%的硝普酸钠Na2[Fe(CN)5NO](亚硝基铁氰化钠)溶液,若试样中存在S2−离子则会出现不同深度的红紫色,灵敏度1:50000。其机理可能是[Fe(CN)5(NO)S]4−离子的生成。
除此之外,向点滴板中加入试液、浓盐酸、几颗对氨基二甲基苯胺晶体和0.1mol/L氯化铁溶液,若在2~3分钟后出现蓝色,也可证明硫离子的存在。机理是生成了蓝色的亚甲基蓝

应用

在分析化学中的应用

硫化氢系统是传统且较广泛的分析阳离子的方法,主要依据各离子硫化物溶解度的显著差异,将常见的阳离子分成五组。

简化的硫化氢系统分组方案[8]
组试剂 HCl 0.3 mol/L HCl, H2S
或 0.2~0.6 mol/L HCl
TAA,加热
NH3 + NH4Cl
(NH4)2S 或
TAA,加热
/
组的名称 I组
银组
盐酸组
II组
铜 锡组
硫化氢组
III组
铁组
硫化铵组
IV组
钙钠组
可溶组
组内离子 Ag+
Hg22+
Pb2+
II A
Pb2+
Bi3+
Cu2+
Cd2+
II B
Hg2+
As(III,V)
Sb(III,V)
Sn(II,IV)
Al3+ Mn2+
Cr3+ Zn2+
Fe3+ Co2+
Fe2+ Ni2+
Ba2+ K+
Ca2+ Na+
Mg2+ NH4+

由于H2S气体毒性大,且储存不便,故一般多以硫代乙酰胺(CH3CSNH2,TAA)水溶液作沉淀剂。

  • 在酸性溶液中TAA水解产生H2S,可替代H2S:
CH3CSNH2 + H+ + 2H2O ⇌ CH3COOH + NH4+ + H2S↑
  • 性溶液中水解生成HS,可替代(NH4)2S:
CH3CSNH2 + 2NH3 ⇌ CH3-C(-NH2)=NH + NH4+ + HS
  • 在碱性溶液中水解生成S2−,可替代Na2S:
CH3CSNH2 + 3OH ⇌ CH3COO + NH3 + H2O + S2−

硫化物的其他应用还有:

参见

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 sulfide(2−) (CHEBI:15138). Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI). UK: European Bioinformatics Institute. [2020-09-22]. (原始内容于2021-04-18). 
  2. ^ 2.0 2.1 张青莲等。《无机化学丛书》第五卷。北京:科学出版社。
  3. ^ Giggenbach, W. (1971). Inorg. Chem. 10:1333. Meyer, B.; Ward, K.; Koshlap, K.; & Peter, L. (1983). Inorganic Chemistry 22:2345. Myers, R. J. (1986). Journal of Chemical Education 63:687.
  4. ^ May, P. M.; Batka, D.; Hefter, G.; Königsberger, E.; Rowland, D. Goodbye to S2− in aqueous solution. Chemical Communications. 2018-02-20, 54 (16): 1980–1983 [2021-01-07]. ISSN 1364-548X. doi:10.1039/C8CC00187A. (原始内容于2021-04-18) (英语). 
  5. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oxford:Butterworth-Heinemann. ISBN 0-7506-3365-4.
  6. ^ J.A.迪安。《兰氏化学手册》第二版。北京:科学出版社,2003年。ISBN 7-03-010409-9
  7. ^ 宋天佑,徐家宁,程功臻编。《无机化学》下册。北京:高等教育出版社,2006年。ISBN 7-04-015582-6
  8. ^ 华中师范大学等编。《分析化学》上册。北京:高等教育出版社,2005年。ISBN 7-04-009140-2

硫化物, 无机化学中, 指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物, 大多数金属都可看作氢硫酸的盐, 由于氢硫酸是二元弱酸, 因此可分为酸式盐, 正盐, 和多, 三类, 系统名sulfide, additive, recommended, namesulfanediide, substitutive, common, rarely, used, sometimes, generated, automated, nomenclature, software, organic, chemistry识别cas号, 1. 无机化学中 硫化物指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物 大多数金属硫化物都可看作氢硫酸的盐 由于氢硫酸是二元弱酸 因此硫化物可分为酸式盐 HS 氢硫化物 正盐 S2 和多硫化物 Sn2 三类 硫化物系统名Sulfide 2 1 additive recommended nameSulfanediide substitutive 1 not common rarely used sometimes generated by automated nomenclature software in organic chemistry识别CAS号 18496 25 8 PubChem 29109ChemSpider 27079SMILES S 2 ChEBI 15138性质化学式 S摩尔质量 32 07 g mol 1相关物质其他阴离子 氧化物硒化物碲化物若非注明 所有数据均出自一般条件 25 100 kPa 下 有机化学中 硫化物 英文 Sulfide 指含有二价硫的有机化合物 根据具体情况的不同 有机硫化物可包括 硫醚 R S R 硫酚 硫醇 Ar R SH 硫醛 R CSH 硫代羧酸 S取代羧基中的一个或两个O 如R CO SH R CS OH R CS SH 和二硫化物 R S S R 等 参见有机硫化合物 目录 1 合成 2 物理性质 3 化学性质 3 1 水解 3 2 灼烧 3 3 氧化 3 4 酸碱性 4 多硫化物 5 分析 6 应用 6 1 在分析化学中的应用 7 参见 8 参考资料合成 编辑无机硫化物通常可通过以下方法合成 单质直接化合 例如 C 2S 1123 1223K CS2硫酸盐或高价硫化物的还原 例如 Na2SO4 4C 1373K Na2S 4CO In2S3 2H2 In2S 2H2S溶液中或高温的复分解反应 例如 FeCl2 H2S FeS 2HCl 3SiO2 2Al2S3 1373K 3SiS2 2Al2O3以硫代酸盐为原料制取 例如 NH4 2MoO4 4 NH4 2S 4H2O NH4 2 MoS4 8NH3 H2O NH4 2 MoS4 2HCl D MoS3 H2S 2NH4Cl高价硫化物加热分解 例如 MoS3 MoS2 S物理性质 编辑Al2S3 黄 GeS 灰黑 P4S5 亮黄 CdS 黄Ga2S3 黄 SnS2 黄 P4S10 黄 HgS 红 黑In2S3 黄 红 SnS 棕黑 As4S4 红 MnS 绿 肉InS 酒红 PbS 黑 As4S6 黄 MoS3 红棕Tl2S3 蓝黑 As4S10 淡黄 RuS2 灰蓝Tl2S 黑 Sb2S3 橙红 FeS2 黄Bi2S3 棕黑硫化物大多含有鲜艳的颜色 见右表 2 除此之外 MoS2 Re2S7 FeS CoS2 NiS PtS2 Cu2S CuS和Ag2S等过渡金属硫化物都是黑色的 金属的酸式硫化物都可溶于水 但正盐中只有碱金属硫化物和硫化铵可溶 一般地讲 金属硫化物的溶解度可通过阳离子极化力 离子电荷数 离子半径 Z2 r 的大小来预测 阳离子极化能力的增强 将导致化合物共价性的增加 极性减小 因而溶解度也降低 化学性质 编辑水解 编辑 金属硫化物在水中都会发生不同程度的水解 S2 H2O HS OH HS H2O H2S OH H2S的pKa分别约为 pKa1 6 89 和 pKa2 19 2 3 因此金属硫化物溶液会呈不同程度的碱性 而碱金属的硫化物溶液的碱性更是可以与相应的氢氧化物匹敌 S2 不能在水中存在 也无法在超高浓度的CsOH溶液中存在 4 灼烧 编辑 灼烧硫化物矿物时可能发生两种反应 5 硫化物转化为相应的氧化物 硫则转化为二氧化硫 例如由方铅矿制取铅时有一步为 2PbS 3O2 2PbO 2SO2硫化物被氧化为相应的可溶硫酸盐 以上两步都是冶炼金属时 转化硫化物矿石的重要方法 氧化 编辑 硫化物中 2价的硫具有还原性 视条件不同可被氧化为硫 亚硫酸盐和硫酸盐等 S 2e S2 0 407V 6 酸碱性 编辑 硫化物和相应的氧化物类似 其酸碱性随周期和族的变化也和氧化物的类似 但硫化物的碱性不如氧化物强 7 H2S NaHS Na2S As2S3 As2S5 Na2S2H2O NaOH Na2O As2O3 As2O5 Na2O2碱性 碱性 两性 酸性 碱性 同周期元素最高氧化态硫化物从左到右酸性增强 同族元素相同氧化态的硫化物从上到下酸性减弱 同种元素的硫化物中 高氧化态的硫化物酸性更强 因此As2S5酸性强于Sb2S5 而Sb2S5的酸性则要强于SnS2和Sb2S3 多硫化物 编辑主条目 多硫化物 多硫化物是含有多硫离子Sn2 的化合物 n 2 3 4 5 6 9 多硫化物可由硫在硫化物溶液中煮沸制得 其溶液一般都为黄色 且颜色随n值的增加而加深 多硫离子类似于过氧化物 具有氧化性 但不及过氧离子氧化性强 S22 2e 2S2 Eo 0 476V HO2 H2O 2e 3OH Eo 0 87V多硫化物酸化时即放出硫化氢和硫 Sn2 2H H2S n 1 S多硫离子还可作配体 例如Na2Sn作用于 h5 C5H5 2TiCl2时 会生成含有TiS5环的配位化合物 分析 编辑点滴法 2 点滴法是鉴定S2 和HS 离子的灵敏方法 其步骤为 在点滴板上混合可溶硫化物的碱性溶液和1 的硝普酸钠Na2 Fe CN 5NO 亚硝基铁氰化钠 溶液 若试样中存在S2 离子则会出现不同深度的红紫色 灵敏度1 50000 其机理可能是 Fe CN 5 NO S 4 离子的生成 除此之外 向点滴板中加入试液 浓盐酸 几颗对氨基二甲基苯胺晶体和0 1mol L氯化铁溶液 若在2 3分钟后出现蓝色 也可证明硫离子的存在 机理是生成了蓝色的亚甲基蓝 应用 编辑在分析化学中的应用 编辑 硫化氢系统是传统且较广泛的分析阳离子的方法 主要依据各离子硫化物溶解度的显著差异 将常见的阳离子分成五组 简化的硫化氢系统分组方案 8 组试剂 HCl 0 3 mol L HCl H2S或 0 2 0 6 mol L HClTAA 加热 NH3 NH4Cl NH4 2S 或TAA 加热 组的名称 I组银组盐酸组 II组铜 锡组硫化氢组 III组铁组硫化铵组 IV组钙钠组可溶组组内离子 Ag Hg22 Pb2 II APb2 Bi3 Cu2 Cd2 II BHg2 As III V Sb III V Sn II IV Al3 Mn2 Cr3 Zn2 Fe3 Co2 Fe2 Ni2 Ba2 K Ca2 Na Mg2 NH4 由于H2S气体毒性大 且储存不便 故一般多以硫代乙酰胺 CH3CSNH2 TAA 水溶液作沉淀剂 在酸性溶液中TAA水解产生H2S 可替代H2S CH3CSNH2 H 2H2O CH3COOH NH4 H2S 在氨性溶液中水解生成HS 可替代 NH4 2S CH3CSNH2 2NH3 CH3 C NH2 NH NH4 HS 在碱性溶液中水解生成S2 可替代Na2S CH3CSNH2 3OH CH3COO NH3 H2O S2 硫化物的其他应用还有 二硫化钼是有机合成中的催化剂 由于含硫有机化合物 如噻吩 会使普通氢化催化剂中毒 因此二硫化钼可用于催化含硫有机物质的加氢反应 硫化镉可用于制作光电池 硫化铅被用于制作红外感应器 多硫化钙 多硫化钡和多硫化铵是杀菌剂和杀虫剂 二硫化碳在工业上被用作溶剂 此外 二硫化碳也被用来制取四氯化碳 有机化学中则用二硫化碳来插入 C S S 基团 硫化锌和硫化镉被用来制造荧光粉 高纯度的硫化镉是良好的半导体 三硫化四磷用于制火柴和烟火 十硫化四磷用于制杀虫剂 润滑油添加剂和浮选剂 硫化钠被大量用于硫化染料的制造 有机药物和纸浆的生产等 硫化钙和硫化钡被用来制造发光漆 参见 编辑有机硫化合物参考资料 编辑 1 0 1 1 sulfide 2 CHEBI 15138 Chemical Entities of Biological Interest ChEBI UK European Bioinformatics Institute 2020 09 22 原始内容存档于2021 04 18 2 0 2 1 张青莲等 无机化学丛书 第五卷 北京 科学出版社 Giggenbach W 1971 Inorg Chem 10 1333 Meyer B Ward K Koshlap K amp Peter L 1983 Inorganic Chemistry 22 2345 Myers R J 1986 Journal of Chemical Education 63 687 May P M Batka D Hefter G Konigsberger E Rowland D Goodbye to S2 in aqueous solution Chemical Communications 2018 02 20 54 16 1980 1983 2021 01 07 ISSN 1364 548X doi 10 1039 C8CC00187A 原始内容存档于2021 04 18 英语 Greenwood N N Earnshaw A 1997 Chemistry of the Elements 2nd Edition Oxford Butterworth Heinemann ISBN 0 7506 3365 4 J A 迪安 兰氏化学手册 第二版 北京 科学出版社 2003年 ISBN 7 03 010409 9 宋天佑 徐家宁 程功臻编 无机化学 下册 北京 高等教育出版社 2006年 ISBN 7 04 015582 6 华中师范大学等编 分析化学 上册 北京 高等教育出版社 2005年 ISBN 7 04 009140 2 取自 https zh wikipedia org w index php title 硫化物 amp oldid 69764185, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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