無(wú)機化學(xué)中,硫化物指電正性較強的金屬或非金屬與硫形成的一類(lèi)化合物。大多數金屬硫化物都可看作氫硫酸的鹽。由于氫硫酸是二元弱酸,因此硫化物可分為酸式鹽(HS,氫硫化物)、正鹽(S)和多硫化物(S)三類(lèi)。有機化學(xué)中,硫化物(英文:Sulfide)指含有二價(jià)硫的有機化合物。根據具體情況的不同,有機硫化物可包括:硫醚(R-S-R)、硫酚/硫醇(Ar/R-SH)、硫醛(R-CSH)、硫代羧酸和二硫化物(R-S-S-R)等。參見(jiàn)有機硫化合物。

中文名

硫化物

外文名

Sulfide

類(lèi)別

化合物

化學(xué)式

酸式鹽(HS,氫硫化物)、正鹽(S)和多硫化物(Sn)三類(lèi)。

顏色

多為黑色

溶解度

一般難溶于水

應用

光電池、熒光粉等

定義

-2價(jià)硫的化合物,金屬硫化物可以看成氫硫酸的鹽。金屬與硫直接反應或者將硫化氫氣體通入金屬鹽溶液,或者往鹽溶液中加入硫化鈉,都可制得金屬硫化物。

堿金屬硫化物和硫化銨易溶于水,由于水解其溶液顯堿性。堿土金屬、鈧、釔和鑭系元素的硫化物較為難溶。當陽(yáng)離子的外層電子構型為18電子和18+2電子時(shí),往往由于較強的極化作用而形成難溶的、有顏色的硫化物。大多數不溶于水的硫化物可溶于酸并釋放出硫化氫,極難溶的少數金屬硫化物(如CuS、HgS)可用氧化性酸將其溶解,此時(shí)S被氧化成硫而從溶液中析出。

合成

無(wú)機硫化物通??赏ㄟ^(guò)以下方法合成:

(注:K為國際溫度單位開(kāi)爾文)

1、單質(zhì)直接化合,例如:

C+2S--(1123~1223K)→CS2

2、硫酸鹽或高價(jià)硫化物的還原,例如:

Na2SO4+4C--(1373K)→Na2S+4CO

In2S3+2H2→In2S+2H2S

3、溶液中或高溫的復分解反應,例如:

FeCl2+H2S→FeS↓+2HCl

3SiO2+2Al2S3--(1373K)→3SiS2+2Al2O3

4、以硫代酸鹽為原料制取,例如:

(NH4)2MoO4+4(NH4)2S+4H2O→(NH4)2[MoS4]+8NH3·H2O

5、高價(jià)硫化物加熱分解,例如:

MoS3--(加熱)→MoS2+S

物理性質(zhì)

顏色

硫化物大多含有鮮艷的顏色。除此之外,MoS、ReS、FeS、CoS、NiS、PtS、、CuS和等過(guò)渡金屬硫化物都是黑色的。

溶解性

金屬的酸式硫化物都可溶于水,但正鹽中只有堿金屬硫化物和硫化銨可溶。一般地講,金屬硫化物的溶解度可通過(guò)陽(yáng)離子極化力(離子電荷數/離子半徑,Z/r)的大小來(lái)預測。陽(yáng)離子極化能力的增強,將導致化合物共價(jià)性的增加,極性減小,因而溶解度也降低。

化學(xué)性質(zhì)

水解

金屬硫化物在水中都會(huì )發(fā)生不同程度的水解

H2S的pKa分別約為:pKa1=6.89和pKa2=19±2,因此金屬硫化物溶液會(huì )呈不同程度的堿性,而堿金屬的硫化物溶液的堿性更是可以與相應的氫氧化物匹敵。

灼燒

灼燒硫化物礦物時(shí)可能發(fā)生兩種反應:

硫化物轉化為相應的氧化物,硫則轉化為二氧化硫。

氧化

硫化物中-2價(jià)的硫具有還原性,視條件不同可被氧化為硫、亞硫酸鹽和硫酸鹽等。

S-2e-=S;-0.407V

酸堿性

硫化物和相應的氧化物類(lèi)似,其酸堿性隨周期和族的變化也和氧化物的類(lèi)似,但硫化物的堿性不如氧化物強。

同周期元素最高氧化態(tài)硫化物從左到右酸性增強;同族元素相同氧化態(tài)的硫化物從上到下酸性減弱;同種元素的硫化物中,高氧化態(tài)的硫化物酸性更強。因此AsS酸性強于SbS,而SbS的酸性則要強于SnS和SbS。

多硫化合物

多硫化物是含有多硫離子Sn的化合物,n=2,3,4,5,6,...,9。多硫化物可由硫在硫化物溶液中煮沸制得,其溶液一般都為黃色,且顏色隨n值的增加而加深。

多硫離子類(lèi)似于過(guò)氧化物,具有氧化性,但不及過(guò)氧離子氧化性強

多硫化物酸化時(shí)即放出硫化氫和硫

多硫離子還可作配體。例如Na2Sn作用于(η-C5H5)2TiCl2時(shí),會(huì )生成含有TiS5環(huán)的配位化合物。

分析

點(diǎn)滴法點(diǎn)滴法是鑒定S和HS離子的靈敏方法,其步驟為:在點(diǎn)滴板上混合可溶硫化物的堿性溶液和1%的硝普酸鈉(亞硝基鐵氰化鈉)溶液,若試樣中存在S離子則會(huì )出現不同深度的紅紫色,靈敏度1:50000。其機理可能是[Fe(CN)5(NO)S]離子的生成。 除此之外,向點(diǎn)滴板中加入試液、濃鹽酸、幾顆對氨基二甲基苯胺晶體和0.1mol/L氯化鐵溶液,若在2~3分鐘后出現藍色,也可證明硫離子的存在。機理是生成了藍色的亞甲基藍。

礦物

硫化物(sulfides)及其類(lèi)似化合物包括一系列金屬、半金屬元素與S、Se、Te、As、Sb、Bi結合而成的礦物。礦物種數有350種左右,硫化物就占了2/3以上,其他為硒化物(selenides)、碲化物(tellurides)、砷化物(arsenides),及個(gè)別銻化物(antimonides)和鉍化物(bismuthides)。

本大類(lèi)礦物只占地殼總質(zhì)量的0.15﹪,其中絕大部分為鐵的硫化物,其他元素的硫化物及其類(lèi)似類(lèi)似化合物只相當于地殼總質(zhì)量的0.001﹪。盡管其分布量有限,但卻可以富集成具有工業(yè)意義的礦床,主要有有色金屬,如Cu、Pb、Zn、Hg、Sb、Bi、Mo、Ni、Co等均以本大類(lèi)礦物為主要來(lái)源,故本大類(lèi)礦物在國民經(jīng)濟中具有重大意義。

依據成分中硫離子價(jià)態(tài)的不同和絡(luò )陰離子的存在與否,硫化物礦物相應分為三類(lèi):?jiǎn)瘟蚧铮毫蛞許2-形式與陽(yáng)離子結合而成,絕大多數為黑色;雙硫化物,硫以啞鈴狀對陰離子[S2]2-形式與陽(yáng)離子結合而成;

硫鹽礦物,硫與半金屬元素砷、銻或鉍組成錐狀絡(luò )陰離子[AsS]、[BiS],以及由這些錐狀絡(luò )陰離子相互聯(lián)接組成復雜形式的絡(luò )陰離子與陽(yáng)離子結合而成。

應用

在分析化學(xué)中的應用

硫化氫系統是傳統且較廣泛的分析陽(yáng)離子的方法,主要依據各離子硫化物溶解度的顯著(zhù)差異,將常見(jiàn)的陽(yáng)離子分成五組。

由于HS氣體毒性大,且儲存不便,故一般多以硫代乙酰胺(CHCSNH,TAA)水溶液作沉淀劑。硫化物是水產(chǎn)養殖過(guò)程中常見(jiàn)的水體污染物之一。[1]

二硫化鉬是有機合成中的催化劑。由于含硫有機化合物(如噻吩)會(huì )使普通氫化催化劑中毒,因此二硫化鉬可用于催化含硫有機物質(zhì)的加氫反應。硫化鎘可用于制作光電池。硫化鉛被用于制作紅外感應器。多硫化鈣、多硫化鋇和多硫化銨是殺菌劑和殺蟲(chóng)劑。二硫化碳在工業(yè)上被用作溶劑。

此外,二硫化碳也被用來(lái)制取四氯化碳,有機化學(xué)中則用二硫化碳來(lái)插入-C(=S)-S-基團。硫化鋅和硫化鎘被用來(lái)制造熒光粉,高純度的硫化鎘是良好的半導體。三硫化四磷用于制火柴和煙火。十硫化四磷用于制殺蟲(chóng)劑、潤滑油添加劑和浮選劑。硫化鈉被大量用于硫化染料的制造、有機藥物和紙漿的生產(chǎn)等。硫化鈣和硫化鋇被用來(lái)制造發(fā)光漆。