硫化水素
硫化水素は共有結合性の水素化合物で、硫黄と酸素とが周期表において同じ元素の族(第16族)であるため水と分子構造がよく似ている。密度は、空気を1とすると1.190であり空気よりも重い。
水溶液(硫化水素酸)では、硫化水素イオン (HS) と水素イオン (H) に電離して弱い酸性を示す。
H 2 S ↽ − − ⇀ HS − + H + {\displaystyle {\ce {H2S<=>{HS^{-}}+H^{+}}}} Ka = 1.3 × 10 − 7 m o l / L ; p K a = 6.89. {\displaystyle {\rm {=1.3\times 10^{-7}mol/L;pK{\mbox{a}}=6.89.}}}
その水溶液はゆっくりと酸素と反応して単体硫黄を生じる。硫化物イオンは固体の状態では知られているが、水溶液の状態では確認されていない(c.f.:酸化物)。pH 滴定により硫化水素の2番目の酸解離定数は10付近であるとされてきたが、これはアルカリ溶液における硫黄の酸化が原因の誤認であることが現在、明確に分かっている。
硫化水素は分析化学において重要な物質で、金属イオンの定性分析に使われている。この場合、今日では硫化水素を直接用いるのではなく、チオアセトアミドを使う方法が通常用いられる。チオアセトアミドは、ある種の金属イオンと反応したのち加水分解して金属硫化物を与える。この分析では、重金属(と非金属)イオン(例:Pb(II)、Cu(II)、Hg(II)、As(III))は溶液中の硫化水素の影響で沈殿する。沈殿物は酸により再溶解するが硫化物の種類により条件が異なり、たとえば硫化マンガン(II)および硫化亜鉛などは希塩酸でも溶解し、硫化アンチモンおよび硫化スズ(II)などは濃塩酸により溶解する。硫化銅および硫化銀などは希硝酸により酸化されて溶解するが、硫化水銀は希硝酸でも溶解しない。
硫化水素は、腐った卵の臭いの原因で、その時の特徴的な強い刺激臭は「腐卵臭」と表現される。目、皮膚、粘膜を刺激する有毒な気体である。悪臭防止法に基づく特定悪臭物質のひとつ。
噴火口から出る火山ガスや硫黄泉などの臭いが「硫黄の臭い」と形容される場合があるが、硫黄の単体(S)は無臭であり、これは硫化水素(H2S)の臭いをさしている。空気よりも重いため火山地帯、温泉の吹き出し口などの窪地にたまりやすい。
現在、pKa2 は19 ± 2と見積もられている。
HS − ↽ − − ⇀ S 2 − + H + {\displaystyle {\ce {HS^{-}<=>{S^{2-}}+H^{+}}}}
硫化水素は金属イオンを含む水溶液と反応して、金属硫化物の沈殿を生じる。この硫化物の沈殿生成は硫化水素が弱酸であるため水溶液のpHおよび硫化物の溶解度積に著しく依存する。沈殿の色は、金属イオンの分解・検出の重要なポイントとなる。温泉街など硫化水素が発生しやすい場所では、銀、銅は接触によってサビ・腐食が発生するため持ち込まないようにと注意書きも見受けられる。
燃えると水と二酸化硫黄ができる。
2 H 2 S + 3 O 2 ⟶ 2 SO 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {2H2S + 3O2 -> 2SO2 + 2H2O}}}
硫化水素と二酸化硫黄との反応から、単体の硫黄と水が生じる。本反応は硫黄回収装置に応用されている。
2 H 2 S + SO 2 ⟶ 3 S + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {2H2S + SO2 -> 3S + 2H2O}}}
一部で「硫化水素で自殺すると綺麗に死ぬ」という主旨の記述が散見されるが、実際には一般に入手できる材料を用いて高濃度の硫化水素ガスを発生させることは困難であるため、致死量を吸い込む前に上記の通りの呼吸器系への傷害による痛みや麻痺による窒息を発症し、何時間も苦しんでから死亡する場合が多いとも言われる。前述のように硫化水素で中毒死した遺体には緑色の死斑も発生することや、一般的に窒息死では死後の筋弛緩による死後排便・死後排尿が発生しうることもあり、綺麗に死ねるとは言いがたい。
一部ではその毒性から、無差別テロに悪用されるのではないかという指摘もある。実際、2008年5月7日に硫化水素を使用しての強盗事件や、10月14日には殺人未遂事件も発生している。
2008年より硫化水素が発生した際の救出訓練を行う場所も多くなった。京阪宇治バス京田辺営業所では、2008年6月にバス車内で硫化水素が発生した際の避難および救出の訓練を実施した。この訓練の様子はNHKのニュースでも放送された。
石膏ボードの廃棄費用による不法廃棄問題では、汚染された地域から硫化水素が発生した。
2016年には、神戸市で入浴剤とトイレ用洗剤を混合して硫化水素を発生させ、自殺に偽装しようとする事件も発生した。