Vätesulfid

Ben Valsler

Du kanske känner till Edward Elgar för hans musik. Även om du inte känner till hans namn kan du känna igen melodierna: den kungliga Land of Hope and Glory kommer från hans Pomp and Circumstance-marsch. Elgar var en spännande person, men han nöjde sig inte bara med att skriva ljudspåret till kungliga kröningar, utan han hade också ett extraknäck som kemist. Här är Mike Freemantle.

Michael Freemantle

Vilken skillnad en atom gör. Jämför H2O och H2S till exempel. Vatten är en vätska vid rumstemperatur, brinner inte, har liten eller ingen smak och är livsviktigt. Vätesulfid däremot är en brandfarlig gas, luktar ruttna ägg och är mycket giftigt.

Den engelske kompositören och passionerade amatörkemisten Edward Elgar kan mycket väl ha funderat över dessa punkter när han cyklade runt i Malvern Hills när han sökte inspiration till sina musikkompositioner. År 1904 flyttade Elgar och hans fru Alice från Malvern till Hereford där han inrättade ett kemiskt laboratorium i källaren. Fyra år senare flyttade han laboratoriet till ett skjul i trädgården. Samma år patenterade han en anordning för att framställa vätesulfid som han kallade ”Elgar sulphuretted hydrogen apparatus”

Det var inte den första apparaten av detta slag. I en artikel som publicerades i Journal of the Chemical Society 1864 beskrev den engelske analytiske kemisten Thomas Phipson en ny apparat ”för att utveckla svavelväte … utan att utsätta operatören för gasens obehagliga och skadliga effekter”. Han framställde vätesulfid i en flaska genom reaktion av utspädd saltsyra med vad han kallade ”järnsulfid”. Föreningen är nu känd som järn(II)sulfid eller järn(II)sulfid. En annan flaska som innehöll ammoniumhydroxidlösning förhindrade att oanvänt gas släppte ut i laboratoriet.

En apparat som uppfanns av den holländske apotekaren och instrumenttillverkaren Petrus Kipp 1844 blev ett av de populäraste sätten att framställa vätesulfid och andra gaser i 1900-talets laboratorier. Kipps apparat består av tre kamrar som är staplade vertikalt.

Jag minns att min kemilärare i skolan laddade den mellersta kammaren med klumpar av järn(II)sulfid. Han matade utspädd saltsyra från den övre kammaren genom en tratt in i den nedre kammaren. Syran steg upp och dränkte järn(II)sulfidklumparna. När han öppnade en kran som var ansluten till den mellersta kammaren, släpptes den vätesulfidgas som bildades vid reaktionen ut genom ett rör till en gasburk.

Då gasen är tyngre än luft, sjönk den till botten av burken. Vår lärare antände sedan gasen. Den brann med en blå låga, till klassens stora förtjusning, och lämnade en avlagring av svavel på burkens övre insida.

Han visade sedan att föreningen är ett reduktionsmedel genom att bubbla gasen genom kaliumpermanganatlösning. Den rosa färgen försvann på grund av reduktionen av manganat(VII)-joner till mangan(II)-joner.

Vätesulfid förekommer naturligt i vissa vulkaniska och naturliga gaser, råolja och vissa källor och andra vattenkällor. Det produceras också under mikrobiell nedbrytning av animaliskt och vegetabiliskt material.

I slutet av 1800-talet och under en stor del av förra århundradet användes vätesulfid i stor utsträckning i laboratorier som reagens vid systematisk kvalitativ oorganisk analys.

Reagenset användes för att påvisa närvaron av vissa metallkatjoner i lösning. Dessa katjoner, som omfattade kadmium(II), koppar(II), bly(II) och kvicksilver(II), kallades gemensamt för koppargruppen – eller på senare tid för den andra analytiska gruppen av katjoner.

När svavelväte bubblades genom en utspädd saltsyrelösning av ett salt från koppargruppen fälldes sulfiden ut. Utfällningens färger gav den första indikationen på metallen. Kadmiumsulfid är till exempel gul. Men flera av sulfiderna är svarta. Ytterligare tester utfördes sedan för att identifiera katjonen. Kvicksilver(II)sulfid är till exempel den enda av koppargruppens sulfider som är olöslig i varm utspädd salpetersyra.

Denna form av kemisk analys var en standarddel av praktiska kurser i kemi på grundnivå fram till 1970-talet. Men dess användning för att identifiera en metall i ett salt visade sig ofta vara komplicerad och besvärlig. Den gick i stort sett ur tiden under de sista decennierna av förra århundradet i och med tillkomsten av moderna instrumentella analystekniker. Numera används ofta atomabsorptionsspektroskopi och induktivt kopplad plasmamasspektrometri för snabb bestämning av metaller i föreningar. Analytiska kemister och utan tvekan de flesta kemistudenter kan därför vara tacksamma för att de inte längre behöver använda svavelväte som analytiskt reagens.

Ben Valsler

Det var Mike Freemantle med svavelväte. Nästa vecka belönar Georgia Mills oss med en träff av en livsviktig neurotransmittor.

Georgia Mills

Den fungerar både som ett hormon och en neurotransmittor och reglerar flera viktiga funktioner – från uppmärksamhet och känslor till inlärning och motivation. Dopamin spelar också en roll för sexuell tillfredsställelse och för illamående, men förhoppningsvis blandar man aldrig ihop de två.

Ben Valsler

Häng med Georgia nästa vecka. Tills dess väntar vi på att få höra från dig – skicka ett e-postmeddelande till [email protected] eller tweet @chemistryworld. Jag heter Ben Valsler, tack för att du kom hit.