KALCIJEV SULFID (CAS): STRUKTURA, LASTNOSTI, PROIZVODNJA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Kalcijev sulfid anorganska trdna sestavina sestavljajo kalcij (Ca) in elementom žveplo (S), z v formuli CaS kemičnih. Je vodotopna, rumenkasto bela trdna snov, ki jo v naravi najdemo v nekaterih vulkanih in v nekaterih meteoritih v obliki minerala, imenovanega oldhamit.

Ko CAS raztopi v vodi, tvori različne spojin zaradi sulfida ionsko S ^2- postaja SH ^- ion in OH ^- se oblikujejo ioni . Nastala raztopina je alkalna. Ta spojina se uporablja kot osnova za spojine, ki svetijo ali ki pod določenimi pogoji proizvajajo vidno svetlobo. Ti materiali se uporabljajo tudi v svetlobnih barvah.

Kalcijev sulfid CaS najdemo v nekaterih meteoritih. Avtor: Rodon Žuravlëv. Vir: Pixabay.

CaS velja za možno zdravilo za zdravljenje težav s srcem in krvnimi žilami, kot sta hipertenzija ali visok krvni tlak, kar je bolezen, ki prizadene velik del svetovnega prebivalstva.

S kalcijevim sulfidom lahko dobimo druge spojine, kot sta kalcijev nitrat in kalcijev karbonat. To je potrebno ravnati previdno in v stiku z vlažnostjo v atmosferi lahko proizvajajo, H ₂ S, ki je zelo toksična.

Struktura

Kalcijev sulfid je visoko ionska spojina, ki jo tvorita kalcijev ion Ca ²⁺ in sulfidni ion S ^2- .

Kristalizira v kubično strukturo, kot je kamnita sol.

Kubična kristalna struktura kalcijevega sulfida. Rumena = žveplo; bela = kalcij. Benjah-bmm27 / Javna last. Vir: Wikimedia Commons.

Nomenklatura

• Kalcijev sulfid

Fizične lastnosti

Fizično stanje

Rumenkasto beli kristalni trdni, kubični kristali kot natrijev klorid.

Molekularna teža

72.144 g / mol

Tališče

2528 ºC

Gostota

2,59 g / cm ³

Topnost

Topen v vodi. Netopen v etanolu.

Kemijske lastnosti

Vodna raztopina

Ko se raztopi v vodi, CaS loči na kalcijeve Ca ²⁺ in žveplove S ^2- ione . Slednji v vodi prevzame protone in postane hidrosulfidni ion SH ^- sprosti hidroksilni ion OH ^- .

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Zato so raztopine CaS kalcijevega sulfida alkalne (imajo bazični pH) in nimajo S ^2- ionov, ampak SH ^- .

Šele ko se raztopini doda velika količina alkalij, kot je natrijev hidroksid NaOH, se ravnotežje premakne proti nastanku sulfidnih ionov S ^2- .

Kalcijev sulfid se raztopi v vodi in tvori druge spojine. Avtor: Clker-Free-Vector-Images. Vir: Pixabay.

SH ^- lahko vzame iz vode še en H ⁺ proton in tvori vodikov sulfid, ki je zelo strupena spojina.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

Iz tega razloga se majhne količine H ₂ S tvorjena v vodi in, kadar je izpostavljen vlažnosti v okolju, CAS oddaja neprijeten vonj tipično vodikovega sulfida.

Spojine, ki so prisotne pri raztapljanju v vodi

Rezultat zgoraj navedenih reakcij v vodi je, da nastajajo Ca (SH) ₂ , Ca (OH) ₂ in Ca (SH) (OH).

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

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

Reakcija s kislinami

Enaki učinki, ki se pojavijo v vodi povzroči CAS, da reagirajo s kislinami, ki tvorijo H ₂ S.

CaS + 2 HCl → CaCl ₂ + H ₂ S

Druge reakcije

Če raztopino kalcijevega sulfida segrejemo z žveplom, ^dobimo polisulfidne ione S ₄ ^2- in S ₃ ^2- .

Če se CaS segreva na suhem zraku ali čistem kisiku, se spojina oksidira do kalcijevega sulfita CaSO ₃ in nato do kalcijevega sulfata CaSO ₄ :

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

Z oksidacijskimi sredstvi, kot je kalijev klorat KClO ₃ , se pojavijo silovite reakcije s kalijevim nitratom KNO ₃ ali svinčevim dioksidom PbO ₂ .

Pridobitev

Kalcijev sulfid lahko pripravimo s kalciniranjem (segrevanjem na zelo visoko temperaturo) elementoma kalcijem (Ca) in žveplom (S) v inertni atmosferi, torej na primer ni kisika ali vodne pare.

Ca + S + toplota → CaS

Lahko ga dobimo tudi z segrevanjem kalcijevega sulfata CaSO ₄ z ogljem:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Vendar pa v tem primeru je čista CaS ni dosežena, saj poleg reagira s caso ₄ tvorbo CaO in SO ₂ .

CaS nastaja tudi z zgorevanjem premogovnih odpadkov.

Prisotnost v naravi

CaS je naravno prisoten v mineralu oldhamitu. To je sestavni del nekaterih meteoritov in je pomembno za znanstvene raziskave na sončnem sistemu.

Verjame se, da je Oldhamit nastajal s kondenzacijo v meglici, ki izvira iz osončja. Prisotna je tudi v vulkanih.

Kalcijev sulfid CaS je v mineralu oldhamitu, ki ga najdemo v nekaterih meteoritih. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Vir: Wikimedia Commons.

Poleg tega se kalcijev sulfid naravno proizvaja z zmanjšanjem CaSO ₄ (gipsa), morda zaradi delovanja bakterij.

Prijave

V svetlobnih materialih

Ena izmed najbolj razširjenih uporab kalcijevega sulfida je bila podlaga za luminiscenčne spojine. To so snovi, ki v določenih okoliščinah oddajajo vidno svetlobo.

V CaS luminescentnih spojinah ta deluje kot baza in v strukturo so dodani aktivatorji, kot so kloridi nekaterih elementov, kot so cerij (Ce ³⁺ ) in europij (Eu ²⁺ ).

Gradivo, ki je posledica združevanja CaS in aktivatorja, se uporablja na primer pri zaslonih s katodnimi cevmi, ki sestavljajo stare zaslone računalnikov ali računalnikov ali stare televizorje.

Stari računalniški monitorji so imeli katodne cevi, v katerih se včasih uporabljajo luminiscenčne spojine kalcijevega sulfida in aktivatorji. Avtor: Andreas160578. Vir: Pixabay.

Uporabljajo se tudi v trenutnih svetlečih diodah ali LED (svetlečih diodah).

LED svetilka. Nekatere lahko vsebujejo luminiscenčne spojine kalcijevega sulfida. Avtor ni na voljo za branje avtorja. APPER domneva (temelji na trditvah o avtorskih pravicah). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Vir: Wikimedia Commons.

Ti materiali se uporabljajo tudi v svetlobnih barvah in lakih.

V medicini

Kalcijev sulfid v medicinskih znanstvenih študijah velja za zdravilo za zdravljenje visokega krvnega tlaka (visok pritisk v arterijah). To je bolezen, ki prizadene kardiovaskularni sistem mnogih ljudi (srce in ožilje).

CaS velja za "darovalca" H ₂ S. Ima pomembno vlogo pri uravnavanju tonusa ali jakosti krvnih žil, zato je uporaba CaS lahko možno zdravilo za zdravljenje hipertenzije.

Kalcijev sulfid je bil preučen kot možno zdravilo za povišan krvni tlak v srčno-žilnem sistemu pri bolnih ljudeh. Avtor: Mohamed Hassan Vir: Pixabay.

Pri pridobivanju drugih spojin

Kalcijev sulfid omogoča pripravo drugih spojin, kot je kalcijev nitrat Ca (NO ₃ ) ₂ :

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃ ) ₂ + H ₂ S

Uporabljali so ga tudi za pridobivanje kalcijevega karbonata CaCO ₃ . V ta namen je vodna raztopina CaS podvržena karbonizaciji s CO ₂ :

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Druge aplikacije

Kalcijev sulfid se uporablja tudi kot mazivni dodatek in kot flotacijsko sredstvo pri pridobivanju mineralov.

Tveganja

Kalcijev sulfid lahko povzroči draženje kože, oči in dihal. Z njim je treba ravnati previdno in z ustrezno varnostno opremo.

Je zelo strupena spojina za vodno življenje, zato je nevarna za ta okolja.

Reference

1. Cotton, F. Albert in Wilkinson, Geoffrey. (1980). Napredna anorganska kemija. Četrta izdaja. John Wiley & Sons.
2. Lide, DR (urednik). (2005). CRC Priročnik za kemijo in fiziko. 85 ^th CRC Press.
3. Ropp, RC (2013). Skupina 16 (O, S, Se, Te) alkalne zemeljske spojine. Kalcijev sulfid. V Enciklopediji alkalnih zemeljskih spojin. Pridobljeno od sciencedirect.com.
4. Li, YF in sod. (2009). Kalcijev sulfid (CaS), darovalec vodikovega sulfida (H (2) S): novo antihipertenzivno zdravilo? Med Hipoteze, 2009 sep; 73 (3): 445–7. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.
5. Hiša JE in hiša, KA (2016). Žveplo, selen in telur. Pojav žvepla. V opisni anorganski kemiji (tretja izdaja). Pridobljeno od sciencedirect.com.
6. Ameriška nacionalna medicinska knjižnica. (2019). Kalcijev sulfid. Obnovljeno iz pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. et al. (2014). Pretvorba kalcijevega sulfida v kalcijev karbonat med predelavo elementarnega žvepla iz mavčnih odpadkov. Ravnanje z odpadki, 2014 nov; 34 (11): 2373–81. Pridobljeno iz ncbi.nlm.nih.gov.