Сероводород. Сульфиды.

При высокой температуре сера взаимодействует с водородом, образуя газ сероводород.

Практически сероводород обычно получают действием разбавленных кислот на сернистые металлы, например на сульфид железа:

Сероводород — бесцветный газ с характерным запахом гниющего белка. Он немного тяжелее воздуха, сжижается при –60,3°C и затвердевает при –85,6°C. На воздухе сероводород горит голубоватым пламенем, образуя диоксид серы и воду:

Если внести в пламя сероводорода какой-нибудь предмет, например, фарфоровую чашку, то температура пламени значительно понижается и сероводород окисляется только до свободной серы, оседающей на чашке в виде желтого налета:

Сероводород легко воспламеняется; смесь его с воздухом взрывается. Сероводород очень ядовит. Длительное вдыхание воздуха, содержащего этот газ даже в небольших количествах, вызывает тяжелые отравления.

При 20°C один объем воды растворяет 2,5 объема сероводорода. Раствор сероводорода в воде называется сероводородной водой. При стоянии на воздухе, особенно на свету, сероводородная вода скоро становится мутной от выделяющейся серы. Это происходит в результате окисления сероводорода кислородом воздуха (см. предыдущую реакцию). Раствор сероводорода в воде обладает свойствами кислоты.

Сероводород — слабая двухосновная кислота. Она диссоциирует ступенчато и в основном по первой ступени:

Диссоциация по второй ступени

протекает в ничтожно малой степени.

Сероводород — сильный восстановитель. При действии сильных окислителей он окисляется до диоксида серы или до серной кислоты; глубина окисления зависит от условий: температуры, pH раствора, концентрации окислителя. Например, реакция с хлором обычно протекает до образования серной кислоты:

Сероводород встречается в природе в вулканических газах и в водах минеральных источников. Кроме того, он образуется при разложении белков погибших животных и растений, а также при гниении пищевых отбросов.

Средние соли сероводорода называются сульфидами. Их можно получать различными способами, в том числе непосредственным соединением металлов с серой. Смешав, например, железные опилки с порошком серы и нагрев смесь в одном месте, можно легко вызвать реакцию железа с серой, которая дальше идет сама и сопровождается выделением большого количества теплоты:

Многие сульфиды можно получить, действуя сероводородом на растворимые в воде соли соответствующих металлов. Например, при пропускании сероводорода через раствор какой-нибудь соли меди (II) появляется черный осадок сульфида меди (II)

или в ионно-молекулярной форме:

Несмотря на то, что в ходе реакции получается кислота, CuS выпадает в осадок: сульфид меди не растворяется ни в воде, ни в разбавленных кислотах. Но при действии сероводорода на раствор какой-либо соли железа (II) осадка не получается — сульфид железа (II) FeS нерастворим в воде, но растворим в кислотах. Это различие обусловлено тем, что произведение растворимости CuS много меньше произведения растворимости FeS.

Некоторые сульфиды растворимы в воде, например, Na₂S и K₂S. Понятно, что они не могут быть получены из солей соответствующих металлов действием сероводорода или других сульфидов.

Различиями в растворимости сульфидов пользуются в аналитической химии для последовательного осаждения металлов из растворов их солей.

Сульфиды, как соли очень слабой кислоты, подвергаются гидролизу. Например, Na₂S при растворении в воде почти целиком гидролизуется с образованием кислой соли — гидросульфида натрия:

или

Серебряные и медные предметы чернеют в воздухе и в воде, содержащих сероводород. Это происходит от того, что они покрываются налетом соответствующего сульфида. При этом окислителем служит кислород, находящийся в воздухе или растворенный в воде:

При взбалтывании раствора какого-нибудь сульфида, например, сульфида натрия, с серой последняя растворяется в нем, и после выпаривания получается остаток, содержащий, кроме сульфида натрия, также соединения с большим содержанием серы — от Na₂S₂ до Na₂S₅. Такие соединения называются полисульфидами или многосернистыми металлами.

Среди сульфидов имеется много соединений переменного состава. Например, сульфид железа (II) может иметь состав от FeS_1,01 до FeS_1,14.

Природные сульфиды составляют основу руд цветных и редких металлов и широко используются в металлургии. Некоторые из них служат также сырьем для получения серной кислоты. В этих же целях используется и природный полисульфид — железный колчедан (пирит) FeS₂. Сульфиды щелочных и щелочноземельных металлов находят применение в химической и в легкой промышленности. Так, Na₂S, CaS и BaS применяются в кожевенном производстве для удаления волосяного покрова с кож. Сульфиды щелочноземельных металлов, цинка и кадмия служат основой люминофоров. Некоторые сульфиды обладают полупроводниковыми свойствами и применяются в электронной технике.