Сульфид (также sulphide в британском английском ) [2] — неорганический анион серы с химической формулой S2− или соединение, содержащее один или несколько ионов S2− . Растворы сульфидных солей едкие. Сульфид также относится к большим семействам неорганических и органических соединений , например , сульфид свинца и диметилсульфид . Сероводород (H2S ) и бисульфид (SH− ) являются сопряженными кислотами сульфида.
Ион сульфида не существует в водных щелочных растворах Na2S . [ 3] [4] Вместо этого сульфид превращается в гидросульфид:
При обработке кислотой сульфидные соли превращаются в сероводород :
Окисление сульфида — сложный процесс. В зависимости от условий окисление может давать элементарную серу, полисульфиды , политионаты, сульфит или сульфат . Сульфиды металлов реагируют с галогенами , образуя серу и соли металлов.
Водные растворы катионов переходных металлов реагируют с источниками сульфидов (H 2 S, NaHS, Na 2 S), осаждая твердые сульфиды. Такие неорганические сульфиды обычно имеют очень низкую растворимость в воде, и многие из них связаны с минералами с тем же составом (см. ниже). Одним из известных примеров является ярко-желтый вид CdS или « кадмиевый желтый ». Черный налет, образующийся на стерлинговом серебре, представляет собой Ag 2 S. Такие виды иногда называют солями. Фактически, связь в сульфидах переходных металлов является высококовалентной, что обуславливает их полупроводниковые свойства, которые, в свою очередь, связаны с глубокими цветами. Некоторые из них имеют практическое применение в качестве пигментов, в солнечных батареях и в качестве катализаторов. Грибок Aspergillus niger играет роль в растворении сульфидов тяжелых металлов. [5]
Многие важные металлические руды являются сульфидами. [6] Яркие примеры включают: аргентит ( сульфид серебра ), киноварь ( сульфид ртути ), галенит ( сульфид свинца ), молибденит ( сульфид молибдена ), пентландит ( сульфид никеля ), реальгар ( сульфид мышьяка ) и стибнит ( сульфид сурьмы ), сфалерит ( сульфид цинка ), пирит ( дисульфид железа ) и халькопирит ( сульфид железа и меди ). Эти сульфидные минералы записали информацию (например, изотопы ) об окружающей их среде во время их формирования. Ученые используют эти минералы для изучения среды в глубоком море или в прошлом Земли. [7]
Растворенные свободные сульфиды (H 2 S, HS − и S 2− ) являются очень агрессивными веществами, вызывающими коррозию многих металлов, таких как сталь, нержавеющая сталь и медь. Сульфиды, присутствующие в водном растворе, ответственны за коррозионное растрескивание под напряжением (SCC) стали, и также известны как сульфидное растрескивание под напряжением . Коррозия является серьезной проблемой во многих промышленных установках, перерабатывающих сульфиды: сульфидные рудные заводы, глубокие нефтяные скважины , трубопроводы, транспортирующие закисленную нефть , и фабрики крафт-бумаги .
Микробно-индуцированная коррозия (MIC) или биогенная сульфидная коррозия также вызываются сульфатредуцирующими бактериями, которые производят сульфид, который выбрасывается в воздух и окисляется в серную кислоту сероокисляющими бактериями. Биогенная серная кислота реагирует с материалами канализации и чаще всего вызывает потерю массы, растрескивание канализационных труб и, в конечном итоге, разрушение конструкции. Этот вид ухудшения является основным процессом, влияющим на канализационные системы по всему миру и приводящим к очень высоким расходам на восстановление.
Окисление сульфида может также привести к образованию тиосульфата ( S
2О2−
3), промежуточный вид, ответственный за серьезные проблемы точечной коррозии стали и нержавеющей стали, в то время как среда также подкисляется за счет образования серной кислоты, когда окисление достигает более поздней стадии.
В органической химии «сульфид» обычно относится к связи C–S–C, хотя термин тиоэфир менее двусмыслен. Например, тиоэфир диметилсульфид — это CH 3 –S–CH 3 . Полифениленсульфид (см. ниже) имеет эмпирическую формулу C 6 H 4 S. Иногда термин сульфид относится к молекулам, содержащим функциональную группу –SH . Например, метилсульфид может означать CH 3 –SH. Предпочтительным дескриптором для таких SH-содержащих соединений является тиол или меркаптан, т. е. метантиол или метилмеркаптан.
Путаница возникает из-за разных значений термина « дисульфид ». Дисульфид молибдена (MoS2 ) состоит из отдельных сульфидных центров, связанных с молибденом в формальной степени окисления +4 (то есть Mo4 + и два S2− ) . Дисульфид железа ( пирит , FeS2 ) с другой стороны состоит из S2−
2, или − S–S − дианион, в ассоциации с двухвалентным железом в формальной степени окисления +2 (ион железа: Fe 2+ ). Диметилдисульфид имеет химическую связь CH 3 –S–S–CH 3 , тогда как дисульфид углерода не имеет связи S–S, будучи S=C=S (линейный молекулярный аналог CO 2 ). Чаще всего в химии серы и в биохимии термин дисульфид обычно приписывается серному аналогу связи пероксида –O–O–. Дисульфидная связь (–S–S–) играет важную роль в конформации белков и в каталитической активности ферментов .
Сульфидные соединения можно получить несколькими способами: [8]
Многие сульфиды металлов настолько нерастворимы в воде, что они, вероятно, не очень токсичны. Некоторые сульфиды металлов при воздействии сильной минеральной кислоты , включая желудочные кислоты , выделяют токсичный сероводород .
Органические сульфиды легко воспламеняются. При горении сульфида образуется газ диоксид серы (SO2 ) .
Сероводород, некоторые его соли и почти все органические сульфиды имеют сильный и гнилостный запах; их выделяет гниющая биомасса .
Систематические названия сульфандиид и сульфид(2−) , действительные названия ИЮПАК , определяются в соответствии с заместительной и аддитивной номенклатурами соответственно. Название сульфид также используется в композиционной номенклатуре ИЮПАК, которая не учитывает природу вовлеченной связи. Примерами таких названий являются дисульфид селена и сульфид титана , которые не содержат ионов сульфида.
Медиа, связанные с сульфидами на Wikimedia Commons