Sulfure d'hydrogène

Le sulfure d'hydrogène joue un rôle important en biologie. Il est produit par la dégradation des protéines contenant du soufre et est en grande partie responsable de l'odeur fétide des excréments et des gaz intestinaux, humains et animaux[14].

Il peut résulter de décomposition bactérienne de la matière organique dans des environnements pauvres en oxygène (méthanisation), ou de l'action des bactéries sulfato-réductrices.

La synthèse du sulfure d'hydrogène peut se réaliser en deux étapes :

• en mélangeant du soufre et de la limaille de fer, on réalise un brûlât dans un têt (production d'une fumerolle blanche et âcre), ce qui donne une sorte de caillou orangé (le sulfure de fer(II) (FeS) avec des traces grises (la limaille qui n'a pas réagi) ;
• en versant n'importe quel acide (de préférence de l'acide sulfurique, mais c'est l'ion hydronium qu'on fait réagir) sur le sulfure de fer obtenu à la première étape, il se produit immédiatement un dégagement intense de sulfure d'hydrogène bien reconnaissable à son odeur qualifiée dans les manuels scolaires de « nauséabonde », qui est celle de l'œuf pourri.

On peut également faire réagir du sulfure d'aluminium Al₂S₃ avec de l'eau, ce qui produit, en plus du H₂S, de l'hydroxyde d'aluminium.

Le sulfure d'hydrogène est naturellement présent dans le pétrole, le gaz naturel, les gaz volcaniques et les sources chaudes. Il peut également provenir de nombreuses activités industrielles.

Les premiers gaz d'éclairage s'avèrent être un mélange redoutable d'hydrogène, de monoxyde de carbone et de sulfure d'hydrogène. Non content de dégager une odeur désagréable d'œuf pourri, le sulfure d'hydrogène ou son produit de combustion le dioxyde de soufre (SO₂) attaquent les métaux et les noircissent ; les peintures contenant de la cérusite (PbCO₃) sont ainsi altérées. Dans les théâtres où le gaz de houille est utilisé, il flétrit toutes les peintures, et peut dans le cours d'une année, détruire toutes les décorations et les ornements les plus coûteux[15] ; dans les magasins ou bibliothèques, on signale des effets corrosifs sur les tissus, les reliures ainsi que sur les couleurs[16]. En 1860, le London Gaz Act fixe des taux limites de sulfure d'hydrogène qu'il fallut relever, les compagnies n'arrivant pas à les atteindre[17].

Le sulfure d'hydrogène est produit par de nombreuses industries, par exemple dans la transformation des produits alimentaires, le traitement des eaux usées, les hauts fourneaux, la papeterie, la tannerie, le raffinage du pétrole. Il est également présent dans le gaz naturel et le pétrole, desquels il est généralement retiré industriellement avant leur traitement.

En chimie organique, le sulfure d'hydrogène peut être utilisé pour produire des composés organosulfurés tels que le méthanethiol, l'éthanethiol ou encore l'acide thioglycolique.

Il réagit avec les métaux alcalins pour donner des hydrosulfures et des sulfures alcalins, tels que l'hydrosulfure de sodium NaHS et le sulfure de sodium Na₂S, qui sont utilisés dans la dégradation des biopolymères. D'une manière générale, le sulfure d'hydrogène réagit avec les métaux pour donner le sulfure métallique correspondant. Cette propriété est mise à profit dans le traitement de gaz ou d'eau contaminés par le sulfure d'hydrogène. La purification de minerais métalliques par flottation, les poudres minérales sont souvent traitées au sulfure d'hydrogène pour accroître la séparation. Les pièces métalliques peuvent également être passivées au sulfure d'hydrogène.

Les catalyseurs utilisés en hydrodésulfuration sont couramment activés par le sulfure d'hydrogène, et ce dernier modifie également le comportement des catalyseurs métalliques utilisés dans d'autres équipements d'une raffinerie.

En chimie analytique, il a joué un rôle important pendant plus d'un siècle pour caractériser les ions métalliques en analyse qualitative non-organique. Dans ce type d'analyses, les ions de métaux lourds (et de non-métaux), tels que Pb²⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, ou As³⁺, en solution précipitent en présence d'H₂S. Les composants des précipités qui en résultent se dissolvent à nouveau sélectivement.

À l'échelle du laboratoire, le thioacétamide a supplanté le sulfure d'hydrogène comme source d'ions sulfure.

Le sulfure d'hydrogène est utilisé pour séparer l'eau lourde D₂O de l'eau normale par le procédé de Girdler.

Le coup de plomb des vidangeurs dont on rencontre la description dans des manuels de médecine du XVIII^e siècle et du XIX^e siècle n'est autre qu'une asphyxie au sulfure d'hydrogène. Les fosses d'aisances maintenues closes sont alors le siège de décompositions et de fermentations anaérobies qui génèrent le dangereux gaz[19] qui causait quelquefois la mort des ouvriers vidangeurs ou d'autres personnes qui approchaient de trop près des fosses[20]. En attendant qu'on en connaisse la nature, à partir du XIX^e siècle, le gaz qui s'échappe des fosses prend les noms de « vapeur méphitique », « plomb », « mofette» (de même racine que méphitique), « moufette » (avant les mammifères réputés pour leurs sécrétions) et on désignait par « fosse empoisonnée » ou « fosse plombée », les fosses qui renfermaient l'air pestilentiel pendant ou après sa vidange. Le nom de « plomb » provenait du fait que l'asphyxie consécutive à l'exposition « aux gaz méphitiques » des fosses s'accompagnait d'un sentiment d’oppression, comme un poids énorme qui comprimerait la poitrine. Les pathologies associées au sulfure d'hydrogène sont décrites avec beaucoup de détails[21]. Le coup de plomb correspond à une intoxication suraiguë — H₂S supérieur à 700 ppm —, perte subite de conscience, quelques convulsions et dilatation pupillaire[19]. Des précautions sont à prendre pour les égoutiers qui sont aussi susceptibles d'être exposés au H₂S[22]. Le 31 mars 2021, huit hommes sont morts intoxiqués par ce gaz dans la fosse septique d'une prison en Algérie[23].

Le sulfure d'hydrogène est considéré comme un poison à large spectre. Il peut donc empoisonner différents organes. L'inhalation prolongée de sulfure d'hydrogène peut causer la dégénérescence du nerf olfactif et provoquer la mort juste après quelques mouvements respiratoires. L'inhalation du gaz, même en quantité relativement faible, peut entraîner une perte de connaissance. À partir d'un faible seuil, l'exposition à l'hydrogène de sulfure entraîne une paralysie olfactive, et il est conseillé de ne pas se fier à son odorat pour déceler des teneurs supérieures à 10 ppm[24].

L'exposition à des concentrations inférieures peut avoir comme conséquence des irritations des yeux, de la gorge, une toux douloureuse, un souffle court et un épanchement de fluide dans les poumons. Ces symptômes disparaissent habituellement en quelques semaines. L'exposition à long terme à de faibles concentrations peut avoir pour conséquence : fatigue, perte d'appétit, maux de tête, irritabilité, pertes de mémoire et vertiges.

Dans certaines conditions, une production endogène de H₂S est possible dans l'intestin (ainsi que d'amines, phénols, indoles, thiols, CO₂, H₂) par les bactéries intestinales ; ces métabolites sont tous toxiques et pourraient jouer un rôle dans certaines maladies intestinales[25].

Les études sur des animaux ont prouvé que les porcs ayant mangé de la nourriture contenant du sulfure d'hydrogène ont eu des diarrhées après quelques jours et une perte de poids après environ 105 jours.

En 2005, Mark Roth, biochimiste de l'Université de Washington à Seattle, a montré que des souris inhalant durant quelques minutes une faible dose de sulfure d'hydrogène (80 ppm) perdent connaissance et sont plongées dans un état de vie suspendue[26], leur température chute de 37 à 25 °C environ[27] et leur respiration est ralentie (de 120 à moins de 10 respirations par minute). Leur métabolisme est ralenti et leurs cellules consomment alors moins d'oxygène. Après six heures, les souris ont été réexposées à un air normal et se sont réveillées en bonne santé. Dans ce cas, les chercheurs n'ont noté aucun effet secondaire évident. Cela laisse penser « qu'il est possible de baisser le niveau métabolique à la demande » selon Roth, qui ajoute que bien que ces découvertes puissent avoir des implications dans le domaine de l'exploration spatiale, son équipe travaille d'abord sur des débouchés médicaux[28].

Ce pourrait aussi être un moyen de limiter les effets de stress oxydant induit par les radiations lors de vols spatiaux longs[29]. Les blindages anti-rayonnement cosmique sont lourds et couteux, aussi recherche-t-on des alternatives chimiques et biologiques[29]. Des gaz médicaux radioprotecteurs pouvant piéger les radicaux libres sont une piste (le CO, H₂, NO, et le gaz H₂S sont étudiés dans cet espoir, visant aussi à limiter des maladies impliquant le stress oxydatif (maladies cardiovasculaires ou inflammatoire chronique, hypertension, ischémie, cancer, maladie de Parkinson, maladie d'Alzheimer, cataractes, et vieillissement)[29]. Le traitement pourrait passer par l'inhalation de mélanges gazeux ou par l'ingestion d'eau avec des gaz dissous[29].

Peuplée de créatures essentiellement reptiliennes, la Terre connait un bouleversement majeur dû à un réchauffement climatique il y a 250 Ma. Ce réchauffement de l'atmosphère provoque le ralentissement, voire l'arrêt total des courants océaniques qui sont alimentés par la descente en profondeur de l'eau froide aux pôles. L'arrêt des courants océaniques a pour conséquence essentielle la stagnation des océans. Puisque ces courants apportent de l'oxygène et des nutriments nécessaires à la vie marine, la plupart des créatures marines meurent et tombent au fond des océans. La décomposition de ces animaux morts dégage d'énormes quantités de sulfure d'hydrogène qui remontent à la surface et viennent empoisonner l'atmosphère. Les animaux terrestres sont donc affectés et sont aussi décimés. Cette période de la vie terrestre est nommée extinction du Permien. Malgré tout, les causes menant à l'extinction permo-triasique restent mal définies. L'explication du sulfure d'hydrogène reste une hypothèse à corréler à d'autres.

Le 10 novembre 2014, à Moscou, le dysfonctionnement d'un filtre dans une raffinerie de Gazprom a provoqué une forte concentration de gaz dans l'atmosphère, six fois supérieure à la norme[36] - [37]. Un épais nuage a enveloppé la ville. Les autorités ont demandé aux habitants de fermer leurs portes et leurs fenêtres pour se prémunir des odeurs désagréables.