Struttura, proprietà, produzione, usi del solfuro di calcio (CaS)

Il solfuro di calcio È un solido inorganico formato dall'elemento calcio (Ca) e dall'elemento zolfo (S), la formula chimica è CaS. È un solido bianco-giallastro solubile in acqua, che si trova in natura in alcuni vulcani e in alcuni meteoriti sotto forma di un minerale chiamato oldhamite..

Quando CaS si dissolve in acqua, forma vari composti a causa dello ione solfuro S^Due- diventa ione SH^- e si formano ioni OH^-. La soluzione risultante è alcalina. Questo composto viene utilizzato come base per composti luminescenti o che producono luce visibile in determinate condizioni. Questi materiali sono utilizzati anche nelle vernici luminose.

Il CaS è stato considerato come un possibile farmaco per trattare problemi cardiaci e dei vasi sanguigni come l'ipertensione o ipertensione, che è una malattia che colpisce gran parte della popolazione mondiale.

Con il solfuro di calcio si possono ottenere altri composti come il nitrato di calcio e il carbonato di calcio. Deve essere maneggiato con cautela ea contatto con l'umidità dell'atmosfera può produrre H._DueS che è molto tossico.

Indice articolo

• 1 Struttura
• 2 Nomenclatura
• 3 Proprietà fisiche
  • 3.1 Stato fisico
  • 3.2 Peso molecolare
  • 3.3 Punto di fusione
  • 3.4 Densità
  • 3.5 Solubilità
• 4 Proprietà chimiche
  • 4.1 Soluzione acquosa
  • 4.2 Composti presenti quando disciolti in acqua
  • 4.3 Reazione con acidi
  • 4.4 Altre reazioni
• 5 Ottenimento
  • 5.1 Presenza in natura
• 6 Usi
  • 6.1 In materiali luminosi
  • 6.2 In medicina
  • 6.3 Nell'ottenere altri composti
  • 6.4 Altre applicazioni
• 7 Rischi
• 8 Riferimenti

Struttura

Il solfuro di calcio è un composto altamente ionico formato da uno ione calcio Ca^Due+ e uno ione solfuro S^Due-.

Cristallizza in una struttura cubica come il salgemma.

Nomenclatura

• Solfuro di calcio

Proprietà fisiche

Stato fisico

Cristalli cubici solidi cristallini bianco-giallastri come quelli del cloruro di sodio.

Peso molecolare

72,144 g / mol

Punto di fusione

2528 ºC

Densità

2,59 g / cm³

Solubilità

Solubile in acqua. Insolubile in etanolo.

Proprietà chimiche

Soluzione acquosa

Quando CaS si dissolve in acqua, si separa nei suoi ioni calcio Ca. ^Due+ e zolfo S^Due-. Quest'ultimo in acqua prende un protone e diventa lo ione idrosolfuro SH^- rilasciando uno ione idrossile OH^-.

S^Due- + H_DueO ⇔ SH^- + Oh^-

Pertanto, le soluzioni CaS di solfuro di calcio sono alcaline (hanno un pH basico) e non hanno ioni S.^Due- ma SH^-.

Solo quando una grande quantità di alcali come idrossido di sodio NaOH viene aggiunta alla soluzione, l'equilibrio si sposta verso la formazione di ioni solfuro S^Due-.

Il SH^- può prendere un altro protone H⁺ dall'acqua, formando acido solfidrico, che è un composto molto tossico.

SH^- + H_DueO ⇔ H_DueS + OH^-

Per questo motivo nell'acqua si formano piccole quantità di H._DueSì e se esposto all'umidità dell'ambiente, CaS emana un odore sgradevole tipico dell'idrogeno solforato.

Composti presenti quando disciolti in acqua

Il risultato delle reazioni in acqua sopra indicate è che si forma Ca (SH)_Due, Ca (OH)_Due e Ca (SH) (OH).

CaS + H_DueO → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H_DueO → Ca (OH)_Due + H_DueS

Reazione con acidi

Le stesse reazioni che avvengono nell'acqua fanno sì che CaS reagisca con gli acidi formando H._DueS.

CaS + 2 HCl → CaCl_Due + H_DueS

Altre reazioni

Se una soluzione di solfuro di calcio viene riscaldata con zolfo, si ottengono gli ioni polisolfuro S.₄^Due- e S₃^Due-.

Se CaS viene riscaldato in aria secca o ossigeno puro, il composto si ossida in solfito di calcio CaSO₃ e poi al solfato di calcio CaSO₄:

2 CaS + 3 O_Due → 2 CaSO₃

2 CaSO₃ + O_Due → 2 CaSO₄

Con agenti ossidanti come il clorato di potassio KClO₃, nitrato di potassio KNO₃ o biossido di piombo PbO_Due si verificano reazioni violente.

Ottenere

Il solfuro di calcio può essere preparato calcinando (riscaldando ad altissima temperatura) gli elementi calcio (Ca) e zolfo (S) in atmosfera inerte, cioè non sono presenti ossigeno o vapore acqueo, ad esempio..

Ca + S + calore → CaS

Può anche essere ottenuto riscaldando solfato di calcio CaSO₄ con carbone di legna:

Astuccio₄ + 2 C → CaS + 2 CO_Due

Tuttavia, in quest'ultimo caso non si ottiene un CaS puro, poiché reagisce in aggiunta con CaSO₄ formando CaO e SO_Due.

Il CaS viene anche generato bruciando rifiuti di carbone.

Presenza in natura

CaS è naturalmente presente nel minerale oldhamite. Questo è un componente di alcuni meteoriti ed è importante per la ricerca scientifica svolta sul sistema solare..

Si ritiene che la Oldhamite si sia formata dalla condensazione nella nebulosa che ha dato origine al sistema solare. È presente anche nei vulcani.

Inoltre, il solfuro di calcio è prodotto naturalmente dalla riduzione di CaSO₄ (gesso) forse a causa dell'azione dei batteri.

Applicazioni

In materiali luminosi

Uno degli usi più diffusi del solfuro di calcio è stato come base per composti luminescenti. Queste sono sostanze che emettono luce visibile in determinate circostanze..

Nei composti luminescenti di CaS questo funge da base e alla struttura vengono aggiunti attivatori come i cloruri di alcuni elementi come il cerio (Ce³⁺) e europio (Eu^Due+).

Il materiale risultante dall'unione del CaS e dell'attivatore viene utilizzato ad esempio negli schermi a tubi catodici che compongono i vecchi schermi di computer o computer o vecchi televisori.

Sono anche utilizzati nelle attuali lampade a diodi emettitori di luce, o LED. Diodi emettitori di luce).

Questi materiali sono utilizzati anche in pitture e vernici luminose..

In medicina

Il solfuro di calcio è stato considerato in studi medico scientifici come farmaco per il trattamento della pressione alta (alta pressione nelle arterie). Questa è una malattia che colpisce il sistema cardiovascolare di molte persone (cuore e vasi sanguigni).

CaS è considerato un "donatore" di H._DueS. Questo gioca un ruolo importante nella regolazione del tono o della forza dei vasi sanguigni, quindi la somministrazione di CaS potrebbe essere un possibile rimedio per curare l'ipertensione.

Nell'ottenere altri composti

Il solfuro di calcio consente di preparare altri composti come il nitrato di calcio Ca (NO₃)_Due:

CaS + 2 HNO₃ → Ca (NO₃)_Due + H_DueS

È stato anche utilizzato per ottenere il carbonato di calcio CaCO₃. Per fare ciò, una soluzione acquosa di CaS viene sottoposta a carbonatazione con CO_Due:

CaS + H_DueO + CO_Due → H_DueS + CaCO₃

Altre app

Il solfuro di calcio è anche usato come additivo lubrificante e come agente di galleggiamento nell'estrazione di minerali..

Rischi

Il solfuro di calcio può causare irritazione alla pelle, agli occhi e alle vie respiratorie. Deve essere maneggiato con cautela e con un'attrezzatura di sicurezza adeguata.

È un composto molto tossico per la vita acquatica, quindi è pericoloso per questi ambienti.

Riferimenti

1. Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Chimica inorganica avanzata. Quarta edizione. John Wiley & Sons.
2. Lide, D.R. (editore). (2005). Manuale CRC di chimica e fisica. 85^th CRC Press.
3. Ropp, R.C. (2013). Composti alcalino terrosi del gruppo 16 (O, S, Se, Te). Solfuro di calcio. In Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recupero da sciencedirect.com.
4. Li, Y.F. et al. (2009). Calcio solfuro (CaS), un donatore di idrogeno solforato (H (2) S): un nuovo farmaco antipertensivo? Med Hypotheses, 2009 settembre; 73 (3): 445-7. Recupero da ncbi.nlm.nih.gov.
5. Casa J.E. e House, K.A. (2016). Zolfo, selenio e tellurio. Presenza di zolfo. In Descriptive Inorganic Chemistry (terza edizione). Recupero da sciencedirect.com.
6. NOI. Biblioteca nazionale di medicina. (2019). Solfuro di calcio. Recupero da pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
7. De Beer, M. et al. (2014). Conversione del solfuro di calcio in carbonato di calcio durante il processo di recupero dello zolfo elementare dai rifiuti di gesso. Gestione dei rifiuti, novembre 2014; 34 (11): 2373-81. Recupero da ncbi.nlm.nih.gov.