硫化水素（H2S）の性質と利用
概要
硫化水素は無色で有毒、可燃性のガスです。腐った卵のような強い悪臭が特徴で、空気中1000部に1部（0.1%）の濃度でも致死性があります。酸素が不足した環境で有機物や排泄物が細菌分解されて生成され、天然ガス、原油、温泉、火山ガス、井戸水など自然界にも広く存在します。
製法
- 実験室規模では、希塩酸または希硫酸を硫化鉄溶液に加えてキップ装置で生成し、水で洗浄し熱湯上で集めますが、残留水素が混入します。
- 高純度の硫化水素は、濃硫酸や濃塩酸をアンチモン硫化物（スティブナイト）に加えて得られます。さらに、硫黄蒸気と水素を450℃のニッケル粉上で反応させると最も純粋なガスが得られます。
- 生成したガスは、固体二酸化炭素で冷却し液化させてから蒸留することで高純度に精製できます。
物理的性質
- 水への溶解度は低く、炭化二硫化物には高い溶解度を示します。構造は水に似ていますが、電気陰性度が低いため極性は弱く、分子間力も弱いので融点・沸点は水よりはるかに低くなります。
化学的性質
- 水中では弱ジベーシック酸「硫化水素酸」を形成し、アルカリ水酸化物と反応して硫化物や硫化水素イオンを生成します。
- 過剰な空気中では可燃性で、燃焼すると二酸化硫黄と水、酸素不足下では硫黄と水が生成します。
- 容易に分解して水素と硫黄になるため、強い還元剤として働き、酸化されて硫黄、亜硫酸、硫酸へと変化します。
分析方法
- 特徴的な臭い、鉛酢酸紙で黒変、アルカリ性溶液での変化、または硝酸鉄シアニド溶液で紫色になる反応で検出できます。
- 水溶液中の硫化水素は標準ヨウ素液での滴定により定量します。
利用例
- 硫化水素は硫黄の主要原料であり、商業的に重要な元素の製造に利用されます。
- 1世紀以上にわたり、金属イオンの定性分析試薬としても使用されています。