Waterstofsulfide

Waterstofsulfide (H2S), soms zwavelwaterstof (verouderd) genoemd, is een sterk ruikend giftig gas dat vooral bekend is als de oorzaak van de geur van rotte eieren. Het ontstaat bij de rotting van vele zwavelhoudende organische stoffen, zoals eiwitten (die cysteïne en methionine bevatten). Het kan al in zeer lage concentraties door de geur worden waargenomen, maar bij langdurige blootstelling of hoge concentraties gaat de intensiteit van de geurgevoeligheid achteruit. Door de giftigheid ervan is het inademen van ook lage concentraties waterstofsulfide gedurende langere tijd gevaarlijk.

Waterstofsulfide komt voor opgelost in grondwater, in 'zuur' aardgas en ook in darmgassen, onder meer als afbraakproduct van uien en knoflook.

Synthese 
Waterstofsulfide kan in het laboratorium bereid worden door het voorzichtig druppelen van een sterk zuur (zoals zwavelzuur of waterstofchloride) op een sulfide, zoals ijzer(II)sulfide:

FeS + 2HCl -> FeCl2 + H2S

Vroeger werd hiervoor het toestel van Kipp gebruikt. Tegenwoordig wordt dit gedaan in een drukkolf of wordt het gas in een gascilinder aangekocht.

Eigenschappen 
Waterstofsulfide is een zwak tweeprotisch anorganisch zuur, dat matig tot slecht oplosbaar is in water. De eerste protische dissociatie, waarvan de pKa 6,9 bedraagt, levert het waterstofsulfide-anion (HS−):

H2S <=> HS- + H+

Het sulfide-anion bestaat enkel maar in sterk basische oplossingen. Indien metaalionen in zo'n oplossing aanwezig zijn, ontstaan neerslagen van de overeenkomstige sulfidezouten.

In gasvormige toestand is het iets zwaarder dan lucht. Een mengsel van waterstofsulfide met lucht is een explosief mengsel. Het brandt in zuivere zuurstof met een blauwe vlam, onder vorming van zwaveldioxide en water:

2H2S + 3O2 -> 2SO2 + 2H2O

Waterstofsulfide bezit reducerende eigenschappen: het wordt zowel op industriële als laboratoriumschaal gebruikt om organische aziden te reduceren naar de overeenkomstige amines.

Vloeibaar waterstofsulfide 
Het kookpunt van waterstofsulfide ligt een stuk lager dan dat van water. De oorzaak daarvan is dat de waterstofbrug tussen zwavel en waterstof veel zwakker is dan die met zuurstof. De vloeistof kan gebruikt worden als oplosmiddel, maar dit gedraagt zich erg verschillend van water. De elektrische geleidbaarheid is bijzonder laag omdat er weinig auto-ionisatie optreedt. Zoiets als de autoprotolyse van water is er dus niet of nauwelijks. De stof gedraagt zich daardoor meer als een (polair) organisch oplosmiddel dan als een waterachtig oplosmiddel. Vloeibaar waterstofsulfide lost voornamelijk organische verbindingen op, in plaats van ionogene zoutachtige verbindingen.

Toepassingen 
Hoewel tegenwoordig de giftigheid van de verbinding een beletsel voor het gebruik vormt, is tot het eind van de jaren 60 van de 20e eeuw in de kwalitatieve analyse gebruikgemaakt van het H2S-systeem om vast te stellen met welk metaalion men te doen had.

In 2010 werd in de Verenigde Staten en Groot-Brittannië een stijging waargenomen van het gebruik van waterstofsulfide als zelfmoordgas. Interpol waarschuwde ervoor dat het gas ook gevaarlijk kan zijn voor hulpdiensten.

Uit wetenschappelijk onderzoek is bekend dat waterstofsulfide in kleine hoeveelheden aangemaakt wordt in veel celtypen van het lichaam. Het speelt onder meer een rol in het reguleren van de bloeddruk en het afremmen van ontstekingsprocessen. Bovendien werd duidelijk dat H2S het lichaam kan helpen de zuurstofvraag te verlagen, waardoor het lichaam 90% minder energie nodig heeft. Onderzoek aan de Rijksuniversiteit Groningen wees uit dat waterstofsulfide onder andere beschermt tegen oxidatieve stress, een factor die een belangrijke rol speelt bij ouderdomsziekten. Ook werd geconcludeerd dat H2S bescherming kan bieden bij zuurstofgebrek, zoals bijvoorbeeld tijdens een hart- of niertransplantatie, of in het geval van een hoge bloeddruk.

Toxicologie en veiligheid 
De exacte giftige werking van waterstofsulfide is onbekend, maar men vermoedt dat het gas hemoglobine inactiveert. De volgende effecten komen voor wanneer een mens aan opklimmende concentraties wordt blootgesteld:
 0,0005 ppm: de geurdrempel
 < 1,6 ppm: geen negatieve effecten bij een blootstelling van acht uur per dag
 10–20 ppm: laagste concentratie waarbij oogirritatie kan ontstaan
 50–100 ppm: schade aan de ogen
 100–150 ppm: reukorgaan verlamd na een paar keer ademhalen en de geur wordt niet meer waargenomen
 320–530 ppm: optreden van longembolie met mogelijk fatale consequenties
 530–1000 ppm: beïnvloedt het centraal zenuwstelsel, vlugge ademhaling
 800 ppm: dodelijk voor 50% van de mensen bij 5 minuten blootstelling
 > 1000 ppm: onmiddellijke bewusteloosheid en uitval van het ademhalingsapparaat, soms na één keer ademhalen

Zie ook 
 Lijst van toxische gassen
 Waterstofpolonide
 Waterstofselenide
 Waterstoftelluride

Externe links 
 
  MSDS van waterstofsulfide
 

Sulfide
Anorganisch zuur
Ontvlambare stof
Toxische stof
Milieugevaarlijke stof