KALSIUMSULFIDI (CAS): RAKENNE, OMINAISUUDET, TUOTANTO, KÄYTTÖ - KEMIA - 2026

Kalsiumsulfidia on epäorgaaninen kiinteä osa, johon kuuluvat kalsium (Ca) ja elementti rikkiä (S), on kemiallinen kaava CaS. Se on vesiliukoinen, kellertävänvalkoinen kiinteä aine, jota esiintyy luonnossa joihinkin tulivuoreihin ja joihinkin meteoriiteihin mineraalimuodossa, jota kutsutaan oldhamiitiksi.

Kun CaS liukenee veteen, se muodostaa erilaisia yhdisteitä johtuen sulfidi-ionin S ^2- tulossa SH ^- ioni ja OH ^- ioneja. Saatu liuos on alkalinen. Tätä yhdistettä käytetään emäksenä yhdisteille, jotka ovat luminoivia tai tuottavat näkyvää valoa tietyissä olosuhteissa. Näitä materiaaleja käytetään myös valaisevissa maaleissa.

Joistakin meteoriiteista on löytynyt kalsiumsulfidia CaS. Kirjoittaja: Родион Журавлёв. Lähde: Pixabay.

CaS: tä on pidetty mahdollisena lääkkeenä sydän- ja verisuoni-ongelmien, kuten verenpaineen tai korkean verenpaineen, hoidossa, mikä on sairaus, joka vaikuttaa suureen osaan maailman väestöstä.

Kalsiumsulfidilla voidaan saada muita yhdisteitä, kuten kalsiumnitraattia ja kalsiumkarbonaattia. Sitä on käsiteltävä varoen ja kosketuksessa ilmakehän kosteuden kanssa se voi tuottaa erittäin myrkyllistä H ₂ S: tä.

Rakenne

Kalsiumsulfidia on erittäin ioninen yhdiste, joka on muodostettu kalsiumionin Ca ²⁺ ja sulfidi-ionin S ^2-.

Se kiteytyy kuutiomaiseksi rakenteeksi kuin kivisuola.

Kalsiumsulfidin kuutiollinen kiderakenne. Keltainen = rikki; valkoinen = kalsium. Benjah-bmm27 / Julkinen verkkotunnus. Lähde: Wikimedia Commons.

nimistö

• Kalsiumsulfidi

Fyysiset ominaisuudet

Fyysinen tila

Kellertävänvalkoinen kiteinen kiinteä, kuutiometri, kuten natriumkloridin kiteitä.

Molekyylipaino

72,144 g / mol

Sulamispiste

2528 ° C

Tiheys

2,59 g / cm ³

Liukoisuus

Liukenee veteen. Liukenematon etanoliin.

Kemiallisia ominaisuuksia

Vesiliuos

Kun liuotetaan veteen, CaS erottuu sen kalsium Ca ²⁺ ja rikin S ^2- ioneja. Jälkimmäinen vedessä vie protonin ja siitä tulee hydrosulfidi-ioni SH ^- vapauttaen hydroksyyli-ionin OH ^-.

S ^2- + H ₂ O ⇔ SH ^- + OH ^-

Siksi kalsiumsulfidi-CaS-liuokset ovat emäksisiä (niillä on emäksinen pH) ja niissä ei ole S ^2- ioneja, mutta SH ^-.

Vain silloin, kun suuri määrä alkalia, kuten natriumhydroksidia NaOH lisätään liuokseen tekee tasapainon siirtymistä muodostelmaan S ^2- sulfidi-ionit.

Kalsiumsulfidi liukenee veteen muodostaen muita yhdisteitä. Kirjoittaja: Clker-Free-Vector-Images. Lähde: Pixabay.

SH ^- voi ottaa vedestä toisen H ⁺ -protonin, jolloin muodostuu rikkivetyä, joka on erittäin myrkyllinen yhdiste.

SH ^- + H ₂ O ⇔ H ₂ S + OH ^-

Tästä syystä, pieniä määriä H ₂ S on muodostettu veteen ja, kun se altistetaan kosteuden ympäristössä, CaS antaa pois epämiellyttävää hajua tyypillinen rikkivetyä.

Veteen liuenneina läsnä olevat yhdisteet

Edellä mainittujen reaktioiden tulos vedessä on, että Ca (SH) ₂, Ca (OH) ₂ ja Ca (SH) (OH) muodostuvat.

CaS + H ₂ O → Ca (SH) (OH)

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

Reaktio happojen kanssa

Samat reaktiot, jotka tapahtuvat vesi aiheuttaa CaS reagoida happojen kanssa, jotka muodostavat H ₂ S.

CaS + 2 HCI: → CaCI ₂ + H ₂ S

Muut reaktiot

Jos kalsiumsulfidia liuos lämmitetään rikki, polysulfidi-ionien S ₄ ^2- ja S ₃ ^{2- saadaan}.

Jos CaS kuumennetaan kuivassa ilmassa tai puhtaassa hapessa, yhdiste hapettuu kalsiumsulfiittiksi CaSO ₃ ja sitten kalsiumsulfaatiksi CaSO ₄:

2 CaS + 3 O ₂ → 2 CaSO ₃

2 CaSO ₃ + O ₂ → 2 CaSO ₄

Hapettavien aineiden kanssa, kuten kaliumkloraattia KClO ₃, kaliumnitraattia KNO ₃ tai lyijydioksidilla PbO ₂ väkivaltainen reaktioita.

Saada

Kalsiumsulfidi voidaan valmistaa kalsinoimalla (kuumentamalla erittäin korkeaan lämpötilaan) elementit kalsium (Ca) ja rikki (S) inertissä ilmakehässä, ts. Esimerkiksi happea tai vesihöyryä ei ole läsnä.

Ca + S + lämpö → CaS

Sitä voidaan saada myös kuumentamalla kalsiumsulfaattia CaSO ₄ hiilellä:

CaSO ₄ + 2 C → CaS + 2 CO ₂

Kuitenkin, jälkimmäisessä tapauksessa puhdas CaS ei saada, koska se lisäksi reagoi CaSO ₄ muodostaen CaO: n ja SO ₂.

CaS syntyy myös polttamalla hiilejätettä.

Läsnäolo luonnossa

CaS on luonnollisesti läsnä mineraalivanhamiitissa. Tämä on osa joitain meteoriitteja ja on tärkeä aurinkojärjestelmää koskevalle tieteelliselle tutkimukselle.

Oldhamiitin uskotaan muodostuneen kondensaatiosta sumussa, joka sai alkunsa aurinkojärjestelmästä. Sitä on myös tulivuorissa.

Kalsiumsulfidi CaS on mineraali minehamitissa, jota on löytynyt joistakin meteoriiteista. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Lähde: Wikimedia Commons.

Lisäksi kalsiumsulfidia tuotetaan luonnollisesti vähentämällä CaSO _{4: tä} (kipsi), mahdollisesti bakteerien vaikutuksesta.

Sovellukset

Valoisissa materiaaleissa

Yksi laajimmin käytetyistä kalsiumsulfidin käytöistä on ollut pohjana luminesoiville yhdisteille. Nämä ovat aineita, jotka säteilevät näkyvää valoa tietyissä olosuhteissa.

CaS-luminesoivissa yhdisteissä tämä toimii emäksenä ja aktivaattoreita lisätään rakenteeseen, kuten tiettyjen elementtien, kuten ceriumin (Ce ³⁺) ja europiumin (Eu ²⁺) klorideja.

CaS: n ja aktivaattorin yhdistymisestä johtuvaa materiaalia käytetään esimerkiksi katodisädeputkenäytöissä, jotka muodostavat tietokoneiden tai tietokoneiden tai vanhojen televisioiden vanhat näytöt.

Vanhoissa tietokonemonitorissa oli katodisädeputkia, joissa joskus käytetään luminoivia kalsiumsulfidiyhdisteitä ja aktivaattoreita. Kirjoittaja: Andreas160578. Lähde: Pixabay.

Niitä käytetään myös nykyisissä valoa emittoivissa diodi- tai LED-valaisimissa.

LED-valo. Jotkut saattavat sisältää luminesoivia kalsiumsulfidiyhdisteitä. Koneella luettavaa kirjailijaa ei toimitettu. APPER oletettu (perustuu tekijänoikeusvaatimuksiin). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Lähde: Wikimedia Commons.

Näitä materiaaleja käytetään myös valaisevissa maaleissa ja lakoissa.

Lääketieteessä

Kalsiumsulfidia on pidetty lääketieteellisissä tutkimuksissa lääkkeenä korkean verenpaineen (valtimoiden korkea paine) hoitoon. Tämä on sairaus, joka vaikuttaa monien ihmisten sydämeen (sydämeen ja verisuoniin).

CaS: tä pidetään H ₂ S: n “luovuttajana”. Sillä on tärkeä rooli verisuonten sävyn tai voimakkuuden säätelyssä, joten CaS: n antaminen voisi olla mahdollinen lääke verenpaineen hoitoon.

Kalsiumsulfidia on tutkittu mahdolliseksi lääkkeeksi sairaiden ihmisten sydän- ja verenkiertoelimistön korkeaan verenpaineeseen. Kirjoittaja: Mohamed Hassan. Lähde: Pixabay.

Muiden yhdisteiden saamisessa

Kalsiumsulfidi tekee mahdolliseksi valmistaa muita yhdisteitä, kuten kalsiumnitraattia Ca (NO ₃) ₂:

CaS + 2 HNO ₃ → Ca (NO ₃) ₂ + H ₂ S

Se on myös käytetty saamaan kalsiumkarbonaattia CaCO ₃. Tehdä tämän, vesiliuosta CaS altistetaan karbonaattien kanssa CO ₂:

CaS + H ₂ O + CO ₂ → H ₂ S + CaCO ₃

Muut sovellukset

Kalsiumsulfidia käytetään myös voiteluaineen lisäaineena ja vaahdotusaineena mineraalien uuttamisessa.

riskit

Kalsiumsulfidi voi aiheuttaa ihon, silmien ja hengitysteiden ärsytystä. Sitä on käsiteltävä varoen ja asianmukaisilla turvavarusteilla.

Se on erittäin myrkyllinen yhdiste vesieliöille, joten se on vaarallinen näille ympäristöille.

Viitteet

1. Cotton, F. Albert ja Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kehittynyt epäorgaaninen kemia. Neljäs painos. John Wiley & Sons.
2. Lide, DR (toimittaja). (2005). CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja. 85 ^th CRC Press.
3. Ropp, RC (2013). Ryhmä 16 (O, S, Se, Te) maa-alkaliyhdisteet. Kalsiumsulfidi. Maa-alkaliyhdisteiden tietosanakirjassa. Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
4. Li, YF et ai. (2009). Kalsiumsulfidi (CaS), rikkivedyn (H (2) S) luovuttaja: uusi verenpainelääke? Med Hypoteses, 2009 syyskuu; 73 (3): 445-7. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.
5. House JE ja House, KA (2016). Rikki, seleeni ja telluuri. Rikin esiintyminen. Julkaisussa Descriptive epäorgaaninen kemia (kolmas painos). Palautettu osoitteesta sciencedirect.com.
6. Yhdysvaltain lääketieteellinen kirjasto. (2019). Kalsiumsulfidi. Palautettu pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. et ai. (2014). Kalsiumsulfidin muutos kalsiumkarbonaatiksi alkuainerikin talteenottoprosessin aikana kipsijätteestä. Waste Manag, 2014 marraskuu; 34 (11): 2373 - 81. Palautettu osoitteesta ncbi.nlm.nih.gov.