waterstofsulfide
Ben Valsler
Je kent Edward Elgar misschien van zijn muziek. Zelfs als u hem niet bij naam kent, zou u de melodieën herkennen: het vorstelijke Land of Hope and Glory komt uit zijn Pomp and Circumstance-mars. Opzwepende muziek, maar Elgar was niet tevreden met het schrijven van de sound track voor koninklijke kroningen en had ook nog een bijbaantje als chemicus. Hier is Mike Freemantle.
Michael Freemantle
Wat een verschil maakt een atoom. Vergelijk H2O en H2S bijvoorbeeld. Water is een vloeistof bij kamertemperatuur, brandt niet, heeft weinig of geen smaak, en is essentieel voor het leven. Waterstofsulfide daarentegen is een brandbaar gas, ruikt naar rotte eieren, en is zeer giftig.
Edward Elgar (1857 – 1934)
De Engelse componist en fervent amateur-scheikundige Edward Elgar zal deze punten wel eens hebben overdacht toen hij door de Malvern Hills fietste op zoek naar inspiratie voor zijn muzikale composities. In 1904 verhuisden Elgar en zijn vrouw Alice van Malvern naar Hereford, waar hij in de kelder een scheikundig laboratorium inrichtte. Vier jaar later verhuisde hij het laboratorium naar een schuur in de achtertuin. In hetzelfde jaar vroeg hij patent aan op een apparaat om waterstofsulfide te maken, dat hij het ‘Elgar sulfuretted hydrogen apparatus’ noemde.’
Het was niet het eerste dergelijke apparaat. In een artikel dat in 1864 in het Journal of the Chemical Society werd gepubliceerd, beschreef de Engelse analytisch scheikundige Thomas Phipson een nieuw apparaat ‘for evolving sulphuretted hydrogen… without exposing the operator to the disagreeable and noxious effects of the gas.’ Hij bereidde het waterstofsulfide in een fles door de reactie van verdund zoutzuur met wat hij ‘ijzersulfide’ noemde. De verbinding staat nu bekend als ijzer(II)sulfide of ijzersulfide. Een andere fles met ammoniumhydroxideoplossing voorkwam dat ongebruikt gas in het laboratorium ontsnapte.
Een apparaat dat in 1844 door de Nederlandse apotheker en instrumentmaker Petrus Kipp werd uitgevonden, werd een van de populairste manieren om waterstofsulfide en andere gassen in het 20e-eeuwse laboratorium te genereren. Kipps apparaat bestaat uit drie verticaal gestapelde kamers.
Bron: ©
Kipps apparaat
Ik herinner me dat mijn scheikundeleraar op school de middelste kamer laadde met klontjes ijzer(II)sulfide. Hij voerde verdund zoutzuur uit de bovenste kamer door een trechter in de onderste kamer. Het zuur steeg en dompelde de klontjes ijzer(II)sulfide onder. Toen hij een kraan opende die met de middelste kamer was verbonden, ontsnapte het waterstofsulfidegas dat door de reactie was ontstaan, door een buis in een gaspot.
Omdat het gas zwaarder is dan lucht, zonk het naar de bodem van de pot. Onze leraar stak het gas vervolgens aan. Het brandde met een blauwe vlam, tot groot genoegen van de klas, en liet een laag zwavel achter op de bovenkant van de binnenzijde van de pot.
Hij toonde vervolgens aan dat de verbinding een reductiemiddel is door het gas door een kaliumpermanganaatoplossing te laten borrelen. De roze kleur verdween als gevolg van de reductie van manganaat(VII)-ionen tot mangaan(II)-ionen.
Waterstofsulfide komt van nature voor in sommige vulkanische en natuurlijke gassen, ruwe olie, en sommige bronnen en andere waterbronnen. Het wordt ook geproduceerd tijdens het microbiële verval van dierlijk en plantaardig materiaal.
Bron: ©
In de late 19e eeuw en gedurende een groot deel van de vorige eeuw werd waterstofsulfide op grote schaal gebruikt in laboratoria als een reagens in systematische kwalitatieve anorganische analyse.
Het reagens werd gebruikt om de aanwezigheid van bepaalde metaalkationen in oplossing op te sporen. Deze kationen, waaronder cadmium(II), koper(II), lood(II) en kwik(II), stonden gezamenlijk bekend als de kopergroep – of meer recent als de tweede analytische groep van kationen.
Wanneer waterstofsulfide door een verdunde zoutzuuroplossing van een kopergroepzout werd geblazen, sloeg het sulfide neer. De kleuren van het neerslag gaven de eerste aanwijzing van het metaal. Cadmiumsulfide, bijvoorbeeld, is geel. Maar verschillende sulfiden zijn zwart. Verdere proeven werden dan uitgevoerd om het kation te identificeren. Kwik(II)sulfide is bijvoorbeeld het enige sulfide van de kopergroep dat onoplosbaar is in heet verdund salpeterzuur.
Bron: ©
Deze vorm van chemische analyse was tot in de jaren zeventig een standaardonderdeel van de practicumcursussen scheikunde voor universiteitsstudenten. Maar het gebruik ervan om een metaal in een zout te identificeren, bleek vaak ingewikkeld en omslachtig. In de laatste decennia van de vorige eeuw raakte deze methode grotendeels uit de mode met de komst van moderne instrumentele analysetechnieken. Tegenwoordig worden atoomabsorptiespectroscopie en inductief gekoppelde plasmamassaspectrometrie algemeen gebruikt voor de snelle bepaling van metalen in verbindingen. Analytisch scheikundigen, en ongetwijfeld de meeste studenten scheikunde, kunnen daarom dankbaar zijn dat zij niet langer waterstofsulfide als analytisch reagens hoeven te gebruiken.
Ben Valsler
Dat was Mike Freemantle met waterstofsulfide. Volgende week beloont Georgia Mills ons met een treffer van een vitale neurotransmitter.
Georgia Mills
Het werkt zowel als een hormoon en een neurotransmitter, en reguleert verschillende belangrijke functies – van aandacht en emotie tot leren en motivatie. Dopamine speelt ook een rol bij seksuele bevrediging en bij misselijkheid, hopelijk worden de twee nooit door elkaar gehaald.
Ben Valsler
Ga volgende week mee met Georgia. Tot dan, wachten we om van je te horen – email [email protected] of tweet @chemistryworld. Ik ben Ben Valsler, bedankt voor uw komst.
Leave a Reply