9.7: Hidruros de Chalconida

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Andrew R. Barron
Rice University via CNX

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Dihidruros

Los hidruros de azufre, selenio y teluro son todos gases extremadamente tóxicos con olores repulsivos. El sulfuro de hidrógeno (H ₂ S) es muy tóxico, de hecho es más de 5x tan tóxico como el HCN (Cuadro\(\PageIndex{1}\)). El sulfuro de hidrógeno se considera un veneno de amplio espectro, lo que significa que puede envenenar varios sistemas diferentes en el cuerpo, aunque el sistema nervioso es el más afectado. Forma un enlace complejo con el hierro en las enzimas citocromáticas mitocondriales, bloqueando así la unión del oxígeno y deteniendo la respiración celular. La exposición a concentraciones bajas puede provocar irritación ocular, dolor de garganta y tos, náuseas, dificultad para respirar y líquido en los pulmones. La exposición a largo plazo y bajo nivel puede provocar fatiga, pérdida de apetito, dolores de cabeza, irritabilidad, mala memoria y mareos.

Cuadro\(\PageIndex{1}\): Niveles de toxicidad para sulfuro de hidrógeno.
Concentración (ppm)	Efecto biológico
0.00047	Umbral.
10—20	Concentración límite para irritación ocular.
50—100	Daño ocular.
100—150	El nervio olfativo se paraliza y el sentido del olfato desaparece, muchas veces junto con la conciencia del peligro.
320—530	Edema pulmonar con posibilidad de muerte.
530—1000	Estimulación del sistema nervioso central y respiración rápida, lo que lleva a la pérdida de la respiración.
800	Concentración letal para el 50% de los humanos durante 5 minutos de exposición (LC50).
+1000	colapso inmediato con pérdida de respiración, incluso después de la inhalación de una sola respiración.

Cada uno de los hidruros se prepara mediante la reacción de ácido sobre un calcogenuro metálico, por ejemplo, (9.7.1) y (9.7.2). El H ₂ Po inestable se ha preparado mediante la reacción de HCl sobre Po metal.

\[ \rm Fe + S \rightarrow FeS\]

\[ \rm FeS + 2 HCl \rightarrow H_2S \uparrow + FeCl_2\]

La estabilidad térmica y la fuerza de unión de los dihidruros sigue la tendencia:

\[ \rm H_2S > H_2Se > H_2Te > H_2Po \]

Mientras que H ₂ Se es termodinámicamente estable a 280 °C, H ₂ Te y H ₂ Po son termodinámicamente inestables.

Todos los dihidruros se comportan como ácidos débiles en el agua. Así, la disolución de H ₂ S es agua da como resultado la formación de las bases conjugadas, (9.7.4) y (9.7.5), con constantes de disociación de ^10-7 y ^10-17, respectivamente.

\[ \rm H_2S + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + SH^- \]

\[ \rm SH^- + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + S^{2-}\]

Sulfanos

La propensión del azufre a la catenación significa que mientras los hidruros de oxígeno se limitan al agua (H ₂ O) y al peróxido de hidrógeno (H ₂ _{O 2}), los compuestos H ₂ S _n donde n = 2 - 6 pueden aislarse todos. También se conocen homologos superiores, pero solo como mezclas. Todos los sulfanos son líquidos amarillos cuya viscosidad aumenta al aumentar la longitud de la cadena.

Se prepara una mezcla de sulfanos inferiores mediante la reacción de sulfuros de sodio (Na ₂ Sn) con HCl, (9.7.6). De esta mezcla los compuestos H ₂ S _n donde n = 2 - 5 se purifican por destilación fraccionada. Sin embargo, los sulfanos superiores se obtienen por la reacción de H ₂ S o H ₂ S ₂ con cloruros de azufre, (9.7.7) y (9.7.8).

\[ \rm Na_2S_2 + 2 HCl \rightarrow 2 NaCl + H_2S_n\]

\[ \rm 2 H_2S + S_nCl_2 \rightarrow 2 HCl + H_2S_{n+2}\]

\[ \rm 2 H_2S_2 + S+nCl_2 \rightarrow 2 HCl + H_2S_{n+4}\]