Hydrogensulfid

Hydrogensulfid (H2S) er ein fargelaus, giftig og brannfarleg gass ved romtemperatur med ei karakteristisk, stikkande lukt av rotna egg.

Hydrogensulfid
Kjemisk formel	H₂S
Atommasse	33,987721 atommasseeining
Eigenskapar
Smeltepunkt	−82,9
Kokepunkt	−61,8
LD50	713 ppm (rotte 1 time)
Smiles-notasjon	[H]S[H]
CAS-nummer	7783-06-4
SI-einingar & STP er brukt om inkje anna er oppgjeve

Førekomst

Gassen blir danna ved anaerob bakteriell nedbryting av svovelhaldige organiske samband, eller ved reduksjon med sulfat. Døme der gassen kan bli danna er i tankanlegg som septiktankar, og i slamsamlingar. Han kan òg ofte dannast i fiskebåtar ved utilstrekkeleg nedkjøling av industrifisk. Gassen blir òg danna i stilleståande vatn, som ved myr- og sump-område, og blir difor ofte kalla sumpgass. Han finst naturleg i råolje og naturgass, og ved oljeboring kan han vera eit stort problem. Han dannar likevel raskt andre samband då han er reaktivt og lausleg i vatn. Reaksjonen med vatn er:

H₂S 4 H₂O ⇒ H₂SO₄ 4 H_2(g)

der

• H₂SO₄ er svovelsyre, som er ei sterk syre. I konsentrert væskefase er ho tjuktflytande og oljeaktig. I gassfase er ho luktfri og uten farge.
• H_2(g) er hydrogen i gassfase.

Syrer og salt

Svovelsyre (H₂SO₄ ) fortynna med vatn (H₂O) er et svak toprotisk syre. Utviklinga er:

H₂SO₄ H₂O ⇆ HSO₄ H₃O

HSO₄ H₂O ⇆ SO₄²⁻ H₃O

der:

• HSO₄ er hydrogensulfat.
• H₃O er eit hydronium-ion.

Den første likevekta er forskoven heilt til høgre, men ikkje den andre.

Salta blir kalla sulfid. Desse er ofte tungtløyselege. Hydrogensulfid dannar to rekkjer salt, normale sulfid og hydrogensulfid. Døme er natriumsulfid Na₂S og natriumhydrogensulfid NaHS.

Industriell bruk

H₂S blir brukt i produksjon av svovel og svovelsyre, ved framstilling av tungtvatn og innan analytisk kjemi. Stoffet inngår òg i produksjon av rayon, cellofan, papirmasse, plast, stål, gummi og ved garving av lêr.

Helseeffektar ved eksponering

Høgt innhald av H₂S i lufta kan vera gassen døyeleg.

Ved konsentrasjonar over 100 ppm blir luktesansen lamma slik at lukt og irritasjon ikkje er pålitelege vern mot eit helseskadelig nivå.

H₂S blir hovudsakleg teken opp gjennom innanding, og gassen er giftig ettersom han hindrar kroppen frå å utnytta oksygen. H₂S er ein rasktvirkende gift og kan opplevast som irriterande sjølv i låge konsentrasjonar. H₂S blir raskt utskild frå organismen og samlar seg ikkje opp i kroppen.

Det kan oppstå irritasjon og betennelsesreaksjonar ved låge konsentrasjonar (under 10 ppm). Vedvarande eksponering kan gje såkalla «gassauge» med kløe, irritasjon og tåreflaum. Det kan oppstå permanente skadar, men symptoma forsvinn gjerne når eksponeringa opphøyrer. Luktubehag oppstår ved ein konsentrasjon på 0,13-30 ppm. Ved 50 ppm H₂S kan det inntre markert tørrheit og irritasjon av nase og hals. Vedvarande eksponering kan forårsaka rennande nase, hosta, håsheit, pustevanskar og kjemisk lungebetennelse. Ein konsentrasjon på 200-250 ppm kan gje alvorleg irritasjon og etter kvart inntrer systematiske symptom som nemnt over. Vedvarande eksponering kan medføra lungeødem og eventuelt død etter ei eksponering på 4-8 timar. Ved 300-500 ppm opptrer dei same symptoma som nemnt over, men raskare og meir alvorleg. Døden inntrer etter 1-4 timar ved 300 ppm og etter ½-1 time ved 500 ppm. Høge konsentrasjonar av H₂S-damp kan verka irriterande på huda.

Moglegvis kan langvarig eksponering for H₂S gje varig skade i nervesystemet. Verknaden av H₂S ved dei ulike konsentrasjonsnivåa er avhengig av eksponeringstida og om det finst ei einskild kortvarig eksponering eller gjentekne kortvarige eksponeringar. Fleire undersøkingar tyder på at gjentekne kortvarige høge eksponeringar er alvorlegare enn kronisk låg eksponering. I avløpsverksemda har undersøkingar vist at ein har jamt over låg eksponering for H₂S (ofte < 1 ppm) samstundes som ein har sporadisk høgare eksponeringar knytt til spesielle arbeidsprosessar. Desse prosessavhengige toppeksponeringane vil difor vera av tyding.

Arbeidstilsynet sine normer for ureining i arbeidsatmosfære er 10 ppm og 15 mg/m³ (takverdi).

Nedbryting av konstruksjonar

Hydrogensulfid sjølv i små konsentrasjonar kan påverka utmattingslevetida på sveisar i stål. Fleire testresultat tilseier at utmattingslevetida kan bli betydeleg redusert. Fenomenet er nært knytt til effekten av fri hydrogen. Sjøvatn i tillegg til H₂S vil redusera levetida ytterlegare. Ein kortvarig påverknad av H₂S ser derimot ikkje ut til å ha negative effektar. Fritt hydrogen vil auka sprekkdanninga for korrosjonsbeskytta konstruksjonar. Særleg for høgfast stål og høge belastningar vil sterk grad av katodisk vern kunna gje redusert levetid. Hydrogenatoma vil gjera materialet meir sprøtt fordi atoma vil samla seg der spenningane er størst, og gjera materialet lokalt sprøtt. Konstruksjonar som er utsette for H₂S har større tilgang på hydrogenatom enn normalt.

Det er teke opp mange eldre ankerkjettingar frå flytande produksjonsplattformar til havs (FPSO-ar). Mange av kjettingane har omfattande gropkorrosjon, som er forårsaka av bakteriar som lever på havbotnen utan tilgjang på oksygen, og som produserer syrer. Dei blir kalla sulfatreduserande bakteriar (SRB), og prosessen er kjend som mikrobiologisk indusert korrosjon (MIC). I fleire tilfelle er det gjort omfattande testing og samanlikningar med ny kjetting. Testane viser at korrosjonen reduserer utmattingslevetida betydeleg.

Det blir rutinemessig måla H₂S i lagercellene på betongplattformar. Konsentrasjonen av H₂S i lagercellene (opp til 4000 ppm) er målt til vesentleg større enn i brønnstraumen (300-400 ppm). Gass blir laga av bakteriar, og dei produserer truleg gassen i lagercellene i overgangen mellom vatn og olje. H2S-gass frå bakteriar er òg knytt til produksjon av syrer. Syrene kan angripa stålkonstruksjonar og -utstyr, og frå kloakkleidningar veit ein at slike syrer òg øydelegg betong.

Kjelder

• Denne artikkelen bygger på «Hydrogensulfid» frå Wikipedia på bokmål, den 16. august 2021.