硫化物

无机化学中，硫化物指电正性较强的金属或非金属与硫形成的一类化合物。大多数金属硫化物都可看作氢硫酸的盐。由于氢硫酸是二元弱酸，因此硫化物可分为酸式盐（HS−，氢硫化物）、正盐（S2−）和多硫化物（Sn2−）三类。

有机化学中，硫化物（英文：Sulfide）指含有二价硫的有机化合物。根据具体情况的不同，有机硫化物可包括：硫醚（R-S-R）、硫酚/硫醇（Ar/R-SH）、硫醛（R-CSH）、硫代羧酸（S取代羧基中的一个或两个O，如R-CO-SH、R-CS-OH、R-CS-SH）和二硫化物（R-S-S-R）等。参见有机硫化合物。

## 合成

无机硫化物通常可通过以下方法合成：

- 单质直接化合，例如：

C + 2S -1123~1223K→ CS2

- 硫酸盐或高价硫化物的还原，例如：

Na2SO4 + 4C -1373K→ Na2S + 4CO

In2S3 + 2H2 → In2S + 2H2S

- 溶液中或高温的复分解反应，例如：

FeCl2 + H2S → FeS↓ + 2HCl

3SiO2 + 2Al2S3 -1373K→ 3SiS2 + 2Al2O3

- 以硫代酸盐为原料制取，例如：

(NH4)2MoO4 + 4(NH4)2S + 4H2O → (NH4)2MoS4 + 8NH3.H2O

(NH4)2MoS4 + 2HCl —Δ→ MoS3 + H2S + 2NH4Cl

- 高价硫化物加热分解，例如：

MoS3 -△→ MoS2 + S

## 物理性质

Al2S3｜黄｜GeS｜灰黑｜P4S5｜亮黄｜CdS｜黄

Ga2S3｜黄｜SnS2｜黄｜P4S10｜黄｜HgS｜红/黑

In2S3｜黄/红｜SnS｜棕黑｜As4S4｜红｜MnS｜绿/肉

InS｜酒红｜PbS｜黑｜As4S6｜黄｜MoS3｜红棕

Tl2S3｜蓝黑｜As4S10｜淡黄｜RuS2｜灰蓝

Tl2S｜黑｜Sb2S3｜橙红｜FeS2｜黄

Bi2S3｜棕黑

硫化物大多含有鲜艳的颜色，见右表。除此之外，MoS2、Re2S7、FeS、CoS2、NiS、PtS2、Cu2S、CuS和Ag2S等过渡金属硫化物都是黑色的。

金属的酸式硫化物都可溶于水，但正盐中只有碱金属硫化物和硫化铵可溶。一般地讲，金属硫化物的溶解度可通过阳离子极化力（离子电荷数/离子半径，Z2/r）的大小来预测。阳离子极化能力的增强，将导致化合物共价性的增加，极性减小，因而溶解度也降低。

## 化学性质

### 水解

金属硫化物在水中都会发生不同程度的水解：

S2− + H2O → HS− + OH−

HS− + H2O ⇌ H2S + OH−

H2S的pKa分别约为：pKa1 = 6.89 和 pKa2 = 19±2，因此金属硫化物溶液会呈不同程度的碱性，而碱金属的硫化物溶液的碱性更是可以与相应的氢氧化物匹敌。

S2−不能在水中存在，也无法在超高浓度的CsOH溶液中存在。

### 灼烧

灼烧硫化物矿物时可能发生两种反应：

- 硫化物转化为相应的氧化物，硫则转化为二氧化硫。例如由方铅矿制取铅时有一步为：

2PbS + 3O2 → 2PbO + 2SO2

- 硫化物被氧化为相应的可溶硫酸盐。

以上两步都是冶炼金属时，转化硫化物矿石的重要方法。

### 氧化

硫化物中-2价的硫具有还原性，视条件不同可被氧化为硫、亚硫酸盐和硫酸盐等。

S + 2e− = S2−; -0.407V

### 酸碱性

硫化物和相应的氧化物类似，其酸碱性随周期和族的变化也和氧化物的类似，但硫化物的碱性不如氧化物强。

H2S｜NaHS｜Na2S｜As2S3｜As2S5｜Na2S2

H2O｜NaOH｜Na2O｜As2O3｜As2O5｜Na2O2

碱性｜碱性｜两性｜酸性｜碱性

同周期元素最高氧化态硫化物从左到右酸性增强；同族元素相同氧化态的硫化物从上到下酸性减弱；同种元素的硫化物中，高氧化态的硫化物酸性更强。因此As2S5酸性强于Sb2S5，而Sb2S5的酸性则要强于SnS2和Sb2S3。

## 多硫化物

多硫化物是含有多硫离子Sn2−的化合物，n=2,3,4,5,6,...,9。多硫化物可由硫在硫化物溶液中煮沸制得，其溶液一般都为黄色，且颜色随n值的增加而加深。

多硫离子类似于过氧化物，具有氧化性，但不及过氧离子氧化性强：

S22− + 2e− = 2S2−; Eo = -0.476V

HO2− + H2O + 2e− = 3OH−; Eo = 0.87V

多硫化物酸化时即放出硫化氢和硫：

Sn2− + 2H+ → H2S + (n-1)S

多硫离子还可作配体。例如Na2Sn作用于(η5-C5H5)2TiCl2时，会生成含有TiS5环的配位化合物。

## 分析

点滴法：点滴法是鉴定S2−和HS−离子的灵敏方法，其步骤为：在点滴板上混合可溶硫化物的碱性溶液和1%的硝普酸钠Na2Fe(CN)5NO（亚硝基铁氰化钠）溶液，若试样中存在S2−离子则会出现不同深度的红紫色，灵敏度1：50000。其机理可能是Fe(CN)5(NO)S4−离子的生成。

除此之外，向点滴板中加入试液、浓盐酸、几颗对氨基二甲基苯胺晶体和0.1mol/L氯化铁溶液，若在2~3分钟后出现蓝色，也可证明硫离子的存在。机理是生成了蓝色的亚甲基蓝。

## 应用

### 在分析化学中的应用

硫化氢系统是传统且较广泛的分析阳离子的方法，主要依据各离子硫化物溶解度的显著差异，将常见的阳离子分成五组。

组试剂｜HCl｜0.3 mol/L HCl, H2S或 0.2~0.6 mol/L HClTAA，加热｜NH3 + NH4Cl(NH4)2S 或TAA，加热｜/

组的名称｜I组银组盐酸组｜II组铜 锡组硫化氢组｜III组铁组硫化铵组｜IV组钙钠组可溶组

组内离子｜Ag+Hg22+Pb2+｜II APb2+Bi3+Cu2+Cd2+｜II BHg2+As（III，V）Sb（III，V）Sn（II，IV）｜Al3+ Mn2+Cr3+ Zn2+Fe3+ Co2+Fe2+ Ni2+｜Ba2+ K+Ca2+ Na+Mg2+ NH4+

由于H2S气体毒性大，且储存不便，故一般多以硫代乙酰胺（CH3CSNH2，TAA）水溶液作沉淀剂。

- 在酸性溶液中TAA水解产生H2S，可替代H2S：

CH3CSNH2 + H+ + 2H2O ⇌ CH3COOH + NH4+ + H2S↑

- 在氨性溶液中水解生成HS−，可替代(NH4)2S：

CH3CSNH2 + 2NH3 ⇌ CH3-C(-NH2)=NH + NH4+ + HS−

- 在碱性溶液中水解生成S2−，可替代Na2S：

CH3CSNH2 + 3OH− ⇌ CH3COO− + NH3 + H2O + S2−

硫化物的其他应用还有：

- 二硫化钼是有机合成中的催化剂。由于含硫有机化合物（如噻吩）会使普通氢化催化剂中毒，因此二硫化钼可用于催化含硫有机物质的加氢反应。
- 硫化镉可用于制作光电池。
- 硫化铅被用于制作红外感应器。
- 多硫化钙、多硫化钡和多硫化铵是杀菌剂和杀虫剂。
- 二硫化碳在工业上被用作溶剂。此外，二硫化碳也被用来制取四氯化碳，有机化学中则用二硫化碳来插入-C(=S)-S-基团。
- 硫化锌和硫化镉被用来制造荧光粉，高纯度的硫化镉是良好的半导体。
- 三硫化四磷用于制火柴和烟火。
- 十硫化四磷用于制杀虫剂、润滑油添加剂和浮选剂。
- 硫化钠被大量用于硫化染料的制造、有机药物和纸浆的生产等。
- 硫化钙和硫化钡被用来制造发光漆。

另外，有色金属硫化物的互熔体也被称为锍，是铜、镍等冶炼过程中的中间产品。锍中含有贵重金属。

## 基本资料

- 尺寸：121
- 域：Formula of sulfide
- SystematicName：Sulfide(2−) (additive), recommended name、Sulfanediide (substitutive), not common, rarely used, sometimes generated by automated nomenclature software in organic chemistry
- CASNo：18496-25-8
- UNII：G15I91XETI
- PubChem：29109
- ChemSpiderID：27079
- ChEBI：15138
- 3D模型（JSmol）：S-2
- StdInChI：1S/S/q-2
- StdInChIKey：UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N
- 化学式：S2-
- MolarMass：32.07
- ConjugateAcid：Bisulfide
- OtherAnions：氧化物、硒化物、碲化物