- מִבְנֶה
- מִנוּחַ
- תכונות גשמיות
- מצב פיזי
- משקל מולקולרי
- נקודת המסה
- נקודת רתיחה
- צְפִיפוּת
- מְסִיסוּת
- תכונות כימיות
- בתמיסה מימית
- תגובה עם חמצן
- תגובה עם מתכות
- תגובה עם דו תחמוצת הגופרית
- פירוק עם הטמפרטורה
- מיקום בטבע
- סינתזה באורגניזם היונקים
- השגה במעבדה או בתעשייה
- שימוש תעשייתי ב- H
- התועלת או החשיבות של ח
- מערכת לב וכלי דם
- מערכת העיכול
- מערכת העצבים המרכזית
- איבר חזון
- נגד הזדקנות
- פוטנציאל ריפוי של H
- סיכונים
- הפניות
מימן גופרתי מימן גופרתי או הגז שנוצר מאיחוד של אטום גופרית (S) ושני אטומי מימן (H). הנוסחה הכימית שלו היא H 2. זה ידוע גם בשם גז מימן גופרתי. זהו גז חסר צבע שריחו ניכר בביצים רקובות.
הוא קיים בהרי געש ובמעיינות חמים גופרתיים, בגז טבעי ובנפט גולמי. זה נוצר גם במהלך הפירוק האנאירובי (ללא חמצן) של חומר אורגני מן הצומח והחי. זה מתרחש באופן טבעי בגוף היונקים, באמצעות פעולה של אנזימים מסוימים על ציסטאין, חומצת אמינו לא חיונית.
פורמולה כימית של מימן גופרתי או מימן גופרתי. SARANPHONG YIMKLAN. מקור: Wikimedia Commons.
תמיסות H 2 S מימיות הן מאכלות למתכות כמו פלדה. H 2 S הוא תרכובת מקטינה שכאשר מגיבה עם SO 2 מתחמצנת לגופרית יסודית תוך הפחתת SO 2 גם לגופרית.
למרות היותו תרכובת רעילה וקטלנית ביותר לבני אדם ובעלי חיים, חשיבותה בסדרה של תהליכים חשובים בגוף נחקרה כבר כמה שנים.
זה מסדיר סדרה של מנגנונים הקשורים לייצור כלי דם חדשים ולתפקוד הלב.
הוא מגן על עצבים ונחשבו כפועלים נגד מחלות כמו פרקינסון ואלצהיימר.
בשל יכולת הפחתה הכימית שלו, הוא יכול להילחם במינים מחמצנים, ובכך לפעול נגד הזדקנות התאית. מסיבות אלה נבדקת האפשרות לייצר תרופות שכאשר ניתנות לחולים ניתן לשחרר אותן לאט לגוף.
זה ישמש לטיפול בפתולוגיות כמו איסכמיה, סוכרת ומחלות ניווניות. עם זאת, מנגנון הפעולה שלו ובטיחותו טרם נבדקו ביסודיות.
מִבְנֶה
מולקולת H 2 S מקבילה לזו של מים, כלומר הם דומים בצורתם מכיוון שההידרוגנים ממוקמים בזווית עם הגופרית.
מבנה זוויתי של מולקולת מימן גופרתי, H 2 ש. בנגין. מקור: Wikimedia Commons.
לגופרית ב- H 2 S יש את התצורה האלקטרונית הבאה:
1s 2 , 2s 2 2p 6 , 3s 2 3p 6 ,
ובכן, הוא שואל אלקטרון אחד מכל מימן כדי להשלים את מעטפת הערכיות שלו.
מבנה תלת מימדי של מימן גופרתי. צהוב: גופרית. לבן: מימן. בנג'ה-bmm27. מקור: Wikimedia Commons.
מִנוּחַ
- מימן גופרתי
- מימן גופרתי
- גופרית הידריד.
תכונות גשמיות
מצב פיזי
גז חסר צבע עם ריח מאוד לא נעים.
משקל מולקולרי
34.08 גרם / מול.
נקודת המסה
-85.60 מעלות צלזיוס
נקודת רתיחה
-60.75 מעלות צלזיוס
צְפִיפוּת
1.1906 גרם / ל.
מְסִיסוּת
מסיסים במים בצורה בינונית: 2.77 נפחים ב 1 מים ב 20 מעלות צלזיוס. ניתן לנתק אותו מהתמיסה המימית לחלוטין על ידי הרתחתו.
תכונות כימיות
בתמיסה מימית
כאשר מימן גופרתי נמצא בתמיסה מימית, זה נקרא מימן גופרתי. זו חומצה חלשה. יש לו שני פרוטונים ניתנים להמרה:
H 2 S + H 2 O ⇔ H 3 O + + HS - , K a1 = 8.9 x 10 -8
HS - + H 2 O ⇔ H 3 O + + S 2 - , K a2 ∼ 10 -14
הפרוטון הראשון מיינן מעט, כפי שניתן להסיק מקבוע היינון הראשון שלו. הפרוטון השני מיינן מעט מאוד, אך פתרונות של H 2 S מכילים חלק מהאניון הגופרתי S 2 - .
אם תמיסת H 2 S נחשפת לאוויר, ה- O 2 מחמצן את אניון הגופרתי ונוזל גופרית:
2 S 2 - + 4 H + + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (1)
בנוכחות כלור Cl 2 , ברום Br 2 ויוד I 2 , נוצרים ההיליד המימן והגופרית המתאימים:
H 2 S + Br 2 → 2 HBr + S 0 ↓ (2)
תמיסות H 2 S מימיות הן קורוזיביות, וגורמות לפיצוח מתח גופרתי בפלדות קשיות גבוהה. מוצרי הקורוזיה הם ברזל גופרתי ומימן.
תגובה עם חמצן
H 2 S מגיב עם חמצן באוויר והתגובות הבאות יכולות להתרחש:
2 H 2 S + 3 O 2 → 2 H 2 O + 2 SO 2 (3)
2 H 2 S + O 2 → 2 H 2 O + 2 S 0 ↓ (4)
תגובה עם מתכות
זה מגיב עם מתכות שונות המעבירות מימן ויוצרות את המתכת הגופרתי:
H 2 S + Pb → PbS + H 2 ↑ (5)
תגובה עם דו תחמוצת הגופרית
בגזים וולקניים קיימים H 2 S ו- SO 2 , המגיבים זה עם זה ונוצר גופרית מוצקה:
H 2 S + SO 2 → 2 H 2 O + 3 S 0 ↓ (6)
פירוק עם הטמפרטורה
מימן גופרתי אינו יציב במיוחד, הוא מתפרק בקלות כאשר מחומם:
H 2 S → H 2 ↑ + S 0 ↓ (7)
מיקום בטבע
גז זה נמצא באופן טבעי במעיינות חמים גופרתיים או גופרתיים, בגזים וולקניים, בנפט גולמי ובגז טבעי.
מעיין מים גופרית. Николай Максимович. מקור: Wikimedia Commons.
כאשר נפט (או גז) מכיל עקבות משמעותיים של H 2 S נאמר שהוא "חמוץ", בניגוד ל"מתוק ", וזה כאשר הוא אינו מכיל אותו.
כמויות קטנות של H 2 S בנפט או בגז מזיקים כלכלית מכיוון שיש להתקין מתקן קרצוף בכדי להסירו, הן כדי למנוע קורוזיה והן כדי להפוך את הגז הפסולת לבטיחות לשימוש ביתי כדלק.
הוא מיוצר בכל פעם שחומר אורגני המכיל גופרית מתפרק בתנאים אנאירוביים (היעדר אוויר), כמו פסולת אנושית, חיה וצמחים.
פליטות H 2 S (צבע טורקיז) מול חופי נמיביה, צולם על ידי נאס"א. פליטות אלה נובעות מפסולת אורגנית. מצפה הכוכבים של נאס"א. מקור: Wikimedia Commons.
החיידקים הקיימים בפה ובדרכי העיכול מייצרים אותו מהחומרים המתכלים שיש בהם חלבונים מהצומח או מהחי.
ריחו האופייני הופך את נוכחותו לעין בביצים רקובות.
H 2 S מיוצר גם בפעילויות תעשייתיות מסוימות, כמו בתי זיקוק לנפט, תנורי קוקה, טחנות נייר, שזורות עופות ובעיבוד מזון.
סינתזה באורגניזם היונקים
ניתן לייצר H 2 S אנדוגני ברקמות יונקים, כולל בני אדם, בשתי דרכים, אחת אנזימטית ואחת לא אנזימטית.
המסלול הלא אנזימטי מורכב מהפחתת הגופרית היסודית S 0 ל- H 2 S דרך חמצון הגלוקוז:
2 C 6 H 12 O 6 (גלוקוז) + 6 S 0 (גופרית) + 3 H 2 O → 3 C 3 H 6 O 3 + 6 H 2 S + 3 CO 2 (8)
המסלול האנזימטי מורכב מייצור H 2 S מ- L-cysteine, שהיא חומצת אמינו המסונתזת על ידי הגוף. התהליך מובטח על ידי אנזימים שונים, כגון ציסטתיונין-ß-סינטאז וציסטתיונין γ-lyase, בין היתר.
מימן גופרתי נמצא במוחם של פרות. מחבר: ArtTower. מקור: Pixabay.
השגה במעבדה או בתעשייה
גז מימן (H 2 ) והיסוד גופרית (S) אינם מגיבים בטמפרטורות הסביבה הרגילות, אך מעל אלה הם מתחילים להשתלב, כאשר 310 מעלות צלזיוס היא הטמפרטורה האופטימלית.
התהליך, עם זאת, איטי מדי, ולכן נעשה שימוש בשיטות אחרות כדי להשיג אותו, כולל את הדברים הבאים.
הגופרית המתכתית (כגון גופרתי ברזלי) מגיבה עם חומצות (כגון הידרוכלורית) בתמיסה מדוללת.
FeS + 2 HCl → FeCl 2 + H 2 S 9 (9)
בדרך זו מתקבל גז H 2 S, אשר בהינתן רעילותו, יש לאסוף בבטחה.
שימוש תעשייתי ב- H
האחסון וההובלה בכמויות גדולות של ה- H 2 S המופרד מהגז הטבעי על ידי שטיפה עם אמינים הוא קשה, ולכן תהליך קלוזה משמש להמרתו לגופרית.
בבתי זיקוק נפט, H 2 S מופרד מהגז הטבעי על ידי שטיפה באמינים ואז מומר לגופרית. מחבר: SatyaPrem. מקור: Pixabay.
בתהליך זה מתרחשות שתי תגובות. בראשון, H 2 S מגיב עם חמצן כדי לתת SO 2 , כאמור לעיל (ראה תגובה 3).
השני הוא תגובה מזורזת תחמוצת ברזל שבו SO 2 מצטמצמות ו H 2 S הוא מתחמצן, אשר שניהם מייצרים S גופרית (ראה תגובה 6).
בדרך זו מתקבל גופרית אשר ניתן לאחסן ולהובלה בקלות, כמו גם המיועדת לשימושים מרובים.
התועלת או החשיבות של ח
אנדוגני H 2 S הוא זה המתרחש באופן טבעי בגוף כחלק ממטבוליזם תקין אצל בני אדם, יונקים ויצורים חיים אחרים.
למרות מוניטין רב השנים שלו כגז רעיל ורעיל הקשור בפירוק חומר אורגני, מספר מחקרים שנעשו לאחרונה משנות האלפיים ועד היום קבעו כי H 2 S אנדוגני הוא ווסת חשוב של מנגנונים מסוימים. ותהליכים בהוויה החיה.
ל- H 2 S ליפופיליות גבוהה או זיקה כלפי שומנים, וזו הסיבה שהוא חוצה את ממברנות התא בקלות, וחודר לכל סוגי התאים.
מערכת לב וכלי דם
אצל יונקים מימן גופרתי מקדם או מווסת סדרת אותות המווסתים את חילוף החומרים, תפקודי הלב ושרידות התא.
יש לו השפעה עוצמתית על הלב, על כלי הדם ועל יסודות הדם המסתובבים. מווסת את חילוף החומרים התאיים ואת התפקוד המיטוכונדריאלי.
זה מגן על הכליות מפני נזק שנגרם על ידי איסכמיה.
מערכת העיכול
זה ממלא תפקיד חשוב כגורם מגן מפני נזק לרירית הקיבה. הוא האמין כי זה עשוי להיות מתווך חשוב לתנועתיות במערכת העיכול.
ככל הנראה זה מעורב בבקרת הפרשת האינסולין.
מערכת העצבים המרכזית
זה פועל גם בתפקודים חשובים של מערכת העצבים המרכזית ומגן על נוירונים מפני לחץ חמצוני.
נוירונים מוגנים על ידי H 2 אנדוגני. מחבר: גרד אלטמן. מקור: Pixabay.
ההערכה היא כי היא יכולה להגן מפני מחלות ניווניות כמו פרקינסון, אלצהיימר ומחלת הונגנטון.
איבר חזון
זה מגן על תאי הפוטו-קולטון של הרשתית מפני ניוון שנגרם על ידי אור.
נגד הזדקנות
H 2 S, בהיותו מין מקטין, יכול להיות נצרך על ידי מגוון של חומרים מחמצנים המסתובבים בגוף. הוא נלחם במינים מחמצנים כמו מיני חמצן תגוביים ומינים חנקניים תגוביים בגוף.
זה מגביל את תגובות הרדיקלים החופשיים באמצעות הפעלת אנזימים נוגדי חמצון המגנים מפני השפעות ההזדקנות.
פוטנציאל ריפוי של H
הזמינות הביולוגית של H 2 S אנדוגני תלויה באנזימים מסוימים המעורבים בביוסינתזה של ציסטאין אצל יונקים.
כמה מחקרים מראים כי טיפול תרופתי תורמי H 2 S יכול להועיל לפתולוגיות מסוימות.
לדוגמא, זה יכול להיות שימושי בקרב חולי סוכרת, מכיוון שנצפה כי כלי הדם של בעלי החיים הסוכרתיים משתפרים עם תרופות המספקות H 2 S אקסוגני.
H 2 S המסופק באופן אקסוגני מגביר את האנגיוגנזה או את היווצרות כלי הדם, כך שהוא יכול לשמש לטיפול במחלות איסכמיות כרוניות.
מתוכננים תרופות שיכולות לשחרר את H 2 S לאט כדי לפעול לטובה על מחלות שונות. עם זאת, היעילות, הבטיחות והמנגנונים של פעולתו טרם נבדקו.
סיכונים
H 2 S הוא רעל קטלני אם הוא שואף חלק מסודר או מדולל 1 חלק של גז ב -200 חלקים של אוויר. ציפורים רגישות מאוד ל- H 2 S ומתות אפילו בדילול של 1 ב 1500 חלקי אוויר.
מימן גופרתי או מימן גופרתי H 2 S הוא רעל עוצמתי. מחבר: OpenIcons. מקור: Pixabay.
H 2 S הוא מעכב חזק של אנזימים ותהליכי זרחן חמצוניים, מה שמוביל לחנק תאים. רוב האנשים מריחים אותו בריכוזים הגבוהים מ- 5 עמודים לשבוע (חלקים למיליארד). ריכוזים של 20-50 עמודים לדקה (חלקים למיליון) מגרים את העיניים ואת דרכי הנשימה.
שאיפה של 100-250 עמודים לדקה למשך מספר דקות עלולה לגרום לתיאום, הפרעות בזיכרון והפרעות מוטוריות. כאשר הריכוז הוא סביב 150-200 עמודים לדקה, מתרחשת עייפות חוש הריח או אנוסמיה, מה שאומר שלאחר מכן לא ניתן לאתר את הריח האופייני של H 2 S. אם נשא ריכוז של 500 עמודים לדקה למשך 30 דקות, יכול להופיע בצקת ריאות. ודלקת ריאות.
ריכוזים של יותר מ- 600 עמודים לדקה יכולים להיות קטלניים במהלך 30 הדקות הראשונות, מכיוון שמערכת הנשימה משותקת. ו- 800 עמודים לדקה זה הריכוז שהוא קטלני מייד לבני אדם.
לפיכך יש למנוע את H 2 S לברוח במעבדות, בחצרים או בכל מקום ומצב.
חשוב לציין כי מקרי מוות רבים מתרחשים מכיוון שאנשים נכנסים למקומות מוגבלים כדי להציל עמיתים לעבודה או בני משפחה שהתמוטטו בגלל הרעלת H 2 S, והם גם מתים.
זהו גז דליק.
הפניות
- Panthi, S. et al. (2016). חשיבותו הפיזיולוגית של מימן גופרתי: נוירו-פרוטקטור ועצמת-עצב מתעוררת. רפואה חמצונית ואורך חיים סלולרי. כרך 2016. מזהה מאמר 9049782. התאושש מ- hindawi.com.
- שפע, U. et al. (2018). פונקציות נוגדי חמצון ואיתות תאים של מימן גופרתי במערכת העצבים המרכזית. רפואה חמצונית ואורך חיים סלולרי. כרך 2018. מספר מאמר 1873962. התאושש מ- hindawi.com.
- טבאסום, ר 'ואח'. (2020). חשיבות טיפולית של מימן גופרתי במחלות עצביות ניווניות הקשורות לגיל. Neural Regen Res 2020; 15: 653-662. התאושש ב- nrronline.org.
- מרטלי, א 'ואח'. (2010). מימן גופרתי: הזדמנות רומן לגילוי תרופות. ביקורות על מחקרים רפואיים. כרך 32, גיליון 6. התאושש ב- onlinelibrary.wiley.com.
- וואנג, M.-J. ואח '. (2010). מנגנוני אנגיוגנזה: תפקיד מימן גופרתי. פרמקולוגיה קלינית וניסויית ופיזיולוגיה (2010) 37, 764-771. התאושש מ- onlinelibrary.wiley.com.
- Dalefield, R. (2017). עשן ורעלים אחרים בשאיפה. מימן גופרתי. בטוקסיקולוגיה וטרינרית לאוסטרליה וניו זילנד. התאושש מ- sciencedirect.com.
- Selley, RC ו- Sonnenberg, SA (2015). המאפיינים הפיזיים והכימיים של נפט. מימן גופרתי. במרכיבי גאולוגיה של נפט (מהדורה שלישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
- Hocking, MB (2005). גופרית וחומצה גופרתית. קלוס תהליך המרה של מימן גופרתי לגופרית. בספר היד של טכנולוגיה כימית ובקרת זיהום (מהדורה שלישית). התאושש מ- sciencedirect.com.
- לפר, די ג'יי (2008). חשיבות פוטנציאלית של שינויים בזמינות ביולוגית של מימן גופרתי (H 2 S) בסוכרת. כתב העת הבריטי לפרמקולוגיה (2008) 155, 617-619. התאושש מ- bpspubs.onlinelibrary.wiley.com.
- הספרייה הלאומית לרפואה בארה"ב. (2019). מימן גופרתי. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Babor, JA ו- Ibarz, J. (1965). כימיה כללית מודרנית. מהדורה 7. עריכה מרין, ס.א.