기초 지식 — 무기화학 기초 지식 14

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무기화학 기초지식 14 “황화수소의 화학적 성질” 가연성: 완전히 건조한 황화수소는 상온에서 공기 중의 산소와 반응하지 않지만, 점화되면 공기 중에서 연소할 수 있으며, 시추나 지하 작업 중에 누출될 경우에도 연소한다. 단, 연소율은 약 86% 정도에 불과하다.황화수소가 연소할 때는 파란색 불꽃이 나오며, 유독한 이산화황 가스가 발생합니다. 이산화황 가스는 사람의 눈과 폐에 손상을 줄 수 있습니다.공기가 충분할 때, SO2와 H2O가 생성됩니다. http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D199/sign=9794d006cdfc1e17f9bf88387390f67c/63d9f2d3572c11df7dd1d833612762d0f703c29a.jpg 공기가 부족하거나 온도가 낮을 경우, 자유 상태의 S와 H2O가 생성됩니다. http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D160/sign=4ff26b32b11bb0518b24b72e067bda77/42166d224f4a20a4a0a65bd792529822720ed062.jpg 황화수소는 산소나 공기 중에서뿐만 아니라, 염소와 플루오린 기체 중에서도 연소할 수 있습니다. 용해성: 용해성 황화수소 가스는 물, 에탄올 및 글리세린에 용해될 수 있으며, 화학적으로 불안정하다. 황화수소는 물에 약간 용해되어 약한 산을 형성하는데, 이를 “수소황산”이라고 합니다.그 수용액에는 황수소산염 HS(섭씨 18도, 농도 0.01-0.1 모르/리터인 용액에서 pKa = 6.9)와 이온화된 황 S(pKa = 11.96)가 포함되어 있습니다.처음에는 맑은 수소황산이지만, 시간이 지나면 탁해집니다. 이는 수소황산이 물에 용해된 산소와 서서히 반응하여 물에 녹지 않는 단순 황을 생성하기 때문입니다. 황화수소는 이원 약산입니다.20℃에서 1부피의 물에 2.6부피의 황화수소가 용해되며, 이렇게 생성된 수용액을 수황산이라고 하며 그 농도는 0.1mol/L입니다.수중에서의 황화수소의 2차 이온화 정도는 매우 낮아서, 황화나트륨 용액의 알칼리성은 동일 농도의 수산화나트륨보다 약간만 낮을 뿐입니다. 따라서 황화나트륨 용액은 강염기로 사용될 수 있습니다:
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황화수소는 용액 내에서 다음과 같은 평형 상태를 유지합니다:
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황화수소 가스보다 황화수소 수용액의 환원성이 더 강하기 때문에, 공기와 반응하여 쉽게 황이 생성되어 용액이 탁해집니다.산성 용액에서 황화수소는 Fe3+를 Fe2+로, Br2를 Br-로, I2를 I-로 환원시킵니다. http://c.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D46/sign=0526cd0f050828386c0ddd12b899b12e/77094b36acaf2edd81952ff98f1001e9390193bd.jpg 또한 Mn2+로도 환원됩니다. http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D54/sign=1ab20dce3f6d55fbc1c676226d229574/fcfaaf51f3deb48fb071c0cef21f3a292df57881.jpg 그리고 Cr3+로도 환원됩니다. HNO3의 경우에는 NO2로 환원되며, 황화수소 자체는 보통 단순한 황으로 산화됩니다. H2S는 용액 속의 구리 이온(Cu2+), 세레산(H2SeO3), 4가 포트늄 이온(Po4+) 등도 환원시킬 수 있습니다. 예: http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D227/sign=869ffabe013b5bb5bad727fc01d2d523/00e93901213fb80ed5479ac234d12f2eb9389415.jpg 황화수소 가스는 금속과 반응하여 침전물을 형성할 수 있으며, 이러한 침전성을 이용해 황화수소 가스를 제거합니다. 일반적인 실험실에서는 황화수소 가스를 황산구리 용액에 주입함으로써, 일반적인 강산(비산화성 산)에는 녹지 않는 황화구리를 만들어냅니다: http://h.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D220/sign=ef8e11ebc1fdfc03e178e4bae43e87a9/aec379310a55b319ccb6656041a98226cffc1753.jpg 하지만 황화수소가 황산철과 반응할 때, 황화수소의 양이 적으면 단순히 황만 생성됩니다. 왜냐하면 Fe3+와 S2-는 산화환원 반응을 일으키기 때문입니다: http://a.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D296/sign=46ec59f1b11c8701d2b6b5ef117e9e6e/4e4a20a4462309f7f8cd4a07700e0cf3d7cad601.jpg 주의: 황화수소의 황은 -2가로, 가장 낮은 전위를 가집니다.하지만 수소는 +1가이지만 0가로 낮아질 수 있기 때문에 여전히 산화성을 가집니다. 예: http://e.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D179/sign=7324b37c272dd42a5b0905ac3a3b5b2f/adaf2edda3cc7cd9291ed2cc3b01213fb80e91f0.jpg 황화수소는 중화 반응을 일으킬 수 있습니다: http://g.hiphotos.baidu.com/baike/s%3D189/sign=5d00cef669600c33f479dac0234d5134/ac345982b2b7d0a23a97097fc9ef76094a369af1.jpg 여기서 황화수소는 환원제이고, 이산화황은 산화제이며, 황은 산화 생성물입니다.