Sulfeto de cálcio (CaS): estrutura, propriedades, produção, usos - Ciência - 2023

science

Contente

o sulfeto de cálcio É um sólido inorgânico formado pelos elementos cálcio (Ca) e enxofre (S), a fórmula química é CaS. É um sólido branco-amarelado solúvel em água, que é encontrado na natureza em alguns vulcões e em alguns meteoritos na forma de um mineral chamado oldhamite.

Quando o CaS se dissolve na água, ele forma vários compostos devido ao íon sulfeto S2- torna-se íon SH– e íons OH são formados–. A solução resultante é alcalina. Este composto é usado como base para compostos que são luminescentes ou que produzem luz visível sob certas condições. Esses materiais também são usados ​​em tintas luminosas.

O CaS é considerado um possível medicamento para o tratamento de problemas cardíacos e dos vasos sanguíneos, como hipertensão ou hipertensão, doença que afeta grande parte da população mundial.


Com sulfureto de cálcio, podem ser obtidos outros compostos, como nitrato de cálcio e carbonato de cálcio. Deve ser manuseado com cuidado e em contato com a umidade da atmosfera pode produzir H2S que é muito tóxico.

Estrutura

O sulfeto de cálcio é um composto altamente iônico formado por um íon cálcio Ca2+ e um íon sulfeto S2-.

Ele se cristaliza em uma estrutura cúbica como o sal-gema.

Nomenclatura

  • Sulfeto de cálcio

Propriedades físicas

Estado físico

Sólido cristalino branco amarelado, cristais cúbicos como os de cloreto de sódio.

Peso molecular

72,144 g / mol

Ponto de fusão

2528 ºC


Densidade

2,59 g / cm3

Solubilidade

Solúvel em água. Insolúvel em etanol.

Propriedades quimicas

Solução aquosa

Conforme o CaS se dissolve na água, ele se separa em seus íons de cálcio. 2+ e enxofre S2-. O último na água pega um próton e se torna o íon hidrossulfeto SH– liberando um íon hidroxila OH–.

S2- + H2O ⇔ SH– + OH–

Portanto, as soluções de sulfeto de cálcio CaS são alcalinas (têm pH básico) e não têm íons S.2- mas SH–.

Somente quando uma grande quantidade de álcali, como hidróxido de sódio NaOH é adicionado à solução, o equilíbrio muda para a formação de íons sulfeto S2-.

O SH– pode levar outro próton H+ da água, formando sulfeto de hidrogênio, que é um composto muito tóxico.


SH– + H2O ⇔ H2S + OH–

Portanto, pequenas quantidades de H são formadas na água.2S e quando exposto à umidade do ambiente, o CaS exala um cheiro desagradável típico de sulfeto de hidrogênio.

Compostos presentes quando dissolvidos em água

O resultado das reações em água indicadas acima é que Ca (SH) é formado2, Ca (OH)2 e Ca (SH) (OH).

CaS + H2O → Ca (SH) (OH)

Ca (SH) (OH) + H2O → Ca (OH)2 + H2S

Reação com ácidos

As mesmas reações que ocorrem na água fazem com que o CaS reaja com os ácidos formando H2S.

CaS + 2 HCl → CaCl2 + H2S

Outras reações

Se uma solução de sulfeto de cálcio for aquecida com enxofre, os íons polissulfeto S são obtidos.42- e S32-.

Se o CaS for aquecido em ar seco ou oxigênio puro, o composto oxida em sulfito de cálcio CaSO3 e então para sulfato de cálcio CaSO4:

2 CaS + 3 O2 → 2 CaSO3

2 CaSO3 + O2 → 2 CaSO4

Com agentes oxidantes, como clorato de potássio KClO3, nitrato de potássio KNO3 ou dióxido de chumbo PbO2 reações violentas ocorrem.

Obtendo

O sulfeto de cálcio pode ser preparado pela calcinação (aquecimento a uma temperatura muito alta) dos elementos cálcio (Ca) e enxofre (S) em uma atmosfera inerte, ou seja, sem oxigênio ou vapor de água, por exemplo.

Ca + S + calor → CaS

Também pode ser obtido por aquecimento de sulfato de cálcio CaSO4 com carvão:

Caso4 + 2 C → CaS + 2 CO2

No entanto, neste último caso, um CaS puro não é obtido, pois reage adicionalmente com o CaSO.4 formando CaO e SO2.

O CaS também é gerado pela queima de resíduos de carvão.

Presença na natureza

O CaS está naturalmente presente no mineral oldhamite. Este é um componente de alguns meteoritos e é importante para pesquisas científicas realizadas no sistema solar.

Acredita-se que o Oldhamite tenha se formado por condensação na nebulosa que deu origem ao sistema solar. Também está presente em vulcões.

Além disso, o sulfeto de cálcio é produzido naturalmente pela redução do CaSO4 (gesso) possivelmente devido à ação de bactérias.

Formulários

Em materiais luminosos

Um dos usos mais difundidos do sulfeto de cálcio tem sido como base para compostos luminescentes. São substâncias que emitem luz visível em certas circunstâncias.

Em compostos CaS luminescentes, atua como uma base e ativadores são adicionados à estrutura, como cloretos de certos elementos como o cério (Ce3+) e európio (eu2+).

O material resultante da união do CaS e do ativador é utilizado, por exemplo, em telas de tubo de raios catódicos que compõem as telas antigas de computadores ou computadores ou televisores antigos.

Eles também são usados ​​em lâmpadas de diodo emissor de luz, ou LED. Diodos emissores de luz).

Esses materiais também são usados ​​em tintas e vernizes luminosos.

Em medicina

O sulfeto de cálcio foi considerado em estudos científicos médicos como um medicamento para tratar a hipertensão (pressão alta nas artérias). Esta é uma doença que afeta o sistema cardiovascular de muitas pessoas (coração e vasos sanguíneos).

CaS é considerado um “doador” de H2S. Isso desempenha um papel importante na regulação do tônus ​​ou força dos vasos sanguíneos, então a administração de CaS pode ser um possível remédio para tratar a hipertensão.

Na obtenção de outros compostos

O sulfeto de cálcio torna possível a preparação de outros compostos como o nitrato de cálcio Ca (NO3)2:

CaS + 2 HNO3 → Ca (NÃO3)2 + H2S

Também tem sido usado para obter carbonato de cálcio CaCO3. Para fazer isso, uma solução aquosa de CaS é submetida à carbonatação com CO2:

CaS + H2O + CO2 → H2S + CaCO3

Outros aplicativos

O sulfeto de cálcio também é usado como aditivo lubrificante e como agente de flotação na extração de minerais.

Riscos

O sulfeto de cálcio pode causar irritação na pele, nos olhos e no trato respiratório. Deve ser manuseado com cuidado e com equipamento de segurança adequado.

É um composto muito tóxico para a vida aquática, por isso é perigoso para esses ambientes.

Referências

  1. Cotton, F. Albert e Wilkinson, Geoffrey. (1980). Química Inorgânica Avançada. Quarta edição. John Wiley & Sons.
  2. Lide, D.R. (editor). (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85º CRC Press.
  3. Ropp, R.C. (2013). Grupo 16 (O, S, Se, Te) compostos alcalinos terrosos. Sulfeto de cálcio. Em Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Recuperado de sciencedirect.com.
  4. Li, Y.F. et al. (2009). Sulfeto de cálcio (CaS), um doador de sulfeto de hidrogênio (H (2) S): uma nova droga anti-hipertensiva? Med Hypotheses, setembro de 2009; 73 (3): 445-7. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.
  5. House J.E. e House, K.A. (2016). Enxofre, selênio e telúrio. Ocorrência de Enxofre. Em Descriptive Inorganic Chemistry (Terceira Edição). Recuperado de sciencedirect.com.
  6. NOS. Biblioteca Nacional de Medicina. (2019). Sulfeto de cálcio. Recuperado de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  7. De Beer, M. et al. (2014). Conversão de sulfureto de cálcio em carbonato de cálcio durante o processo de recuperação de enxofre elementar de resíduos de gesso. Waste Manag, novembro de 2014; 34 (11): 2373-81. Recuperado de ncbi.nlm.nih.gov.