Sulfure d’hydrogène

Ben Valsler

Vous connaissez peut-être Edward Elgar pour sa musique. Même si vous ne le connaissez pas de nom, vous reconnaîtrez les mélodies : la royale Land of Hope and Glory provient de sa marche Pomp and Circumstance. C’est une musique passionnante, mais Elgar ne s’est pas contenté d’écrire la bande-son des couronnements royaux et a exercé une activité secondaire en tant que chimiste. Voici Mike Freemantle.

Michael Freemantle

Quelle différence fait un atome. Comparez H2O et H2S par exemple. L’eau est un liquide à température ambiante, ne brûle pas, a peu ou pas de goût et est essentielle à la vie. En revanche, le sulfure d’hydrogène est un gaz inflammable, sent l’œuf pourri et est hautement toxique.

Compositeur anglais et chimiste amateur passionné, Edward Elgar a sans doute réfléchi à ces points alors qu’il parcourait à vélo les collines de Malvern en cherchant l’inspiration pour ses compositions musicales. En 1904, Elgar et sa femme Alice ont déménagé de Malvern à Hereford où il a installé un laboratoire de chimie au sous-sol. Quatre ans plus tard, il déménage le laboratoire dans une remise dans le jardin arrière. La même année, il fait breveter un dispositif pour fabriquer du sulfure d’hydrogène qu’il appelle « l’appareil à hydrogène sulfuré d’Elgar ».

Ce n’était pas le premier appareil de ce type. Dans un article publié dans le Journal of the Chemical Society en 1864, le chimiste analytique anglais Thomas Phipson a décrit un nouvel appareil « pour produire de l’hydrogène sulfuré… sans exposer l’opérateur aux effets désagréables et nocifs du gaz ». Il préparait le sulfure d’hydrogène dans une bouteille par la réaction d’acide chlorhydrique dilué avec ce qu’il appelait le « sulfure de fer ». Le composé est maintenant connu sous le nom de sulfure de fer(II) ou sulfure ferreux. Une autre bouteille contenant une solution d’hydroxyde d’ammonium empêchait tout gaz non utilisé de s’échapper dans le laboratoire.

Un appareil inventé par le pharmacien et fabricant d’instruments néerlandais Petrus Kipp en 1844 est devenu l’un des moyens les plus populaires de générer du sulfure d’hydrogène et d’autres gaz dans le laboratoire du 20e siècle. L’appareil de Kipp se compose de trois chambres empilées verticalement.

Je me souviens de mon professeur de chimie à l’école chargeant la chambre du milieu avec des morceaux de sulfure de fer(II). Il introduisait de l’acide chlorhydrique dilué de la chambre supérieure à travers un entonnoir dans la chambre inférieure. L’acide montait jusqu’à submerger les morceaux de sulfure de fer(II). En ouvrant un robinet relié à la chambre du milieu, le gaz de sulfure d’hydrogène généré par la réaction s’est échappé par un tube dans un bocal à gaz.

Comme le gaz est plus lourd que l’air, il a coulé au fond du bocal. Notre professeur a ensuite enflammé le gaz. Il a brûlé avec une flamme bleue, à la grande joie de la classe, laissant un dépôt de soufre sur la surface supérieure intérieure du bocal.

Il a ensuite démontré que le composé est un agent réducteur en faisant barboter le gaz à travers une solution de permanganate de potassium. La couleur rose a disparu en raison de la réduction des ions manganate (VII) en ions manganèse (II).

Le sulfure d’hydrogène est présent naturellement dans certains gaz volcaniques et naturels, dans le pétrole brut et dans certaines sources et autres sources d’eau. Il est également produit lors de la décomposition microbienne des matières animales et végétales.

À la fin du 19e siècle et pendant une grande partie du siècle dernier, le sulfure d’hydrogène était largement utilisé dans les laboratoires comme réactif dans l’analyse inorganique qualitative systématique.

Le réactif était utilisé pour détecter la présence de certains cations métalliques en solution. Ces cations, qui comprenaient le cadmium (II), le cuivre (II), le plomb (II) et le mercure (II), étaient connus collectivement comme le groupe du cuivre – ou plus récemment comme le deuxième groupe analytique de cations.

Lorsque l’on faisait barboter du sulfure d’hydrogène dans une solution diluée d’acide chlorhydrique d’un sel du groupe du cuivre, le sulfure précipitait. Les couleurs du précipité donnaient la première indication sur le métal. Le sulfure de cadmium, par exemple, est jaune. Mais plusieurs des sulfures sont noirs. D’autres tests ont ensuite été effectués pour identifier le cation. Le sulfure de mercure(II), par exemple, est le seul des sulfures du groupe du cuivre à être insoluble dans l’acide nitrique dilué chaud.

Cette forme d’analyse chimique faisait partie intégrante des cours pratiques de premier cycle de chimie jusque dans les années 1970. Mais son utilisation pour identifier un métal dans un sel s’avérait souvent compliquée et encombrante. Elle s’est largement démodée dans les dernières décennies du siècle dernier avec l’avènement des techniques d’analyse instrumentale modernes. De nos jours, la spectroscopie d’absorption atomique et la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif sont couramment utilisées pour la détermination rapide des métaux dans les composés. Les chimistes analytiques et sans doute la plupart des étudiants de premier cycle en chimie peuvent donc être reconnaissants de ne plus avoir à utiliser le sulfure d’hydrogène comme réactif analytique.

Ben Valsler

C’était Mike Freemantle avec le sulfure d’hydrogène. La semaine prochaine, Georgia Mills nous récompense avec un hit d’un neurotransmetteur vital.

Georgia Mills

Elle agit à la fois comme une hormone et un neurotransmetteur, et régule plusieurs fonctions importantes – de l’attention et l’émotion à l’apprentissage et la motivation. La dopamine joue également un rôle dans la gratification sexuelle et dans la nausée, en espérant ne jamais mélanger les deux.

Ben Valsler

Rejoignez Georgia la semaine prochaine. D’ici là, nous attendons de vos nouvelles – envoyez un courriel à [email protected] ou un tweet à @chemistryworld. Je suis Ben Valsler, merci de m’avoir rejoint.