Сулфид

Сулфидите (S^2-) са бинарните съединения на сярата. Сулфидите и хидрогенсулфидите (HS^-) могат да бъдат разглеждани като производни на сероводородната киселина. Известни са и органични сулфиди от вида R–S–R′.

Свойства

С изключение на газообразния H₂S, всички сулфиди са твърди вещества. Единствените разтворими сулфиди са алкалните и (NH₄)₂S. Причина за това е ковалентният характер на връзката E–S. Сулфидите имат разнообразно оцветяване. То зависи от поляризиращото действие на S^2- върху катионите: ZnS е бял, CdS – жълт, HgS – черен, As₂S₃ – жълт, Sb₂S₃ – оранжев, Bi₂S₃ – черен, Ga₂S₃ – бял, In₂S₃ – жълт, Tl₂S₃ – черен, SnS – кафяв, PbS – черен, β-MnS – розов, SnS₂ – златистожълт.

Реакции

Сероводородната киселина е много слаба и двуосновна (pK_a1 = 6,99, pK_a2 = 12,60). Във водни разтвори сулфидният йон хидролизира почти напълно и дори при разтворимите сулфиди концентрацията му е много ниска:

$\mathrm{S}{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}\mathrm{S}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

И двата аниона не съществуват в кисела среда, тъй като образуват H₂S. Но металните сулфиди имат изключително ниска разтворимост, поради което не претърпяват хидролиза.

Хидролизата на сулфидите е сложен процес и в зависимост от условията се получават сероводород, други сулфиди, полисулфиди, политионати и други:

$\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{S}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}{\phantom{A}}^{2+}+\mathrm{H}\mathrm{S}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

$2\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}+2\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}$

С Hg(II), As(III), AX(V), Sb(III), Sb(V) и Sn(IV) образува тиокомплекси, които в кисела среда се разлагат до неразтворими сулфиди и сероводород:

$2\mathrm{A}\mathrm{s}\mathrm{S}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{3-}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}⟶\mathrm{A}\mathrm{s}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}{\phantom{A}}_5+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}$

Аналитични реакции

Разтворимост на някои сулфиди

Сулфид	Ks	S [mol/l]
CdS	7,9×10-27	8,9×10-14
PbS	2,5×10-27	5,0×10-14
CuS	6,3×10-36	2,5×10-18
Bi2S3	1,0×10-97	1,5×10-20
HgS	4,0×10-53	1,3×10-26
As2S3	4,0×10-29	–
Sb2S3	3,0×10-27	–
SnS	2,5×10-27	5,0×10-14

Сулфидите са основен клас в аналитичната химия. Те образуват 2ра и 3та аналитична група катиони. Могат да бъдат доказани чрез отделяне на свободен H₂S при реакция с минерална киселина или при почерняването на филтърна хартия, напоена с Pb(CH₃COO)₂.

Сулфидният йон е силен редуктор и редуцира I₂ до I^-, MnOШаблон:Индекси до Mn²⁺ в кисела среда и до MnO(OH)₂ в алкална среда, Fe³⁺ до Fe²⁺ и AsOШаблон:Индекси AsOШаблон:Индекси. Продукти на окислението на S^2- могат да бъдат свободна сяра, SO₂ и H₂SO₄.

Други аналитични реакции за доказване на S^2- включват комплексообразуване:

$\mathrm{S}{\phantom{A}}^{2-}+[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{N}){\phantom{A}}_5\mathrm{N}\mathrm{O}]{\phantom{A}}^{2-}⟶[\mathrm{F}\mathrm{e}(\mathrm{C}\mathrm{N}){\phantom{A}}_5\mathrm{N}\mathrm{O}\mathrm{S}]{\phantom{A}}^{4-}$

и йод-азидната реакция:

$\mathrm{S}{\phantom{A}}^{2-}+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2⟶\mathrm{S}\downarrow +2\mathrm{I}{\phantom{A}}^{-}$

$\mathrm{S}+2\mathrm{N}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}⟶\mathrm{S}{\phantom{A}}^{2-}+3\mathrm{N}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Получаване

Сулфиди могат да се получат чрез:

• директен синтез $\mathrm{F}\mathrm{e}+\mathrm{S}⟶\mathrm{F}\mathrm{e}\mathrm{S}$
• въглеродна редукция на сулфати $\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+4\mathrm{C}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}+4\mathrm{C}\mathrm{O}$
• утаяване с H₂S или разтворими сулфиди $\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}⟶\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{S}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4$
• неутрализация на алкални основи с H₂S $\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}⟶\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{H}\mathrm{S}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

В индустрията

Сулфидните минерали са широко разпространени. От тях се получават съответните метали. От слабо разтворимите сулфиди се получават минерални бои. Алкалните сулфиди се използват в кожарската промишленост и за получаването на органосерни съединения. Някои суфиди се използват в полупроводниковата промишленост.