హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఒక అకర్బన రసాయన సంయోగ పదార్ధం. ఇది రంగు లేని, కుళ్ళిన కోడిగుడ్ల వాసన వెలువరించు వాయువు. ఇది విష పూరితం, క్షయికరణి మరియు మండే స్వభావం కలది. దీని రసాయన ఫార్ములా HS. హైడ్రోజన్ మరియు సల్ఫర్ మూలక పరమాణువుల సంయోగం వలన ఈ పదార్థం ఏర్పడినది. సాధారణంగా కొన్ని సందర్భాలలో మురికి నీరు గుంటల్లో, వ్యర్ధ నీటిగుంట/మడుగుల్లో ఆక్సిజన్ రహిత వాతావరణంలో సేంద్రియ పదార్థాల విచ్ఛిన్నత వలన కూడా ఈ వాయువు వెలువడుతుంది. ఇలా ఆక్సిజన్ రహితస్థితిలో జరిగే చర్యను "అనోరోబిక్ డైజేసన్" అంటారు. అగ్ని పర్వతాల నుండి వెలువడు వాయువుల్లో ఈ వాయువు ఉంటుంది. అలాగే న్యాచురల్ గ్యాస్/సహజవాయువులో కూడా ఈ వాయువు ఉంది. కొన్ని రకాల నూతుల్లోని నీటిలో కూడా ఈ వాయువు తయారవుతుంది. మానవ దేహ వ్యవస్థలో కూడా ఈ వాయువు అత్యల్ప ప్రమాణంలో ఉత్పత్తి అవుతుంది.
1777 లో స్వీడిష్ రసాయన శాస్త్రవేత్త కార్ల్ విల్‌హెల్మ్‌ షీలే ఈ వాయువు గుర్తించాడు. దీనికి IUPAC గుర్తింపు లేదు.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ గాలికన్నా కొద్దిగా బరువైన వాయువు. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువు మరియు గాలి మిశ్రమం విస్ఫోటన చెందుతుంది. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను ఆక్సిజన్ వాయువుతో మండించిన నీలి జ్వాలతో మండి సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ మరియు నీటిని ఏర్పరుస్తుంది. సాధారణంగా ఏదైనా క్షార సమక్షంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ క్షయికరణ కారకంగా పనిచేస్తుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ తో రసాయన చర్య వలన మూలక సల్ఫర్ మరియు నీరు ఏర్పడతాయి. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ తక్కువ స్థాయిలో నీటిలో కరిగి HS అయానును ఏర్పరచి బలహీనమైన ఆమ్లంగా ప్రవర్తిస్తుంది. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువు, దాని ద్రావణాలు వర్ణ రహితం. ఈ వాయువు గాలి ప్రభావానికి గురైనపుడు అందులోని మూలక సల్ఫర్ ఆక్సీకరణ చెందుతుంది. సల్ఫర్ నీటిలో కరుగదు. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ లోహ ఆయానులతో చర్య వలన లోహ సల్ఫైడ్లను ఏర్పరుస్తుంది. లోహ సల్ఫైడులు అద్రావణాలు (కరగనివి), తరచుగా ముదురు నలుపు రంగులో ఉండే ఘనపదార్థాలు. ఒకప్పుడు హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఉనికిని గుర్తించటానికి లెడ్ (II)అసిటేట్ కాగితాన్ని వాడేవారు. లెడ్ (II)అసిటేట్ రసాయనం హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌తో చర్యవలన నల్లని లెడ్ (II)సల్ఫైడ్‌గా మారుతుంది. లోహ సల్ఫైడ్‌లు గాఢ ఆమ్లాలతో చర్య వలన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను విడుదల చేయును. 90 గిగా పాస్కల్ ఒత్తిడి వద్ద హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ విద్యుత్తు ప్రవాహానికి లోహ వాహకంగా మారుతుంది. దీనిని క్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత కన్నా తక్కువకు చల్లార్చిన సూపర్ కండక్టివిటి స్థితిని పొందుతుంది. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ పీడనం పెరిగే కొలది దీని క్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత (critical temperature) పెరుగుతుంది. ఉదాహరణకు 100 గిగా పాస్కల్ వత్తిడి వద్ద 23 K వున్న క్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత, 200 గిగా పాస్కల్ వత్తిడి వద్ద క్లిష్ట ఉష్ణోగ్రత 150Kకు చేరును. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను అధిక ఉష్ణోగ్రతవద్ద పీడనాన్ని పెంచి చల్లార్చిన, ఈ రసాయన సమ్మేళన పదార్ధం యొక్క క్రిటికల్ ఉష్ణోగ్రత 203 K (−70 °C) కు పెరుగుతుంది.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ బౌతిక గుణాలపట్టిక
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌ను అధికశాతంలో కల్గిన సహజవాయువు నుండి వేరుచేసి తయారు చేయవచ్చు. అలాగే హైడ్రోజన్ వాయువును 450 °C వద్ద ద్రవస్థితి మూలక సల్ఫర్‌తో చర్య వలన కూడా తయారు చెయ్యవచ్చును. ఈ ప్రక్రియలో హైడ్రోకార్బనులను హైడ్రోజన్ వాయువు వనరులుగా ఉపయోగిస్తారు. సల్ఫేట్-క్షయికరణ (Sulfate-reducing లేదా sulfur-reducing) బాక్టీరియా, తక్కువ ఆక్సిజన్‌యుత పరిస్థితులలో శక్తిని పొందటానికి సేంద్రియ సంయోగపదార్థాలను లేదా హైడ్రోజన్ పదార్థాలను సల్ఫేట్‌లను ఉపయోగించి ఆక్సీకరణ చెందిస్తారు. ఈ ప్రక్రియలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వ్యర్థ పదార్థంగా ఉత్పత్తి అవుతుంది. ప్రయోగ శాలల్లో కిప్ప్ పరికరం ఉపయోగించి, ఫెర్రస్ సల్ఫైడ్‌ను గాఢ ఆమ్లంతో రసాయన చర్య జరిపించి హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువును ఉత్పత్తి చేస్తారు. దీనికి రసాయన సమీకరణం:
గుణ పరిమాణాత్మక అసేంద్రియ విశ్లేషణలో థయోఎసిటేమిడ్‌ను హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ జనకంగా వాడుతారు.
అల్యూమినియం సల్ఫైడ్,ఫాస్పరస్ సల్ఫైడ్ (AlS), సిలికాన్ సల్ఫైడ్ వంటి వాటిని నీటి ప్రభావానికి లోను కావించిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువును విడుదల చేస్తుంది.
సల్ఫర్ ను సేంద్రియ సంయోగ పదార్థాలతో వేడిచేసి,ఈ సల్ఫర్ యుత సేంద్రియ సమ్మేళన పదార్థాలను హైడ్రోజన్ తో క్షయించిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఏర్పడుతుంది.
ముడి పెట్రోలియంలో స్వల్ప మొత్తంలో ఈ వాయువును గుర్తించ వచ్చును. సహజ వాయువులో ఈవాయువు 90% వరకూ ఉంటుంది. అలాగేఅగ్నిపర్వతం/ జ్వాలాముఖిలలో (Volcanoes) మరియు వేడి నీటి బుగ్గల్లో/ఉష్ణస్రోతస్సులు ( hot springs) అలాగే శీతల నీటి బుగ్గల్లో (old springs) కొంత వరకు ఈ వాయువు వెలువడుతుంది. బహుశా ఇది సల్ఫర్ ఖనిజాల జలవిశ్లేషణ వలన ఏర్పడ వచ్చును.
సల్ఫేట్ క్షయికరణ బాక్టిరియఉన్న నూతి/నుయ్యి నీటిలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఉండే అవకాశమున్నది. మానవ దేహవ్యవస్థలో కూడా జీర్ణవ్యవస్థకు చెందిన పేగులలో సల్ఫర్ ఉన్న ప్రోటీన్‌యుత ఆహారం, బాక్టీరియా వలన విచ్చేదననకు, పచనక్రియకు లోనయ్యినపుడు స్వల్పస్థాయిలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఉత్పత్తి అగును.
అందువలన భౌగోళిక వాతావరణంలో ఉన్న ఈవాయువులో కొంత మేరకు మానవ దేహంలో ఉత్పత్తి అయ్యిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ కూడా చేరివున్నది. అధిక ప్రమాణంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ పెట్రోలియం శుద్ధి కార్మాగారంల నుండి విడుదలై భూవాతావరణంలో చేరుతున్నది. హైడ్రోజన్ వాయువును ఉపయోగించి హైడ్రోసల్ఫ్యూరైజేషన్ చేసినపుడు, పెట్రోలియంలోని హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ పెట్రోలియంనుండి విడుదల అవుతుంది. విడుదల అయిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌ను క్లాస్ ప్రక్రియ (Claus process) ద్వారా పాక్షిక దహనం కావించడం వలన మూలక సల్ఫర్ ఏర్పడును. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఇతర మానవ సృజిత ఉత్పత్తి వనరులు కోక్ కొలుములు (ovens) మరియు క్రాఫ్ట్ విధానం వాడు కాగితపు పరిశ్రమలు, చర్మకారశాలలు (tannerie)s మరియు sewerage. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద మూలక సల్ఫర్ సేంద్రియ పదార్థాలతో సంపర్కం చెందటం వలన ఈ వాయువు జనిస్తుంది.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువును ప్రధానంగా మూలక సల్ఫర్ను ఉత్పత్తి చేయుటలో పుర్వగామి (precursor)గా వాడెదరు.ఈ వాయువును ఉపయోగించి అనేక సేంద్రియ సల్ఫర్ సమ్మేళనపదార్థాలను తయారు చేయుదురు.ఉదాహరణకుmethanethiol, ethanethiol, మరియు thioglycolic acid వంటి రసాయన సమ్మేళనాలు.హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ రసాయనం క్షారలోహములతో చర్య జరిపి క్షార సోడియం హైడ్రోసల్ఫైడ్ (NaSH) మరియు సోడియం సల్ఫైడ్ (NaS) వంటి క్షార హైడ్రో సల్ఫైడ్ సంయోగ పదార్థాలను ఏర్పరచును.
పైన పేర్కొన్న రసాయన సమ్మేళనాలనుకాగితపు తయారి పరిశ్రమలలో ఉపయోగిస్తారు. క్రాఫ్ట్ విధానంలో గుజ్జు (pulp)లోని సెల్యులోస్ పదార్థాల మరియు లిగ్నిన్ మధ్య ఆణుబంధాలను SH లవణాలు విచ్చేదించును
ప్రయోగశాలల్లో విశ్లేషణ రసాయన శాస్త్రం పరిశోధనలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌ను శతాబ్దాలుగా వాడుచున్నారు.లోహ అయానుల విశ్లేషణలో గుణాత్మక ఆకర్బన /అసేంద్రియ విశ్లేషణలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను వాడెదరు.ప్రయోగ విశ్లేషణలో భారలోహాల, అలోహాల అయానులు (ఉదా:సీసముPb (II),రాగి (Cu (II)), పాదరసం (Hg (II)),ఆర్సెనిక్ As (III))ద్రావలనుండి హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ నుపయోగించి అవక్షేపం (precipitated)చేయుదురు.ఈ అవక్షేపాలను ఎన్నుకున్న ద్రావణిలో పునః కరిగించి, వాటిని గుర్తించడం జరుగును.
పలు లోహ అయానులు హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్తో రసాయనిక చర్య జరిపి లోహ సల్ఫైడ్‌లను ఏర్పరచును.హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ కల్గిఉన్న వాయువులు లేదా నీటిని లోహఆయానుల నుపయోగించి, అందులోని హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువును తొలగించి వాటిని శుద్ధి చెయ్యవచ్చును.లోహ థాతువులను ఫ్లోటేసన్ పద్ధతిలో శుద్ధి కావించునపుడు, ఖనిజ పొడిని హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ద్వారా ట్రీట్ చేయ్యుదురు.అలాగే హైడ్రో డిసల్ఫ్యురిజేసన్ లో ఉపయోగించు ఉత్ప్రేకరాలను ఆక్టివేట్/క్రియాశీలము చేయుటకు హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను ఉపయోగిస్తారు.
గిర్ద్లేర్ సల్ఫైడ్ ప్రక్రియలో భారజలం లేదా డ్యుటేరియం ఆక్సైడ్ ను మామూలు నీటి నుండి తొలగించుటకు హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ఉపయోగిస్తారు.
ముడి సహజవాయువు మరియుబయోగ్యాస్లో ఉన్న హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌ను అమిన్ గ్యాస్ ట్రిటింగు సాంకేతికత ద్వారా తొలగిస్తారు.ఈపద్ధతిలో మొదట హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌ను మొదటగా అమ్మోనియం లవణంగా పరివర్తిస్తారు.
ఏర్పడిన అమిన్ సల్ఫైడ్ ద్రావణాన్ని వేడి చెయ్యడం వలన బైసల్ఫైడ్ ఆనయాన్ (anion) ను పునరుత్పత్తి కావించడం జరుగును. ఈ విశానంలో ఏర్పడిన హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను క్లాస్ ప్రక్రియ ద్వారా మూలక సల్ఫర్ గా మార్చెదరు.
తాగే నీటిలో వుండే హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను తొలగించుటకు పలు చికిత్స ప్రక్రియలు ఉన్నాయి.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువు ఎక్కువ విష గుణాలున్న వాయువు. అంతే కాదు దహనకారి వాయువు (మండు స్థాయి: 4.3–46%). ఇది గాలి కన్నా ఎక్కువ బరువైన వాయువు. అందుచే సరైన గాలి ప్రసరణ లేని పరిసరాలలో అడుగు భాగంలో వ్యాప్తిచెంది ఆక్రమించి ఉంటుంది. మొదట ఘాటైన వాసన వెలువరించినను, తరువాత నాసిక వాసన నాడులు త్వరగా మొద్దుబారి వాయువు ఉనికి గుర్తించ లేని స్థితి ఏర్పడుతుంది. అందువలన ప్రాణాపాయస్థితికి వచ్చేవరకు గుర్తించలేక పోవచ్చును.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ బహుముఖ విష కారిణి. అనగా దేహంలోని పలు వ్యవస్థలపై దాడి చేసి నష్టాన్ని కల్గిస్తుంది, అందులో ముఖ్యంగా నాడీ ప్రసార వ్యవస్థ. హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ యొక విషగుణ తీవ్రతను కార్బన్ మొనాక్సైడ్ విష ప్రభావంతో సరిపోల్చవచ్చు. దేహ కణజాల వ్యవస్థలోని మైటో కాండ్రియాల్ సైటోక్రోమ్ ఎంజైమ్స్ లోని ఇనుముతో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్‌తో చేరి బంధనమగుట వలన కణ శ్వాసను (సెల్యులార్ రెస్పిరేషన్) అవరోధిస్తుంది.
హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ విషప్రభావానికి గురైన వారికి అమైల్ నైట్రేట్‌తో శ్వాస కల్పించాలి. దానితో పాటు సోడియం నైట్రేట్‌ను ఇంజెక్షనుగా ఇవాలి.లేదా 4-డై మిథైల్ అమినో పెనోల్‌ను శుద్ధఆక్సిజన్‌తో సమ్మేళనం కావించి శ్వాస కల్పించాలి .కొన్ని సందర్భాలలో హైపర్ బారిక్ ఆక్సిజన్ థెరపి (hyperbaric oxygen therapy .HBOT)ద్వారా చికిత్స అందించ వలసి వుంటుంది.
తక్కువ ప్రమాణంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ విష ప్రభావానికి లోనయ్యి నపుడు కళ్ళు మండటం,గొంతు పచ్చిగా అయ్యి,దగ్గు రావడం. వాంతి వౘ్చునట్లుండుట,ఉపిరికి అందకపోవడం,ఉపిరి తిత్తులో నీరు చేరడం (pulmonary edema)వంటి లక్షణాలు కనపడును. ఈ లక్షణాలు కొన్ని వారాలకు తగ్గి పోతాయి.
తక్కువ మోతాదులో దీర్ఘకాలిక ప్రభావానికి గురైన, అరుచి ఏర్పడం, చికాకు, తలనొప్పులు, అసహనం, జ్ఞాపకశక్తి తగ్గడం, తలతిప్పటవంటి లక్షణాలు కలుగుతాయి. తక్కువ కాలవ్యవధిలో ఎక్కువ మోతాదులో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ విష ప్రభావానికి లోనైన తక్షణం సృహపోవడం, శ్వాసించ లేక పోవడం జరిగి మరణించే అవకాశం ఎక్కువ ఉన్నది. మరణం సంభవించక పోయినను cortical pseudolaminar necrosis కు లోనైయ్యే అవకాశమున్నది.
మొదటి ప్రపంచ యుద్ధ కాలంలో హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ ను రసాయన ఆయుధంగా ఉపయోగించారు.ఈ వాయువు రసాయన ఆయుధంగా ఉత్తమమైనది కాకున్నను,ఇతర రసాయన ఆయుధాలుగా వాడు వాయువులు తగినంత గాలేక పోవడంవలన,కొరత కారణంగా ఈ వాయువును వాడారు. 1916 లో రెండు పర్యాయాలు ఈవాయువును రసాయన ఆయుధంగా వాడారు. 1975 లో టెక్సాస్ లోని డెన్వర్ నగరంలోని ఆయిల్ డ్రిల్లింగు నిర్వహణ సమయంలో ఈవాయువు విడుదలయ్యి 9మంది మరణించారు.2006 లో పశ్చిమ ఆఫ్రికా తీరంలోని అబిడ్జాన్‌లో విషపూరిత వ్యర్థపదార్థాల చెత్తపోగు (dump) నుండి హైడ్రోజన్ సల్ఫైడ్ వాయువు విడుదలై 17 మంది మృత్యువాత పడ్డారు.