Персульфид водорода

Персульфи́д водоро́да (персульфа́н, персероводоро́д, дисероводоро́д) — неорганическое бинарное химическое соединение водорода и серы. Химическая формула ${\displaystyle {\mathsf {H_{2}S_{2}}}.}$

Персульфид водорода
Общие
Систематическое наименование	дисульфид диводорода, дисульфид водорода
Традиционные названия	персульфан, персероводород, дисероводород, двусернистый водород
Хим. формула	H2S2
Физические свойства
Состояние	жёлтая жидкость
Молярная масса	66,14 г/моль
Плотность	(при 25 °C) 1,3279 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	−89,6 °C
• кипения	(344 K, 159 °F) 70,7 °C
Классификация
Рег. номер CAS	13465-07-1
PubChem	108196
SMILES	SS
InChI	InChI=1S/H2S2/c1-2/h1-2H BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N
ChEBI	33114
ChemSpider	97274
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Физические свойства

Легкокипящая тяжёлая жидкость жёлтого цвета с неприятным запахом. Хорошо растворяет серу, не вступая с ней в реакцию.

Структура

Структура персероводорода аналогична перекиси водорода: два центральных атома серы и два внешних атома водорода. Связь в соединении H—S—S имеет почти стандартный двугранный угол в 90°.

Косой угол в молекуле H₂S₂ составляет 90,6°, по сравнению с 113,7° у H₂O₂. Длина связи между двумя атомами O—O, O—H, S—S и S—H равна 1,490, 0,970, 2,055 и 1,352 ангстрем соответственно^[1][2].

Синтез и реакции

Персульфид водорода может быть получен путём растворения полисульфидов щелочных или щёлочноземельных металлов в воде. При смешивании с концентрированной соляной кислотой при температуре от −15 °C жёлтое масло, состоящее из смеси полисульфанов (H₂S_x, где x > 1) будет оседать ниже водного слоя. Фракционированная конденсация этого масла позволит выделить персульфид водорода отдельно от других полисульфидов (в основном от трисульфида)^[3][4].

Персульфид водорода легко разлагается при температуре окружающей среды до сероводорода и серы^[4]:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}S_{2}\longrightarrow H_{2}S+S}}}$

В органической химии персульфид водорода добавляют в алкены, чтобы получить органические дисульфиды и тиолы^[5].

Квантовое туннелирование и его подавление в дисульфиде дейтерия

Дейтерированная форма дисульфида водорода DSSD имеет геометрию, подобную своему легководородному аналогу HSSH, но время туннелирования между левой и правой хиральными формами (энантиомерами) у неё больше, что делает дисульфид дейтерия удобным объектом для наблюдения квантового эффекта Зенона (подавления эволюции квантовой системы благодаря частому наблюдению). Трост и Хорнбергер^[6] показали, что изолированная молекула D₂S₂ должна спонтанно осциллировать между двумя хиральными формами с периодом 5,6 миллисекунды (частота 176 Гц), в то время как присутствие небольшого количества инертного гелия стабилизирует эти квантовые состояния, поскольку столкновения атомов гелия с молекулой можно представить как «наблюдение» текущей хиральности молекулы. Эти «наблюдения» подавляют спонтанную эволюцию одного хирального состояния в другое Архивная копия от 30 мая 2016 на Wayback Machine, если повторяются достаточно часто по сравнению с периодом осцилляций (в частности, при температуре 300 К давление гелия должно превышать 1,6×10⁻⁸ бар).

Влияние на здоровье

Персульфид водорода был описан как «имеющий раздражающий запах», который похож на камфору или хлориды серы (S₂Cl₂), вызывает «слезоточивость и жгучее ощущение в носу»^[4]. Если он присутствует в высокой концентрации, то может вызваться головокружение, дезориентация и в конечном счёте беспамятство^[7].

Примечания

1. Davies, D. W. Photoelectron spectra of hydrogen peroxide and hydrogen disulfide: ab initio calculations. — Chemical Physics Letters, 1974. — С. 520—522. — doi:10.1016/0009-2614(74)80093-X.
2. P. Lazzeretti и R. Zanasi. On the calculation of parity-violating energies in hydrogen peroxide and hydrogen disulfide molecules within the random-phase approximation. — Chemical Physics Letters, 1997. — Вып. 279. — С. 349—354. — doi:10.1016/S0009-2614(97)01060-9.
3. De, A. K. A Text Book of Inorganic Chemistry (неопр.). — ISBN 9788122413847.
4. Walton и Parson. Preparation and Properties of the Persulfides of Hydrogen. — J. Amer. Chem. Soc., 1921. — Вып. 43. — С. 2539—2548. — doi:10.1021/ja01445a008.
5. Hazardous Reagents Архивная копия от 28 апреля 2012 на Wayback Machine, Robinson Brothers
6. J. Trost and K. Hornberger. Hund’s Paradox and the Collisional Stabilization of Chiral Molecules // Phys. Rev. Lett.. — 2009. — Vol. 103. — P. 023202. — doi:10.1103/PhysRevLett.103.023202. — arXiv:0811.2140.
7. Stein, Wilkinson, G. Seminars in general adult psychiatry. — Royal College of Psychiatrists, 2007. — ISBN 9781904671442.