- Structuur
- Nomenclatuur
- Fysieke eigenschappen
- Fysieke toestand
- Molecuulgewicht
- Smeltpunt
- Dichtheid
- Oplosbaarheid
- Chemische eigenschappen
- Waterige oplossing
- Verbindingen die aanwezig zijn wanneer ze worden opgelost in water
- Reactie met zuren
- Andere reacties
- Het verkrijgen van
- Aanwezigheid in de natuur
- Toepassingen
- In lichtgevende materialen
- In de geneeskunde
- Bij het verkrijgen van andere verbindingen
- Andere apps
- Risico's
- Referenties
Het calciumsulfide is een anorganisch vast element bestaande uit calcium (Ca) en elementzwavel (S), met de chemische formule CaS. Het is een in water oplosbare, geelachtig witte vaste stof, die in de natuur wordt aangetroffen in sommige vulkanen en in sommige meteorieten in de vorm van een mineraal dat oldhamiet wordt genoemd.
Wanneer CaS oplost in water, vormt het verschillende verbindingen doordat het sulfide-ion S 2- het SH - ion wordt en OH - ionen worden gevormd . De resulterende oplossing is alkalisch. Deze verbinding wordt gebruikt als basis voor verbindingen die luminescerend zijn of onder bepaalde omstandigheden zichtbaar licht produceren. Deze materialen worden ook gebruikt in lichtgevende verven.
In sommige meteorieten is calciumsulfide CaS aangetroffen. Auteur: Родион Журавлёв. Bron: Pixabay.
CaS wordt beschouwd als een mogelijk medicijn voor de behandeling van hart- en bloedvatproblemen, zoals hypertensie of hoge bloeddruk, een ziekte die een groot deel van de wereldbevolking treft.
Met calciumsulfide kunnen andere verbindingen zoals calciumnitraat en calciumcarbonaat worden verkregen. Het moet zorgvuldig gehanteerd worden en in contact met de vochtigheid van de atmosfeer te produceren H 2 S die zeer toxisch.
Structuur
Calciumsulfide is een sterk ionische verbinding gevormd door een calciumion Ca 2+ en een sulfide-ion S 2- .
Het kristalliseert tot een kubische structuur zoals steenzout.
Kubieke kristalstructuur van calciumsulfide. Geel = zwavel; wit = calcium. Benjah-bmm27 / Openbaar domein. Bron: Wikimedia Commons.
Nomenclatuur
- Calciumsulfide
Fysieke eigenschappen
Fysieke toestand
Geelachtig witte kristallijne vaste, kubische kristallen zoals die van natriumchloride.
Molecuulgewicht
72,144 g / mol
Smeltpunt
2528 ºC
Dichtheid
2,59 g / cm 3
Oplosbaarheid
Oplosbaar in water. Onoplosbaar in ethanol.
Chemische eigenschappen
Waterige oplossing
Wanneer het wordt opgelost in water, scheidt CaS zich af in zijn calcium Ca 2+ en zwavel S 2 -ionen . De laatste in water neemt een proton en wordt het hydrosulfide-ion SH - waardoor een hydroxylion OH - vrijkomt .
S 2- + H 2 O ⇔ SH - + OH -
Daarom calciumsulfide CaS oplossingen alkalisch (ze hebben een basische pH) en hebben geen S 2- -ionen maar SH - .
Alleen wanneer een grote hoeveelheid alkali zoals natriumhydroxide NaOH aan de oplossing wordt toegevoegd, verschuift het evenwicht naar de vorming van sulfide-ionen S 2- .
Calciumsulfide lost op in water en vormt andere verbindingen. Auteur: Clker-Free-Vector-Images. Bron: Pixabay.
SH - kan een ander H + proton uit water halen en waterstofsulfide vormen, wat een zeer giftige verbinding is.
SH - + H 2 O ⇔ H 2 S + OH -
Daarom kunnen kleine hoeveelheden H 2 S worden gevormd in water en bij blootstelling aan vocht in het milieu, CaS verspreidt een onaangename geur typisch waterstofsulfide.
Verbindingen die aanwezig zijn wanneer ze worden opgelost in water
Het resultaat van de hierboven aangegeven reacties in water is dat Ca (SH) 2 , Ca (OH) 2 en Ca (SH) (OH) worden gevormd.
CaS + H 2 O → Ca (SH) (OH)
Ca (SH) (OH) + H 2 O → Ca (OH) 2 + H 2 S
Reactie met zuren
Dezelfde reacties die in water optreden, zorgen ervoor dat CaS reageert met zuren, waarbij H 2 S.
CaS + 2 HCl → CaCl 2 + H 2 S
Andere reacties
Als een calciumsulfide-oplossing wordt verwarmd met zwavel, worden de polysulfide-ionen S 4 2- en S 3 2- verkregen .
Als CaS wordt verwarmd in droge lucht of zuivere zuurstof, oxideert de verbinding tot calciumsulfiet CaSO 3 en vervolgens tot calciumsulfaat CaSO 4 :
2 CaS + 3 O 2 → 2 CaSO 3
2 CaSO 3 + O 2 → 2 CaSO 4
Met oxidatiemiddelen zoals kaliumchloraat KClO 3 , kaliumnitraat KNO 3 of looddioxide PbO 2 treden heftige reacties op.
Het verkrijgen van
Calciumsulfide kan worden bereid door calcineren (verhitten tot zeer hoge temperatuur) van de elementen calcium (Ca) en zwavel (S) in een inerte atmosfeer, dat wil zeggen dat er bijvoorbeeld geen zuurstof of waterdamp aanwezig is.
Ca + S + warmte → CaS
Het kan ook worden verkregen door calciumsulfaat CaSO 4 te verhitten met houtskool:
CaSO 4 + 2 C → CaS + 2 CO 2
In het laatste geval wordt echter geen zuiver CaS verkregen, aangezien het bovendien reageert met CaSO 4, waarbij CaO en SO 2 worden gevormd .
CaS wordt ook gegenereerd door het verbranden van kolenafval.
Aanwezigheid in de natuur
CaS is van nature aanwezig in het mineraal oldhamiet. Dit is een onderdeel van sommige meteorieten en is belangrijk voor wetenschappelijk onderzoek aan het zonnestelsel.
Oldhamite wordt verondersteld te zijn gevormd door condensatie in de nevel die het zonnestelsel heeft veroorzaakt. Het is ook aanwezig in vulkanen.
Calciumsulfide CaS zit in het mineraal oldhamiet, dat in sommige meteorieten is aangetroffen. Leon Hupperichs / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0). Bron: Wikimedia Commons.
Bovendien wordt calciumsulfide op natuurlijke wijze geproduceerd door de reductie van CaSO 4 (gips), mogelijk door de werking van bacteriën.
Toepassingen
In lichtgevende materialen
Een van de meest wijdverbreide toepassingen van calciumsulfide is als basis voor lichtgevende verbindingen. Dit zijn stoffen die onder bepaalde omstandigheden zichtbaar licht uitstralen.
In CaS-luminescerende verbindingen fungeert dit als basis en worden activatoren aan de structuur toegevoegd, zoals chloriden van bepaalde elementen zoals cerium (Ce 3+ ) en europium (Eu 2+ ).
Het materiaal dat het resultaat is van de vereniging van het CaS en de activator wordt bijvoorbeeld gebruikt in kathodestraalbuisschermen die de oude schermen van computers of computers of oude tv-toestellen vormen.
Oude computermonitors hadden kathodestraalbuizen waarin soms lichtgevende calciumsulfideverbindingen en activatoren worden gebruikt. Auteur: Andreas160578. Bron: Pixabay.
Ze worden ook gebruikt in de huidige light-emitting diode of LED-lampen (Light-Emitting Diodes).
LED lamp. Sommige bevatten mogelijk lichtgevende calciumsulfideverbindingen. Geen machineleesbare auteur opgegeven. APPER verondersteld (op basis van auteursrechtclaims). / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/). Bron: Wikimedia Commons.
Deze materialen worden ook gebruikt in lichtgevende verven en vernissen.
In de geneeskunde
Calciumsulfide wordt in medisch-wetenschappelijke studies beschouwd als een geneesmiddel om hoge bloeddruk (hoge druk in de slagaders) te behandelen. Dit is een ziekte die het cardiovasculaire systeem van veel mensen aantast (hart en bloedvaten).
CaS wordt beschouwd als een “donor” H 2 S. Het speelt een belangrijke rol in het reguleren van de toon of sterkte van de bloedvaten, waardoor de toediening van CaS een mogelijke oplossing om hypertensie te behandelen kunnen zijn.
Calciumsulfide is onderzocht als een mogelijke remedie tegen hoge bloeddruk in het cardiovasculaire systeem bij zieke mensen. Auteur: Mohamed Hassan. Bron: Pixabay.
Bij het verkrijgen van andere verbindingen
Calciumsulfide maakt het mogelijk om andere verbindingen te bereiden, zoals calciumnitraat Ca (NO 3 ) 2 :
CaS + 2 HNO 3 → Ca (NO 3 ) 2 + H 2 S
Het is ook gebruikt om calciumcarbonaat CaCO 3 te verkrijgen . Om dit te doen, wordt een waterige oplossing van CaS aan carbonatatie onderworpen met CO 2 :
CaS + H 2 O + CO 2 → H 2 S + CaCO 3
Andere apps
Calciumsulfide wordt ook gebruikt als smeermiddeladditief en als drijfmiddel bij minerale extractie.
Risico's
Calciumsulfide kan irritatie van de huid, ogen en luchtwegen veroorzaken. Het moet met de nodige voorzichtigheid en met de juiste veiligheidsuitrusting worden gehanteerd.
Het is een zeer giftige stof voor in het water levende organismen, dus het is gevaarlijk voor deze omgevingen.
Referenties
- Cotton, F. Albert en Wilkinson, Geoffrey. (1980). Geavanceerde anorganische chemie. Vierde druk. John Wiley & Sons.
- Lide, DR (redacteur). (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85 th CRC Press.
- Ropp, RC (2013). Groep 16 (O, S, Se, Te) alkalische aardeverbindingen. Calciumsulfide. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Opgehaald van sciencedirect.com.
- Li, YF et al. (2009). Calciumsulfide (CaS), een donor van waterstofsulfide (H (2) S): een nieuw antihypertensivum? Med Hypotheses, 2009 sept .; 73 (3): 445-7. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.
- House JE en House, KA (2016). Zwavel, selenium en tellurium. Voorkomen van zwavel. In Descriptive Anorganic Chemistry (derde editie). Opgehaald van sciencedirect.com.
- Amerikaanse National Library of Medicine. (2019). Calciumsulfide. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- De Beer, M. et al. (2014). Omzetting van calciumsulfide in calciumcarbonaat tijdens het proces van terugwinning van elementaire zwavel uit gipsafval. Afvalbeheer, november 2014; 34 (11): 2373-81. Opgehaald van ncbi.nlm.nih.gov.