Sulfuro de hidrógeno
Gas venenoso, corrosivo e inflamable.
Sulfuro de hidrógeno
Fórmula esquelética del sulfuro de hidrógeno con dos dimensiones.
Modelo de esferas y barras de sulfuro de hidrógeno
Modelo de esferas y barras de sulfuro de hidrógeno
Modelo de relleno espacial de sulfuro de hidrógeno
Modelo de relleno espacial de sulfuro de hidrógeno
  Azufre, S
  Hidrógeno, H
Nombres
Nombre sistemático de la IUPAC
Sulfuro de hidrógeno [1]
Otros nombres
  • Monosulfuro de dihidrógeno
  • Gas agrio
  • Sulfuro de dihidrógeno
  • Gas de alcantarillado
  • Gas de huevo
  • Sulfano
  • Hidrógeno sulfurado
  • Hidrógeno sulfurado
  • Hidrógeno sulfurado
  • Hidruro de azufre
  • Ácido sulfhídrico
  • Ácido hidrotiónico
  • Ácido tiohidróxido
  • Ácido sulfhídrico
Identificadores
  • 7783-06-4 controlarY
Modelo 3D ( JSmol )
  • Imagen interactiva
3DMet
  • B01206
3535004
EBICh
  • CHEBI:16136 controlarY
Química biológica
  • ChEMBL1200739 ☒norte
Araña química
  • 391 controlarY
Tarjeta informativa de la ECHA100.029.070
Número CE
  • 231-977-3
303
BARRIL
  • C00283 controlarY
MallaHidrógeno+sulfuro
Identificador de centro de PubChem
  • 402
Número RTECS
  • MX1225000
UNIVERSIDAD
  • YY9FVM7NSN controlarY
Número de la ONU1053
  • DTXSID4024149
  • InChI=1S/H2S/h1H2 controlarY
    Clave: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N controlarY
  • InChI=1/H2S/h1H2
    Clave: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYAJ
  • S
Propiedades
H2S​​
Masa molar34,08  g·mol −1
AparienciaGas incoloro
OlorAsqueroso, picante, como el de los huevos podridos.
Densidad1,539 gL −1 (0 °C) [2]
Punto de fusión-85,5 [3]  °C (-121,9 °F; 187,7 K)
Punto de ebullición−59,55 [3]  °C (−75,19 °F; 213,60 K)
3,980 g dm −3 (a 20 °C) [4]
Presión de vapor1740 kPa (a 21 °C)
Acidez (p K a )7.0 [5] [6]
Ácido conjugadoSulfonio
Base conjugadaBisulfuro
−25,5·10 −6 cm3 / mol
1.000644 (0 °C) [2]
Estructura
C2v​
Doblado
0,97 D
Termoquímica
1,003 JK -1 g -1
206 J mol −1 K −1 [7]
−21 kJ mol −1 [7]
Peligros
Seguridad y salud en el trabajo (SST/OHS):
Principales peligros
Inflamable y altamente tóxico.
Etiquetado SGA :
GHS02: InflamableGHS06: TóxicoGHS09: Peligro ambiental
Peligro
H220 , H330 , H400
P210 , P260 , P271 , P273 , P284 , P304+P340 , P310 , P320 , P377 , P381 , P391 , P403 , P403+P233 , P405 , P501
NFPA 704 (rombo cortafuegos)
NFPA 704 diamante de cuatro coloresHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 4: Will rapidly or completely vaporize at normal atmospheric pressure and temperature, or is readily dispersed in air and will burn readily. Flash point below 23 °C (73 °F). E.g. propaneInstability 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g. liquid nitrogenSpecial hazards (white): no code
4
4
0
punto de inflamabilidad-82,4 °C (-116,3 °F; 190,8 K) [10]
232 °C (450 °F; 505 K)
Límites de explosividad4,3–46%
Dosis o concentración letal (LD, LC):
  • 713 ppm (rata, 1 hora)
  • 673 ppm (ratón, 1 hora)
  • 634 ppm (ratón, 1 hora)
  • 444 ppm (rata, 4 horas) [9]
  • 600 ppm (humano, 30 min)
  • 800 ppm (humano, 5 min) [9]
NIOSH (límites de exposición a la salud en EE. UU.):
PEL (Permisible)
C 20 ppm; 50 ppm [pico máximo de 10 minutos] [8]
REL (recomendado)
C 10 ppm (15 mg/m 3 ) [10 minutos] [8]
IDLH (Peligro inmediato)
100 ppm [8]
Compuestos relacionados
Calcogenuros de hidrógeno relacionados
Compuestos relacionados
Fosfina
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para los materiales en su estado estándar (a 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒norte verificar  ( ¿qué es   ?)controlarY☒norte
Compuesto químico

El sulfuro de hidrógeno es un compuesto químico con la fórmula H 2 S . Es un gas de hidruro de calcógeno incoloro , y es venenoso, corrosivo e inflamable, con cantidades mínimas en la atmósfera ambiente que tienen un olor desagradable característico a huevos podridos . [11] Al químico sueco Carl Wilhelm Scheele se le atribuye haber descubierto la composición química del sulfuro de hidrógeno purificado en 1777. [12]

El sulfuro de hidrógeno es tóxico para los seres humanos y la mayoría de los demás animales al inhibir la respiración celular de una manera similar al cianuro de hidrógeno . Cuando se inhala o se ingieren sus sales en grandes cantidades, se producen rápidamente daños en los órganos con síntomas que van desde dificultades respiratorias hasta convulsiones y muerte. [13] [14] A pesar de esto, el cuerpo humano produce pequeñas cantidades de este sulfuro y sus sales minerales, y lo utiliza como molécula de señalización . [15]

El sulfuro de hidrógeno se produce a menudo a partir de la descomposición microbiana de la materia orgánica en ausencia de oxígeno, como en pantanos y alcantarillas; este proceso se conoce comúnmente como digestión anaeróbica , que se lleva a cabo mediante microorganismos reductores de sulfato . También se produce en gases volcánicos , depósitos de gas natural y, a veces, en agua de pozos.

Propiedades

El sulfuro de hidrógeno es ligeramente más denso que el aire. Una mezcla de H2S y aire puede ser explosiva.

Oxidación

En general, el sulfuro de hidrógeno actúa como agente reductor , como lo indica su capacidad para reducir el dióxido de azufre en el proceso Claus . El sulfuro de hidrógeno arde en oxígeno con una llama azul para formar dióxido de azufre ( SO2 ) y agua :

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O​​

Si hay un exceso de oxígeno se forma trióxido de azufre ( SO3 ), que se hidrata rápidamente a ácido sulfúrico :

H2S + 2O2 → H2SO4​​​

Propiedades ácido-base

Es ligeramente soluble en agua y actúa como un ácido débil ( p K a  = 6,9 en soluciones de 0,01–0,1 mol/litro a 18 °C), dando lugar al ion sulfuro de hidrógeno HS − . El sulfuro de hidrógeno y sus soluciones son incoloros. Cuando se expone al aire, se oxida lentamente para formar azufre elemental, que no es soluble en agua. El anión sulfuro S 2− no se forma en solución acuosa. [16]

Temperaturas y presiones extremas

A presiones superiores a 90 GPa ( gigapascal ), el sulfuro de hidrógeno se convierte en un conductor metálico de electricidad. Cuando se enfría por debajo de una temperatura crítica, esta fase de alta presión exhibe superconductividad . La temperatura crítica aumenta con la presión, desde 23 K a 100 GPa hasta 150 K a 200 GPa. [17] Si el sulfuro de hidrógeno se presuriza a temperaturas más altas y luego se enfría, la temperatura crítica alcanza los 203 K (−70 °C), la temperatura crítica superconductora más alta aceptada a partir de 2015. Al sustituir una pequeña parte del azufre con fósforo y usar presiones aún más altas, se ha predicho que puede ser posible elevar la temperatura crítica por encima de los 0 °C (273 K) y lograr superconductividad a temperatura ambiente . [18]

El sulfuro de hidrógeno se descompone sin presencia de un catalizador bajo presión atmosférica alrededor de 1200 °C en hidrógeno y azufre. [19]

Desfloración

El sulfuro de hidrógeno reacciona con iones metálicos para formar sulfuros metálicos, que son sólidos insolubles, a menudo de color oscuro. El papel de acetato de plomo (II) se utiliza para detectar sulfuro de hidrógeno porque se convierte fácilmente en sulfuro de plomo (II) , que es negro. El tratamiento de sulfuros metálicos con ácido fuerte o electrólisis a menudo libera sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno también es responsable del deslustre de varios metales, incluidos el cobre y la plata ; el químico responsable del tono negro que se encuentra en las monedas de plata es el sulfuro de plata ( Ag 2 S ), que se produce cuando la plata en la superficie de la moneda reacciona con el sulfuro de hidrógeno atmosférico. [20] Las monedas que han sido sometidas a tono con sulfuro de hidrógeno y otros compuestos que contienen azufre pueden tener el tono añadido al valor numismático de una moneda en función de la estética, ya que el tono puede producir interferencia de película delgada , lo que hace que la moneda adquiera una coloración atractiva. [21] Las monedas también pueden ser tratadas intencionalmente con sulfuro de hidrógeno para inducir la tonalización, aunque la tonalización artificial puede distinguirse de la tonalización natural y generalmente es criticada entre los coleccionistas. [22]

Producción

El sulfuro de hidrógeno se obtiene más comúnmente por separación del gas agrio , que es gas natural con un alto contenido de H2S . También se puede producir tratando el hidrógeno con azufre elemental fundido a unos 450 ° C . Los hidrocarburos pueden servir como fuente de hidrógeno en este proceso. [23]

S + H 2 → H 2 S

La termodinámica muy favorable para la hidrogenación del azufre implica que la deshidrogenación (o craqueo ) del sulfuro de hidrógeno requeriría temperaturas muy altas. [24]

Una preparación de laboratorio estándar es tratar el sulfuro ferroso con un ácido fuerte en un generador Kipp :

FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S

Para su uso en análisis inorgánico cualitativo , se utiliza tioacetamida para generar H2S :

CH3C (S) NH2 + H2O → CH3C ( O ) NH2 + H2S

Muchos sulfuros metálicos y no metálicos, por ejemplo , el sulfuro de aluminio , el pentasulfuro de fósforo y el disulfuro de silicio liberan sulfuro de hidrógeno al exponerse al agua: [25]

6H2O +Al2S3 → 3H2S + 2Al ( OH ) 3

Este gas también se produce calentando azufre con compuestos orgánicos sólidos y reduciendo compuestos orgánicos sulfurados con hidrógeno. También se puede producir mezclando tiocianato de amonio con ácido sulfúrico concentrado y añadiéndole agua.

Biosíntesis

El sulfuro de hidrógeno se puede generar en las células a través de vías enzimáticas o no enzimáticas. Tres enzimas catalizan la formación de H
2S : cistationina γ-liasa (CSE), cistationina β-sintetasa (CBS) y 3-mercaptopiruvato sulfurtransferasa (3-MST). [26] CBS y CSE son los principales promotores de la biogénesis de H 2 S , que sigue la vía de transulfuración. [27] Estas enzimas se han identificado en una amplia gama de células y tejidos biológicos, y su actividad es inducida por una serie de estados patológicos. [28] Estas enzimas se caracterizan por la transferencia de un átomo de azufre de la metionina a la serina para formar una molécula de cisteína. [27] 3-MST también contribuye a la producción de sulfuro de hidrógeno a través de la vía catabólica de la cisteína. [28] [27] Los aminoácidos dietéticos, como la metionina y la cisteína, sirven como sustratos primarios para las vías de transulfuración y en la producción de sulfuro de hidrógeno. El sulfuro de hidrógeno también puede derivarse de proteínas como las ferredoxinas y las proteínas de Rieske . [28]

Las bacterias reductoras de sulfato (o reductoras de azufre ) generan energía utilizable en condiciones de poco oxígeno utilizando sulfatos (o azufre elemental) para oxidar compuestos orgánicos o hidrógeno; esto produce sulfuro de hidrógeno como producto de desecho.

Los calentadores de agua pueden ayudar a la conversión del sulfato presente en agua en gas de sulfuro de hidrógeno, ya que proporcionan un ambiente cálido sostenible para las bacterias del azufre y mantienen la reacción que interactúa entre el sulfato presente en el agua y el ánodo del calentador de agua, que suele estar hecho de magnesio metálico. [29]

Función de señalización

El H2S en el cuerpo actúa como una molécula de señalización gaseosa con implicaciones para la salud y las enfermedades. [26] [30] [31]

El sulfuro de hidrógeno está involucrado en la vasodilatación en animales, así como en el aumento de la germinación de semillas y las respuestas al estrés en las plantas. [32] La señalización del sulfuro de hidrógeno está moderada por especies reactivas de oxígeno (ROS) y especies reactivas de nitrógeno (RNS). [32] Se ha demostrado que el H2S interactúa con el NO dando como resultado varios efectos celulares diferentes, así como la formación de otra señal llamada nitrosotiol. [32] También se sabe que el sulfuro de hidrógeno aumenta los niveles de glutatión, que actúa para reducir o alterar los niveles de ROS en las células. [32]

El campo de la biología del H 2 S ha avanzado desde la toxicología ambiental hasta la investigación de los roles del H 2 S producido endógenamente en condiciones fisiológicas y en varios estados patofisiológicos. [33] El H 2 S ha sido implicado en el cáncer, el síndrome de Down y la enfermedad vascular. [34] [35] [36] [37]

Inhibe el complejo IV de la cadena de transporte de electrones mitocondrial, lo que reduce eficazmente la generación de ATP y la actividad bioquímica dentro de las células. [32]

Usos

Producción de azufre

El sulfuro de hidrógeno se consume principalmente como precursor del azufre elemental. Esta conversión, llamada proceso Claus , implica una oxidación parcial a dióxido de azufre. Este último reacciona con sulfuro de hidrógeno para dar azufre elemental. La conversión está catalizada por alúmina. [38]

2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

Producción de compuestos tioorgánicos

Muchos compuestos organosulfurados fundamentales se producen utilizando sulfuro de hidrógeno. Entre ellos se encuentran el metanotiol , el etanotiol y el ácido tioglicólico . [23] Los hidrosulfuros se pueden utilizar en la producción de tiofenol . [39]

Producción de sulfuros metálicos

Al combinarse con bases de metales alcalinos , el sulfuro de hidrógeno se convierte en hidrosulfuros alcalinos como el hidrosulfuro de sodio y el sulfuro de sodio :

H2S + NaOH → NaSH + H2O
NaSH + NaOH → Na2S + H2O

Los sulfuros de sodio se utilizan en la industria papelera . En concreto, las sales de SH − rompen los enlaces entre los componentes de lignina y celulosa de la pulpa en el proceso Kraft . [23]

Como se indicó anteriormente, muchos iones metálicos reaccionan con sulfuro de hidrógeno para dar los sulfuros metálicos correspondientes. Los minerales oxídicos a veces se tratan con sulfuro de hidrógeno para dar los sulfuros metálicos correspondientes que se purifican más fácilmente por flotación . [23] Las piezas metálicas a veces se pasivan con sulfuro de hidrógeno. Los catalizadores utilizados en la hidrodesulfuración se activan rutinariamente con sulfuro de hidrógeno.

El sulfuro de hidrógeno fue un reactivo en el análisis inorgánico cualitativo de iones metálicos. En estos análisis, los iones de metales pesados ​​(y no metálicos ) (por ejemplo, Pb(II), Cu (II), Hg(II), As(III)) se precipitan de la solución tras la exposición a H2S . Los componentes del sólido resultante se identifican luego por su reactividad.

Aplicaciones varias

El sulfuro de hidrógeno se utiliza para separar el óxido de deuterio, o agua pesada , del agua normal mediante el proceso de sulfuro de Girdler .

Se ha inducido un estado similar a la animación suspendida en roedores con el uso de sulfuro de hidrógeno, lo que da como resultado hipotermia con una reducción concomitante de la tasa metabólica. También se redujo la demanda de oxígeno, lo que protege contra la hipoxia . Además, se ha demostrado que el sulfuro de hidrógeno reduce la inflamación en diversas situaciones. [40]

Aparición

Depósito de azufre sobre una roca, causado por gas volcánico

Los volcanes y algunas fuentes termales (así como las fuentes frías ) emiten algo de H2S . El sulfuro de hidrógeno puede estar presente de forma natural en el agua de pozo, a menudo como resultado de la acción de las bacterias reductoras de sulfato . [41] [ se necesita una mejor fuente ] El sulfuro de hidrógeno es producido por el cuerpo humano en pequeñas cantidades a través de la descomposición bacteriana de las proteínas que contienen azufre en el tracto intestinal, por lo tanto, contribuye al olor característico de la flatulencia. También se produce en la boca ( halitosis ). [42]

Una parte de las emisiones globales de H 2 S se deben a la actividad humana. La mayor fuente industrial de H 2 S son , con diferencia, las refinerías de petróleo : el proceso de hidrodesulfuración libera azufre del petróleo mediante la acción del hidrógeno. El H 2 S resultante se convierte en azufre elemental mediante combustión parcial a través del proceso Claus , que es una fuente importante de azufre elemental. Otras fuentes antropogénicas de sulfuro de hidrógeno incluyen hornos de coque , fábricas de papel (que utilizan el proceso Kraft), curtidurías y alcantarillado . El H 2 S surge prácticamente de cualquier lugar donde el azufre elemental entra en contacto con material orgánico, especialmente a altas temperaturas. Dependiendo de las condiciones ambientales, es responsable del deterioro del material a través de la acción de algunos microorganismos oxidantes del azufre. Se denomina corrosión por sulfuro biogénico .

En 2011 se informó que se observaron mayores concentraciones de H2S en el crudo de la formación Bakken , posiblemente debido a las prácticas en los yacimientos petrolíferos, y que esto presentó desafíos como "riesgos para la salud y el medio ambiente, corrosión del pozo, gastos adicionales en relación con el manejo de materiales y equipos de tuberías, y requisitos de refinamiento adicionales". [43]

Además de vivir cerca de operaciones de extracción de gas y petróleo, los ciudadanos comunes pueden estar expuestos al sulfuro de hidrógeno al estar cerca de plantas de tratamiento de aguas residuales , vertederos y granjas con almacenamiento de estiércol. La exposición se produce al respirar aire contaminado o beber agua contaminada. [44]

En los vertederos de residuos municipales , el enterramiento de material orgánico conduce rápidamente a la producción de digestión anaeróbica dentro de la masa de residuos y, con la atmósfera húmeda y la temperatura relativamente alta que acompaña a la biodegradación , se produce biogás tan pronto como se ha reducido el aire dentro de la masa de residuos. Si hay una fuente de material que contiene sulfato, como placas de yeso o yeso natural (sulfato de calcio dihidratado), en condiciones anaeróbicas, las bacterias reductoras de sulfato lo convierten en sulfuro de hidrógeno. Estas bacterias no pueden sobrevivir en el aire, pero las condiciones húmedas, cálidas y anaeróbicas de los residuos enterrados que contienen una alta fuente de carbono (en vertederos inertes, el papel y el pegamento utilizados en la fabricación de productos como las placas de yeso pueden proporcionar una rica fuente de carbono [45] ) son un excelente entorno para la formación de sulfuro de hidrógeno.

En los procesos de digestión anaeróbica industrial, como el tratamiento de aguas residuales o la digestión de desechos orgánicos de la agricultura , se puede formar sulfuro de hidrógeno a partir de la reducción de sulfato y la degradación de aminoácidos y proteínas dentro de los compuestos orgánicos. [46] Los sulfatos son relativamente no inhibidores de las bacterias formadoras de metano, pero pueden reducirse a H 2 S mediante bacterias reductoras de sulfato , de las cuales existen varios géneros. [47]

Retirada del agua

Se han diseñado varios procesos para eliminar el sulfuro de hidrógeno del agua potable . [48]

Cloración continua
Para niveles de hasta 75 mg/L, el cloro se utiliza en el proceso de purificación como un químico oxidante para reaccionar con el sulfuro de hidrógeno. Esta reacción produce azufre sólido insoluble. Por lo general, el cloro utilizado se encuentra en forma de hipoclorito de sodio . [49]
Aireación
Para concentraciones de sulfuro de hidrógeno inferiores a 2 mg/L, la aireación es un proceso de tratamiento ideal. Se añade oxígeno al agua y se produce una reacción entre el oxígeno y el sulfuro de hidrógeno para producir sulfato inodoro. [50]
Adición de nitrato
El nitrato de calcio se puede utilizar para prevenir la formación de sulfuro de hidrógeno en corrientes de aguas residuales.

Eliminación de gases combustibles

El sulfuro de hidrógeno se encuentra comúnmente en el gas natural crudo y el biogás. Generalmente se elimina mediante tecnologías de tratamiento de gas con aminas . En dichos procesos, el sulfuro de hidrógeno se convierte primero en una sal de amonio, mientras que el gas natural no se ve afectado.

RNH2 + H2S⇌ [ RNH3 ] + + SH−​

El anión bisulfuro se regenera posteriormente calentando la solución de sulfuro de amina. El sulfuro de hidrógeno generado en este proceso se convierte normalmente en azufre elemental mediante el proceso Claus .

Diagrama de flujo de un proceso típico de tratamiento de aminas utilizado en refinerías de petróleo, plantas de procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales

Seguridad

El término de gas de minas subterráneas para las mezclas de gases malolientes ricas en sulfuro de hidrógeno es "humedad apestosa" . El sulfuro de hidrógeno es un gas altamente tóxico e inflamable ( rango de inflamabilidad : 4,3-46%). Puede envenenar varios sistemas del cuerpo, aunque el sistema nervioso es el más afectado. [ cita requerida ] La toxicidad del H 2 S es comparable a la del monóxido de carbono . [51] Se une al hierro en las enzimas del citocromo mitocondrial , impidiendo así la respiración celular . Sus propiedades tóxicas fueron descritas en detalle en 1843 por Justus von Liebig . [52]

Incluso antes de que se descubriera el sulfuro de hidrógeno, el médico italiano Bernardino Ramazzini planteó la hipótesis en su libro De Morbis Artificum Diatriba de 1713 de que las enfermedades profesionales de los trabajadores del alcantarillado y el ennegrecimiento de las monedas en sus ropas podían ser causados ​​por un ácido volátil invisible desconocido (además, a finales del siglo XVIII la emanación de gas tóxico de las alcantarillas de París se convirtió en un problema para los ciudadanos y las autoridades). [53]

Aunque al principio es muy picante (huele a huevos podridos [54] ), rápidamente insensibiliza el sentido del olfato, creando anosmia temporal [55] , por lo que las víctimas pueden no darse cuenta de su presencia hasta que sea demasiado tarde. Su hoja de datos de seguridad (SDS) proporciona procedimientos de manipulación segura [56] .

Exposición de bajo nivel

Dado que el sulfuro de hidrógeno se produce de forma natural en el cuerpo, el medio ambiente y el intestino, existen enzimas para metabolizarlo. En un nivel umbral, que se cree que ronda las 300-350 ppm en promedio, las enzimas oxidativas se ven superadas. Muchos detectores de gas de seguridad personal, como los que utilizan los trabajadores de servicios públicos, alcantarillado y petroquímicos, están configurados para que emitan una alarma con un nivel tan bajo como 5 a 10 ppm y para que emitan una alarma alta con un nivel de 15 ppm. El metabolismo provoca la oxidación a sulfato, que es inofensivo. [57] Por lo tanto, se pueden tolerar niveles bajos de sulfuro de hidrógeno indefinidamente.

La exposición a concentraciones más bajas puede provocar irritación ocular , dolor de garganta y tos , náuseas, dificultad para respirar y líquido en los pulmones . [51] Se cree que estos efectos se deben a que el sulfuro de hidrógeno se combina con el álcali presente en los tejidos superficiales húmedos para formar sulfuro de sodio , un cáustico . [58] Estos síntomas suelen desaparecer en unas pocas semanas.

La exposición prolongada a niveles bajos puede provocar fatiga , pérdida de apetito, dolores de cabeza , irritabilidad, mala memoria y mareos . La exposición crónica a niveles bajos de H2S (alrededor de 2 ppm ) se ha relacionado con un aumento de abortos espontáneos y problemas de salud reproductiva entre los trabajadores de pulpa de madera rusos y finlandeses, [ 59] pero los informes no han sido replicados (hasta 1995).

Exposición de alto nivel

La exposición a niveles altos y de corto plazo puede inducir un colapso inmediato, con pérdida de la respiración y una alta probabilidad de muerte. Si no se produce la muerte, la exposición alta al sulfuro de hidrógeno puede provocar necrosis pseudolaminar cortical , degeneración de los ganglios basales y edema cerebral . [51] Aunque la parálisis respiratoria puede ser inmediata, también puede demorarse hasta 72 horas. [60]

La inhalación de H2S provocó alrededor de 7 muertes laborales por año en los EE. UU. (datos de 2011 a 2017), solo superada por el monóxido de carbono (17 muertes por año) en cuanto a muertes por inhalación de sustancias químicas en el lugar de trabajo. [61]

Umbrales de exposición

  • Límites de exposición estipulados por el gobierno de los Estados Unidos: [62]
    • 10 ppm REL - Techo ( NIOSH ): techo de exposición permisible recomendado (el nivel recomendado que no debe superarse, excepto una vez durante 10 minutos en un turno de 8 horas, si no ocurre otra exposición medible)
    • 20 ppm PEL - Techo ( OSHA ): techo de exposición permisible (el nivel que no debe superarse, excepto una vez durante 10 minutos en un turno de 8 horas, si no ocurre otra exposición medible)
    • 50 ppm PEL-Peak (OSHA): exposición máxima permisible (el nivel que nunca debe superarse)
    • 100 ppm IDLH (NIOSH): inmediatamente peligroso para la vida y la salud (el nivel que interfiere con la capacidad de escapar)
  • 0,00047 ppm o 0,47  ppb es el umbral de olor, el punto en el que el 50% de un panel humano puede detectar la presencia de un olor sin poder identificarlo. [63]
  • 10–20 ppm es la concentración límite para la irritación ocular.
  • 50–100 ppm provoca daños oculares.
  • A 100–150 ppm el nervio olfativo se paraliza después de unas cuantas inhalaciones y el sentido del olfato desaparece , a menudo junto con la conciencia del peligro. [64] [65]
  • 320–530 ppm provoca edema pulmonar con posibilidad de muerte. [51]
  • 530–1000 ppm provoca una fuerte estimulación del sistema nervioso central y respiración rápida, lo que lleva a pérdida de la respiración.
  • 800 ppm es la concentración letal para el 50% de los humanos durante 5 minutos de exposición ( CL50 ).
  • Concentraciones superiores a 1000 ppm provocan un colapso inmediato con pérdida de la respiración, incluso después de una sola inhalación.

Tratamiento

El tratamiento implica la inhalación inmediata de nitrito de amilo , inyecciones de nitrito de sodio o la administración de 4-dimetilaminofenol en combinación con inhalación de oxígeno puro, administración de broncodilatadores para superar el broncoespasmo eventual y, en algunos casos, terapia con oxígeno hiperbárico (TOHB). [51] La TOHB tiene respaldo clínico y anecdótico. [66] [67] [68]

Incidentes

El ejército británico utilizó sulfuro de hidrógeno como arma química durante la Primera Guerra Mundial . No se consideraba un gas de guerra ideal, en parte debido a su inflamabilidad y porque su olor característico podía detectarse incluso con una pequeña fuga, alertando al enemigo de la presencia del gas. Sin embargo, se utilizó en dos ocasiones en 1916 cuando escaseaban otros gases. [69]

El 2 de septiembre de 2005, una fuga en la cámara de hélice de un crucero de Royal Caribbean atracado en Los Ángeles provocó la muerte de tres tripulantes debido a una fuga en la línea de alcantarillado . Como resultado, ahora todos esos compartimentos deben tener un sistema de ventilación. [70] [71]

Se cree que un vertedero de residuos tóxicos que contenía sulfuro de hidrógeno causó 17 muertes y miles de enfermedades en Abiyán , en la costa occidental de África , en el vertedero de residuos tóxicos de Costa de Marfil de 2006 .

En septiembre de 2008, tres trabajadores murieron y dos sufrieron lesiones graves, incluido daño cerebral a largo plazo, en una empresa de cultivo de hongos en Langley , Columbia Británica . Una válvula de una tubería que transportaba estiércol de pollo , paja y yeso al combustible de compost para la operación de cultivo de hongos se obstruyó, y cuando los trabajadores destaparon la válvula en un espacio confinado sin ventilación adecuada, se liberó el sulfuro de hidrógeno que se había acumulado debido a la descomposición anaeróbica del material, envenenando a los trabajadores en el área circundante. [72] Un investigador dijo que podría haber habido más muertes si la tubería se hubiera despejado por completo y/o si el viento hubiera cambiado de dirección. [73]

En 2014, se detectaron niveles de sulfuro de hidrógeno de hasta 83 ppm en un centro comercial construido recientemente en Tailandia llamado Siam Square One, en la zona de Siam Square . Los inquilinos de las tiendas del centro comercial informaron complicaciones de salud como inflamación de los senos nasales, dificultades respiratorias e irritación ocular. Después de una investigación, se determinó que la gran cantidad de gas se originó a partir de un tratamiento y eliminación imperfectos de las aguas residuales en el edificio. [74]

En 2014, el gas de sulfuro de hidrógeno mató a los trabajadores del centro comercial Promenade en North Scottsdale, Arizona , EE. UU . [75] después de subir a una cámara de 15 pies de profundidad sin usar equipo de protección personal . "Los equipos que llegaron registraron altos niveles de cianuro de hidrógeno y sulfuro de hidrógeno que salían del alcantarillado".

En noviembre de 2014, una cantidad sustancial de gas de sulfuro de hidrógeno cubrió las partes central, oriental y sudoriental de Moscú . El Ministerio de Emergencias instó a los residentes de la zona a permanecer en sus casas. Aunque no se conocía la fuente exacta del gas, se había culpado a una refinería de petróleo de Moscú. [76]

En junio de 2016, una madre y su hija fueron encontradas muertas en su todoterreno Porsche Cayenne 2006 todavía en funcionamiento contra una barandilla de protección en la autopista de peaje de Florida , inicialmente se pensó que eran víctimas de intoxicación por monóxido de carbono . [77] [78] Sus muertes permanecieron sin explicación mientras el médico forense esperaba los resultados de las pruebas toxicológicas de las víctimas, [79] hasta que las pruebas de orina revelaron que el sulfuro de hidrógeno fue la causa de la muerte. Un informe de la Oficina del Médico Forense de Orange-Osceola indicó que los humos tóxicos provenían de la batería de arranque del Porsche , ubicada debajo del asiento del pasajero delantero. [80] [81]

En enero de 2017, tres trabajadores de servicios públicos en Key Largo, Florida , murieron uno por uno en cuestión de segundos después de descender a un espacio estrecho debajo de una tapa de alcantarilla para verificar una sección de la calle pavimentada. [82] En un intento por salvar a los hombres, un bombero que entró en el agujero sin su tanque de aire (porque no podía pasar por el agujero con él) se desplomó en cuestión de segundos y tuvo que ser rescatado por un colega. [83] El bombero fue trasladado en avión al Jackson Memorial Hospital y luego se recuperó. [84] [85] Un oficial del sheriff del condado de Monroe determinó inicialmente que el espacio contenía sulfuro de hidrógeno y gas metano producido por la descomposición de la vegetación. [86]

El 24 de mayo de 2018, dos trabajadores murieron, otro resultó gravemente herido y otros 14 fueron hospitalizados por inhalación de sulfuro de hidrógeno en una fábrica de papel de Norske Skog en Albury, Nueva Gales del Sur . [87] [88] Una investigación de SafeWork NSW encontró que el gas se liberó de un tanque utilizado para contener agua de proceso . Los trabajadores estuvieron expuestos al final de un período de mantenimiento de 3 días. El sulfuro de hidrógeno se había acumulado en un tanque aguas arriba, que se había dejado estancado y sin tratar con biocida durante el período de mantenimiento. Estas condiciones permitieron que las bacterias reductoras de sulfato crecieran en el tanque aguas arriba, ya que el agua contenía pequeñas cantidades de pulpa de madera y fibra . La alta tasa de bombeo de este tanque al tanque involucrado en el incidente provocó que el gas de sulfuro de hidrógeno escapara de varias aberturas alrededor de su parte superior cuando se reanudó el bombeo al final del período de mantenimiento. El área sobre él estaba lo suficientemente cerrada para que el gas se acumulara allí, a pesar de que Norske Skog no lo identificó como un espacio confinado . Uno de los trabajadores que murió quedó expuesto mientras investigaba una aparente fuga de líquido en el tanque, mientras que el otro que murió y el trabajador que resultó gravemente herido intentaban rescatar al primero después de que se desplomara encima del tanque. En un caso penal resultante , Norske Skog fue acusada de no garantizar la salud y la seguridad de su fuerza laboral en la planta en una medida razonablemente practicable. Se declaró culpable y se le impuso una multa de 1.012.500 dólares australianos y se le ordenó financiar la producción de un video educativo anónimo sobre el incidente. [89] [90] [87] [91]

En octubre de 2019, un empleado de Aghorn Operating Inc. en Odessa, Texas, y su esposa murieron debido a una falla en la bomba de agua. La bomba liberó agua producida con una alta concentración de sulfuro de hidrógeno. El trabajador murió mientras respondía a una llamada telefónica automatizada que había recibido alertándolo sobre una falla mecánica en la bomba, mientras que su esposa murió después de conducir hasta la instalación para ver cómo estaba. [92] Una investigación de la CSB citó prácticas de seguridad laxas en la instalación, como un procedimiento informal de bloqueo y etiquetado y un sistema de alerta de sulfuro de hidrógeno que no funcionaba. [93]

Suicidios

El gas, producido al mezclar ciertos ingredientes caseros, se utilizó en una ola de suicidios en 2008 en Japón. [94] La ola impulsó al personal del centro de prevención del suicidio de Tokio a establecer una línea directa especial durante la " Semana Dorada ", ya que recibieron un aumento de llamadas de personas que querían suicidarse durante las vacaciones anuales de mayo. [95]

A partir de 2010, este fenómeno ha ocurrido en varias ciudades de los EE. UU., lo que provocó advertencias a quienes llegan al lugar del suicidio. [96] [97] [98] [99] [100] Estos primeros intervinientes, como los trabajadores de los servicios de emergencia o los miembros de la familia, corren el riesgo de morir o sufrir lesiones por inhalación del gas o por incendio. [101] [102] Los gobiernos locales también han iniciado campañas para prevenir estos suicidios.

En 2020, la ingestión de H2S fue utilizada como método de suicidio por la luchadora profesional japonesa Hana Kimura . [103]

En 2024, Lucy-Bleu Knight, hijastra del famoso músico Slash , también recurrió a la ingestión de H2S para suicidarse. [104]

Sulfuro de hidrógeno en el medio natural

Microbiología: El ciclo del azufre

Un estanque drenado, que muestra la capa de lodo en el fondo; su color negro se debe a la presencia de sulfuros metálicos, resultado de reacciones con sulfuro de hidrógeno producido por bacterias.

El sulfuro de hidrógeno es un participante central en el ciclo del azufre , el ciclo biogeoquímico del azufre en la Tierra. [105]

En ausencia de oxígeno , las bacterias reductoras de azufre y de sulfato obtienen energía de la oxidación del hidrógeno o de las moléculas orgánicas mediante la reducción del azufre elemental o del sulfato a sulfuro de hidrógeno. Otras bacterias liberan sulfuro de hidrógeno a partir de aminoácidos que contienen azufre ; esto da lugar al olor a huevos podridos y contribuye al olor de las flatulencias .

A medida que la materia orgánica se descompone en condiciones de bajo oxígeno (o hipóxicas ) (como en pantanos, lagos eutróficos o zonas muertas de los océanos), las bacterias reductoras de sulfato utilizarán los sulfatos presentes en el agua para oxidar la materia orgánica, produciendo sulfuro de hidrógeno como desecho. Parte del sulfuro de hidrógeno reaccionará con los iones metálicos del agua para producir sulfuros metálicos, que no son solubles en agua. Estos sulfuros metálicos, como el sulfuro ferroso FeS, suelen ser negros o marrones, lo que da lugar al color oscuro del lodo .

Varios grupos de bacterias pueden utilizar sulfuro de hidrógeno como combustible, oxidándolo a azufre elemental o a sulfato mediante el uso de oxígeno disuelto, óxidos metálicos (por ejemplo, oxihidróxidos de hierro y óxidos de manganeso ) o nitrato como aceptores de electrones. [106]

Las bacterias púrpuras del azufre y las bacterias verdes del azufre utilizan sulfuro de hidrógeno como donante de electrones en la fotosíntesis , produciendo de esta manera azufre elemental. Este modo de fotosíntesis es más antiguo que el modo de las cianobacterias , las algas y las plantas , que utilizan agua como donante de electrones y liberan oxígeno.

La bioquímica del sulfuro de hidrógeno es una parte clave de la química del mundo de hierro y azufre . En este modelo del origen de la vida en la Tierra, se postula que el sulfuro de hidrógeno producido geológicamente es un donador de electrones que impulsa la reducción del dióxido de carbono. [107]

Animales

El sulfuro de hidrógeno es letal para la mayoría de los animales, pero unas pocas especies altamente especializadas ( extremófilos ) prosperan en hábitats ricos en este compuesto. [108]

En las profundidades marinas, los respiraderos hidrotermales y las filtraciones frías con altos niveles de sulfuro de hidrógeno son el hogar de una serie de formas de vida extremadamente especializadas, que van desde bacterias hasta peces. [ ¿Cuáles? ] [109] Debido a la ausencia de luz solar en estas profundidades, estos ecosistemas dependen de la quimiosíntesis en lugar de la fotosíntesis . [110]

Los manantiales de agua dulce ricos en sulfuro de hidrógeno albergan principalmente invertebrados, pero también incluyen una pequeña cantidad de peces: Cyprinodon bobmilleri (un pez cachorrito de México), Limia sulphurophila (un poecílido de la República Dominicana ), Gambusia eurystoma (un poecílido de México) y algunos Poecilia (poecílidos de México). [108] [111] Los invertebrados y microorganismos en algunos sistemas de cuevas, como la cueva Movile , están adaptados a altos niveles de sulfuro de hidrógeno. [112]

Aparición interestelar y planetaria

El sulfuro de hidrógeno se ha detectado a menudo en el medio interestelar. [113] También se encuentra en las nubes de los planetas de nuestro sistema solar. [114] [115]

Extinciones masivas

Una floración de sulfuro de hidrógeno (verde) que se extiende a lo largo de unos 150 km a lo largo de la costa de Namibia. A medida que el agua pobre en oxígeno llega a la costa, las bacterias en el sedimento rico en materia orgánica producen sulfuro de hidrógeno, que es tóxico para los peces.

El sulfuro de hidrógeno ha estado implicado en varias extinciones masivas que han ocurrido en el pasado de la Tierra. En particular, una acumulación de sulfuro de hidrógeno en la atmósfera puede haber causado, o al menos contribuido a, la extinción masiva del Pérmico-Triásico hace 252 millones de años. [116] [117] [118]

Los residuos orgánicos de estos límites de extinción indican que los océanos eran anóxicos (agotados de oxígeno) y tenían especies de plancton poco profundo que metabolizaban H 2 S . La formación de H 2 S puede haber sido iniciada por erupciones volcánicas masivas, que emitieron dióxido de carbono y metano a la atmósfera, lo que calentó los océanos, reduciendo su capacidad para absorber oxígeno que de otro modo oxidaría el H 2 S . Los mayores niveles de sulfuro de hidrógeno podrían haber matado plantas generadoras de oxígeno, así como agotado la capa de ozono, causando más estrés. Se han detectado pequeñas floraciones de H 2 S en tiempos modernos en el Mar Muerto y en el Océano Atlántico frente a la costa de Namibia . [116]

Véase también

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Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Sulfuro de hidrógeno .
  • Ficha internacional de seguridad química 0165
  • Documento de evaluación química internacional conciso 53
  • Inventario Nacional de Contaminantes - Hoja informativa sobre sulfuro de hidrógeno
  • Guía de bolsillo del NIOSH sobre peligros químicos
  • NACE (Asociación Nacional de Corrosión Epal)
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