Kalsiumsulfidi (CaS) – määritelmä, ominaisuudet ja reaktiot
Kalsiumsulfidi (CaS) – kattava määritelmä, fysikaaliset ominaisuudet, reagointikäyttäytyminen, veden kanssa hajoaminen sekä turvallisuus ja käyttötarkoitukset.
Kalsiumsulfidi on kemiallinen yhdiste, joka koostuu yhdestä kalsiumionista (Ca2+) ja yhdestä sulfidi-ionista (S2-). Sen kemiallinen kaava on CaS. Puhtaat kiteet ovat yleensä valkoisia tai värittömiä, ja yhdiste kiteytyy tyypillisesti kuutioiseen NaCl-tyyppiseen rakenteeseen.
Perusominaisuudet
CaS on ioniyhdiste, jonka moolimassa on noin 72,14 g·mol−1. Sen sulamispiste on noin 2 525 celsiusastetta (4 577 °F; 2 798 kelviniä). Kalsiumsulfidi ei ole stabiili vedessä: se hydrolysoituu veden kanssa muodostaen kalsiumhydroksidia ja rikkivetyä (H2S), joka on pistävän hajuinen ja myrkyllinen kaasu.
Valmistus ja esiintyminen
Teollisesti ja laboratoriossa CaS voidaan valmistaa korkeissa lämpötiloissa reagoimalla kalsium- tai kalsiumyhdisteitä rikin tai rikkiyhdisteiden kanssa tai sulattamalla kalsium- ja rikkipitoisia materiaaleja. Kalsiumsulfidi ei ole yleinen luonnossa vapaana mineraalina, mutta sulfideilla ja sulfaateilla on laaja esiintyminen erilaisissa geologisissa ympäristöissä.
Chemialliset reaktiot
Tyypillisiä CaS:n reaktioita ovat hydrolyysi ja reaktiot happojen kanssa:
- Hydrolyysi:
CaS + 2 H2O → Ca(OH)2 + H2S↑
Tämä reaktio selittää sen, miksi CaS hajoaa vedessä ja miksi kosteiden CaS-jauheiden yhteydessä voi vapautua hajultaan pistävää rikkivetyä.
- Reaktio happojen kanssa:
CaS + 2 HCl → CaCl2 + H2S↑
Koska sulfidi-ioni (S2−) on vahva nukleofiili, CaS toimii myös sulfidi-ionin lähteen erilaisissa synteesireaktioissa. Korkeissa lämpötiloissa ja tietyissä olosuhteissa yhdiste voi hapettua tai reagoida muihin epäpuhtauksiin.
Käyttö
Kalsiumsulfidia on käytetty historiallisesti fosforivalmisteiden ja eräiden pigmenttien valmistuksessa. Nykyään sitä käytetään pääasiassa teollisissa sovelluksissa, esimerkiksi kemianteollisuudessa sulfidi-ionin lähteenä ja joissain erikoissovelluksissa, joissa tarvitaan kalsiumia ja rikkiä sisältävää reaktiivista ainesta.
Turvallisuus ja käsittely
CaS voi aiheuttaa vaaratilanteita, koska se hydrolysoituessaan vapauttaa rikkivetyä (H2S), joka on myrkyllinen ja palava kaasu. Työskentelyssä kalsiumsulfidin kanssa on tärkeää pitää materiaali kuivana ja käyttää sopivia suojavarusteita (käsineet, silmäsuojaus ja tarvittaessa H2S-varoittimet ja paikalliset ilmanvaihtojärjestelmät). Jos CaS joutuu kosketuksiin veden tai happojen kanssa, varmista riittävä tuuletus ja vältä H2S-altistusta.
Yhteenvetona: kalsiumsulfidi on ioninen CaS-yhdiste, jonka kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet liittyvät sen sulfidi-ioniin. Se on korkean sulamispisteen aine, joka reagoi helposti veden ja happojen kanssa muodostaen myrkyllistä H2S-kaasua — siksi asianmukaiset turvallisuustoimenpiteet ovat välttämättömiä sen käsittelyssä.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on kalsiumsulfidi?
V: Kalsiumsulfidi on kemiallinen yhdiste, joka koostuu yhdestä kalsiumatomista ja yhdestä sulfidiatomista.
K: Mikä on kalsiumsulfidin kemiallinen kaava?
V: Kalsiumsulfidin kemiallinen kaava on CAS.
K: Millainen on kalsiumsulfidin fyysinen ulkonäkö?
V: Kalsiumsulfidi on väriltään valkoista ja muodostaa kuutioita.
K: Mikä on kalsiumsulfidin sulamispiste?
V: Kalsiumsulfidin sulamispiste on 2525 celsiusastetta (4577 °F; 2798 kelviniä).
K: Mitä tapahtuu, kun kalsiumsulfidi joutuu kosketuksiin veden kanssa?
V: Kalsiumsulfidi hajoaa joutuessaan kosketuksiin veden kanssa.
K: Liukeneeko kalsiumsulfidi veteen?
V: Ei, kalsiumsulfidi ei liukene veteen.
K: Mikä on kalsiumsulfidin merkitys?
V: Kalsiumsulfidia käytetään fosforisoivana aineena ja rikkivedyn valmistuksessa.
Etsiä