marzo 4, 2024
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Sulfuro de hidrógeno

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El sulfuro de hidrógeno es un compuesto químico con la fórmula H2S. Es un gas incoloro calcogénico, venenoso, corrosivo e inflamable, y sus trazas en la atmósfera ambiental tienen un olor característico a huevos podridos. El término de gas de las minas subterráneas para las mezclas de gas ricas en sulfuro de hidrógeno de olor desagradable es stinkdamp.

Al químico sueco Carl Wilhelm Scheele se le atribuye el descubrimiento de la composición química del sulfuro de hidrógeno purificado en 1777. La grafía inglesa de este compuesto es hydrogen sulphide, una grafía que ya no recomiendan la Royal Society of Chemistry ni la International Union of Pure and Applied Chemistry.


El sulfuro de hidrógeno es tóxico para los seres humanos y la mayoría de los animales, ya que inhibe la respiración celular de forma similar al cianuro de hidrógeno. Cuando se inhala o se ingiere él o sus sales en cantidades elevadas, se producen rápidamente daños en los órganos con síntomas que van desde las dificultades respiratorias hasta las convulsiones y la muerte. A pesar de ello, el cuerpo humano produce pequeñas cantidades de este sulfuro y sus sales minerales, y lo utiliza como molécula de señalización.

Fórmula esquelética del sulfuro de hidrógeno con sus dimensiones características
Fórmula esquelética del sulfuro de hidrógeno con sus dimensiones características

El sulfuro de hidrógeno se produce a menudo a partir de la descomposición microbiana de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, como en los pantanos y las alcantarillas; este proceso se conoce comúnmente como digestión anaeróbica, que es realizada por microorganismos reductores de sulfato. También se produce en los gases volcánicos, en los depósitos de gas natural y, a veces, en el agua de pozo.

Fuentes de sulfuro de hidrógeno

El sulfuro de hidrógeno se obtiene más comúnmente mediante su separación del gas amargo, que es el gas natural con un alto contenido de H2S. También puede producirse tratando el hidrógeno con azufre elemental fundido a unos 450 °C. Los hidrocarburos pueden servir como fuente de hidrógeno en este proceso.

Las bacterias reductoras de sulfato generan energía utilizable en condiciones de bajo oxígeno utilizando sulfatos para oxidar compuestos orgánicos o hidrógeno; esto produce sulfuro de hidrógeno como producto de desecho.

Una preparación estándar de laboratorio consiste en tratar el sulfuro ferroso con un ácido fuerte en un generador de Kipp según la reacción

Generador Kipp
Generador Kipp

Para su uso en el análisis inorgánico cualitativo, la tioacetamida se utiliza para generar H2S:

Muchos sulfuros metálicos y no metálicos, como el sulfuro de aluminio, el pentasulfuro de fósforo o el disulfuro de silicio, liberan sulfuro de hidrógeno al exponerse al agua:

Este gas también se produce al calentar el azufre con compuestos orgánicos sólidos y al reducir los compuestos orgánicos sulfurados con hidrógeno.

Los calentadores de agua pueden ayudar a la conversión del sulfato del agua en gas sulfuro de hidrógeno. Esto se debe a que proporcionan un entorno cálido sostenible para las bacterias del azufre y mantienen la reacción que interactúa entre el sulfato del agua y el ánodo del calentador de agua, que suele estar hecho de metal de magnesio.

Los volcanes y algunas fuentes termales (así como las fuentes frías) emiten algo de H2S, donde probablemente surge a través de la hidrólisis de los minerales de sulfuro, es decir, MS + H2O → MO + H2S. El sulfuro de hidrógeno puede estar presente de forma natural en el agua de pozo, a menudo como resultado de la acción de las bacterias reductoras de sulfato.

El cuerpo humano produce sulfuro de hidrógeno en pequeñas cantidades a través de la descomposición bacteriana de las proteínas que contienen azufre en el tracto intestinal, por lo que contribuye al olor característico de la flatulencia. También se produce en la boca (halitosis).

Una parte de las emisiones mundiales de H2S se debe a la actividad humana. La mayor fuente industrial de H2S son, con mucho, las refinerías de petróleo: El proceso de hidrodesulfuración libera el azufre del petróleo por la acción del hidrógeno. El H2S resultante se convierte en azufre elemental por combustión parcial mediante el proceso Claus, que es una fuente importante de azufre elemental. Otras fuentes antropogénicas de sulfuro de hidrógeno son los hornos de coque, las fábricas de papel (mediante el proceso Kraft), las curtidurías y el alcantarillado.

El sulfuro de hidrogeno surge prácticamente en cualquier lugar donde el azufre elemental entra en contacto con la materia orgánica, especialmente a altas temperaturas. Dependiendo de las condiciones ambientales, es responsable del deterioro del material por la acción de algunos microorganismos oxidantes del azufre. Se denomina corrosión por sulfuro biogénico.

En 2011 se informó de que se había observado un aumento de las concentraciones de H2S en el crudo de la formación Bakken, posiblemente debido a las prácticas de los yacimientos petrolíferos, y que presentaba problemas como «los riesgos para la salud y el medio ambiente, la corrosión del pozo, los gastos añadidos en relación con la manipulación de materiales y los equipos de las tuberías, y los requisitos adicionales de refinamiento».

Sulfuro de hidrogeno provenientes de desperdicios

Además de vivir cerca de las operaciones de perforación de gas y petróleo, los ciudadanos comunes pueden estar expuestos al sulfuro de hidrógeno al estar cerca de instalaciones de tratamiento de aguas residuales, vertederos y granjas con almacenamiento de estiércol. La exposición se produce al respirar aire contaminado o beber agua contaminada.

Estructura 3D del sulfuro de hidrógeno
Estructura 3D del sulfuro de hidrógeno

En los vertederos de residuos municipales, el enterramiento de la materia orgánica conduce rápidamente a la producción de la digestión anaeróbica dentro de la masa de residuos y, con la atmósfera húmeda y la temperatura relativamente alta que acompaña a la biodegradación, se produce biogás tan pronto como el aire dentro de la masa de residuos se ha reducido. Si hay una fuente de material que contenga sulfato, como los paneles de yeso o el yeso natural (sulfato de calcio dihidratado), en condiciones anaeróbicas las bacterias reductoras de sulfato lo convierten en sulfuro de hidrógeno.

Estas bacterias no pueden sobrevivir en el aire, pero las condiciones húmedas, cálidas y anaeróbicas de los residuos enterrados que contienen una alta fuente de carbono -en los vertederos inertes, el papel y la cola utilizados en la fabricación de productos como los paneles de yeso pueden proporcionar una rica fuente de carbono son un entorno excelente para la formación de sulfuro de hidrógeno.

En los procesos industriales de digestión anaeróbica, como el tratamiento de aguas residuales o la digestión de residuos orgánicos procedentes de la agricultura, el sulfuro de hidrógeno puede formarse a partir de la reducción del sulfato y de la degradación de los aminoácidos y las proteínas de los compuestos orgánicos.

Incidentes

El sulfuro de hidrógeno es un gas altamente tóxico e inflamable (rango de inflamabilidad: 4,3-46%). Al ser más pesado que el aire, tiende a acumularse en el fondo de los espacios mal ventilados. Aunque al principio es muy penetrante (huele a huevos podridos), rápidamente amortigua el sentido del olfato, creando una anosmia temporal, por lo que las víctimas pueden no ser conscientes de su presencia hasta que sea demasiado tarde. Los procedimientos de manipulación segura se indican en su hoja de datos de seguridad (SDS).

El ejército británico utilizó el sulfuro de hidrógeno como arma química durante la Primera Guerra Mundial. No se consideraba un gas de guerra ideal, pero, mientras escaseaban otros gases, se utilizó en dos ocasiones en 1916.

Fugas y exposiciones accidentales

En 1975, un escape de sulfuro de hidrógeno procedente de una operación de perforación petrolífera en Denver City, Texas, mató a nueve personas y provocó que la legislatura estatal se centrara en los peligros mortales del gas. El representante estatal E L Short tomó la iniciativa de respaldar una investigación de la Comisión de Ferrocarriles de Texas e instó a que se advirtiera a los residentes «llamando a las puertas si es necesario» del peligro inminente que suponía el gas. Una persona expuesta puede morir por una segunda exposición al gas, y la propia advertencia puede ser demasiado tarde.

El 2 de septiembre de 2005, una fuga en la sala de hélices de un crucero de Royal Caribbean atracado en Los Ángeles provocó la muerte de 3 tripulantes debido a una fuga en la línea de aguas residuales. A raíz de ello, ahora se exige que todos los compartimentos de este tipo dispongan de un sistema de ventilación.

Se cree que un vertido de residuos tóxicos con sulfuro de hidrógeno causó 17 muertes y miles de enfermedades en Abiyán, en la costa de África Occidental, en el vertido de residuos tóxicos de Costa de Marfil de 2006.

En septiembre de 2008, tres trabajadores murieron y dos sufrieron lesiones graves, incluidas lesiones cerebrales de larga duración, en una empresa de cultivo de setas en Langley (Columbia Británica). Una válvula de una tubería que transportaba estiércol de pollo, paja y yeso al combustible de compostaje para la operación de cultivo de champiñones se obstruyó, y cuando los trabajadores desatascaron la válvula en un espacio confinado sin la ventilación adecuada se liberó el sulfuro de hidrógeno que se había acumulado debido a la descomposición anaeróbica del material, envenenando a los trabajadores de los alrededores.

Fugas en espacios abiertos

En 2014, se detectaron niveles de sulfuro de hidrógeno de hasta 83 ppm en un centro comercial de reciente construcción en Tailandia llamado Siam Square One en la zona de Siam Square. Los inquilinos de las tiendas del centro comercial informaron de complicaciones de salud como inflamación de los senos nasales, dificultades respiratorias e irritación de los ojos. Tras la investigación, se determinó que la gran cantidad de gas se originaba en el tratamiento y la eliminación imperfectos de las aguas residuales del edificio.

En noviembre de 2014, una cantidad considerable de gas sulfhídrico envolvió las zonas central, oriental y sudoriental de Moscú. El Ministerio de Emergencias instó a los residentes de la zona a permanecer en sus casas. Aunque se desconocía la fuente exacta del gas, se había culpado a una refinería de petróleo de Moscú.

En junio de 2016, una madre y su hija fueron encontradas muertas en su todoterreno Porsche Cayenne de 2006, aún en marcha, contra una barrera de seguridad en la autopista Turnpike de Florida, y en un principio se pensó que habían sido víctimas de una intoxicación por monóxido de carbono. Sus muertes quedaron sin explicación mientras el médico forense esperaba los resultados de los análisis toxicológicos de las víctimas, hasta que los análisis de orina revelaron que la causa de la muerte era el sulfuro de hidrógeno. Un informe de la Oficina del Médico Forense de Orange-Osceola indicó que los gases tóxicos procedían de la batería de arranque del Porsche, situada bajo el asiento del pasajero delantero

Para más información Hydrogen Sulfide

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APA: (2022-12-06). Sulfuro de hidrógeno. Recuperado de https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/sulfuro-de-hidrogeno/

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Vancouver: . Sulfuro de hidrógeno. [Internet]. 2022-12-06 [citado 2024-03-04]. Disponible en: https://quimicafacil.net/compuesto-de-la-semana/sulfuro-de-hidrogeno/.

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