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无机化学中,硫化物(sulfide)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(S)和多硫化物(Sn)三类。
硫化物的定义
-2价硫的化合物,金属硫化物可以看成氢硫酸的盐。金属与硫直接反应或者将硫化氢气体通入金属盐溶液,或者往盐溶液中加入硫化钠,都可制得金属硫化物。
碱金属硫化物和硫化铵易溶于水,由于水解其溶液显碱性。碱土金属、钪、钇和镧系元素的硫化物较为难溶。当阳离子的外层电子构型为18电子和18+2电子时,往往由于较强的极化作用而形成难溶的、有颜色的硫化物。大多数不溶于水的硫化物可溶于酸并释放出硫化氢,极难溶的少数金属硫化物(如CuS、HgS)可用氧化性酸将其溶解,此时S被氧化成硫而从溶液中析出。难溶金属硫化物在溶液中存在溶解-沉淀平衡。控制溶液的酸度,可以改变溶液中S2- 离子的浓度,从而将溶解度各不相同的难溶金属硫化物分别沉淀出来。这是定性分析中用硫化氢分离、鉴定金属离子的基础。
重要的硫化物
硫化氢是一种无色有毒的气体,臭鸡蛋气味,空气中硫化氢的容许含量不超过0.01mg/L。硫化氢能够与人体的血红素中的亚铁离子结合生成硫化亚铁,使其失去反应活性。经常与硫化氢接触会引起嗅觉迟钝,消瘦,头痛等慢性中毒。实验室里常用金属硫化物与酸作用制备硫化氢。硫化氢的水溶液是氢硫酸,二元弱酸。无论在酸性介质还是碱性介质中,硫化氢的还原性都很强。
硫化物的鉴定
点滴法点滴法是鉴定硫离子和硫氢根离子的灵敏方法,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S离子则会出现不同深度的红紫色,灵敏度1:50000。其机理是[Fe(CN)5(NOS)]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。
硫化物的应用
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。
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S,可替代Na2S: CH3CSNH2+ 3OH ⇌ CH3COO + NH3+ H2O + S 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。
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