ไฮโดรเจนซัลไฟด์

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ (อังกฤษ: hydrogen sulfide หรือ hydrogen sulphide) หรือ แก๊สไข่เน่า เป็นสารประกอบที่มีสูตรเคมีเป็น H2S ไม่มีสี, เป็นพิษ และเป็นแก๊สไวไฟ มีกลิ่นเน่าเหม็นคล้ายไข่เน่า[11] บ่อยครั้งเป็นผลจากแบคทีเรียย่อยสลายซัลไฟต์ในสารอนินทรีย์ในสภาวะขาดออกซิเจน เช่นใน หนองน้ำและท่อระบายน้ำ (การย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจน) นอกจากนั้นยังพบในแก๊สจากภูเขาไฟ ก๊าซธรรมชาติ และบ่อน้ำบางบ่อ กลิ่นของ H2S ไม่ใช่คุณสมบัติโดยทั่วไปของกำมะถัน ซึ่งในความจริงแล้วไม่มีกลิ่น

ไฮโดรเจนซัลไฟด์
Skeletal formula of hydrogen sulfide with two dimensions
Ball-and-stick model of hydrogen sulfide
Ball-and-stick model of hydrogen sulfide
เหลือง (บน): ซัลเฟอร์, ขาว (ล่าง): ไฮโดรเจน
Spacefill model of hydrogen sulfide
Spacefill model of hydrogen sulfide
ชื่อ
Systematic IUPAC name
Hydrogen sulfide[1]
ชื่ออื่น
  • Dihydrogen monosulfide
  • Sour gas
  • Dihydrogen sulfide
  • ก๊าซท่อระบายน้ำ
  • ก๊าซไข่เน่า
  • Sulfane
  • Sulfurated hydrogen
  • Sulfureted hydrogen
  • Sulfuretted hydrogen
  • Sulfur hydride
  • Hydrosulfuric acid
  • Hydrothionic acid
  • Thiohydroxic acid
  • Sulfhydric acid
เลขทะเบียน
3D model (JSmol)
3DMet
3535004
ChEBI
ChEMBL
เคมสไปเดอร์
ECHA InfoCard 100.029.070 แก้ไขสิ่งนี้ที่วิกิสนเทศ
EC Number
  • 231-977-3
303
KEGG
MeSH Hydrogen+sulfide
RTECS number
  • MX1225000
UNII
UN number 1053
  • InChI=1S/H2S/h1H2 checkY
    Key: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChI=1/H2S/h1H2
    Key: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYAJ
คุณสมบัติ
H2S
มวลโมเลกุล 34.08 g·mol−1
ลักษณะทางกายภาพ แก๊สไร้สี
กลิ่น เหม็นฉุนเหมือนไข่เน่า
ความหนาแน่น 1.539 g.L−1 (0°C)[2]
จุดหลอมเหลว −85.5[3] องศาเซลเซียส (−121.9 องศาฟาเรนไฮต์; 187.7 เคลวิน)
จุดเดือด −59.55[3] องศาเซลเซียส (−75.19 องศาฟาเรนไฮต์; 213.60 เคลวิน)
3.980 g dm−3 (ที่ 20 °C) [4]
ความดันไอ 1740 kPa (at 21 °C)
pKa 7.0[5][6]
กรด Sulfonium
เบส Bisulfide
−25.5·10−6 cm3/mol
1.000644 (0 °C)[2]
โครงสร้าง
C2v
โค้ง
0.97 D
อุณหเคมี
1.003 J K−1 g−1
Std molar
entropy
(S298)
206 J mol−1 K−1[7]
−21 kJ mol−1[7]
ความอันตราย
อาชีวอนามัยและความปลอดภัย (OHS/OSH):
อันตรายหลัก
ติดไฟและเป็นพิษสูง
GHS labelling:
The flame pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The skull-and-crossbones pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)The environment pictogram in the Globally Harmonized System of Classification and Labelling of Chemicals (GHS)
อันตราย
H220, H330, H400
P210, P260, P271, P273, P284, P304+P340, P310, P320, P377, P381, P391, P403, P403+P233, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)
NFPA 704 four-colored diamondHealth 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
จุดวาบไฟ −82.4 องศาเซลเซียส (−116.3 องศาฟาเรนไฮต์; 190.8 เคลวิน)[10]
232 องศาเซลเซียส (450 องศาฟาเรนไฮต์; 505 เคลวิน)
ขีดจำกัดการระเบิด 4.3–46%
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
  • 713 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง)
  • 673 ppm (หนูบ้าน, 1 ชั่วโมง)
  • 634 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง)
  • 444 ppm (หนู, 4 ชั่วโมง)[9]
  • 600 ppm (มนุษย์, 30 นาที)
  • 800 ppm (มนุษย์, 5 นาที)[9]
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)
C 20 ppm; 50 ppm [สูงสุด 10 นาที][8]
REL (Recommended)
C 10 ppm (15 mg/m3) [10 นาที][8]
IDLH (Immediate danger)
100 ppm[8]
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
hydrogen chalcogenidesที่เกี่ยวข้อง
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง
ฟอสฟีน
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa

คาร์ล วิลเฮ็ล์ม เชเลอ นักเคมีชาวสวีเดนเป็นผู้ค้นพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปี 1777

คุณสมบัติ แก้

ไฮโดรเจนซัลไฟด์หนาแน่นกว่าอากาศเล็กน้อย ส่วนผสมระหว่าง H2S กับอากาศ สามารถระเบิดได้ เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์เผาไหม้ในออกซิเจนจะให้เปลวไฟสีน้ำเงินและเกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ดังสมการ

2H2S + 3O2 → 2SO2 + 2H2O

โดยทั่วไปแล้วไฮโดรเจนซัลไฟด์มีฤทธิ์เป็นตัวรีดิวซ์ โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในสภาวะเบส ซึ่งจะอยู่ในรูป SH-

ในอุณหภูมิสูง หรือเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนซัลไฟด์สามารถทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดเป็นกำมะถันและน้ำดังสมการ

2H2S + SO2 → 3S + 2H2O

ปฏิกิริยาดังกล่าว ใช้ในกระบวนการเคลาส์ ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ในภาคอุตสากรรม

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ละลายน้ำได้เล็กน้อย และสามารถแสดงฤทธิ์เป็นกรดได้ (pKa = 6.9 ในสารละลาย 0.01-0.1M ที่ 18 °C) สารละลายของไฮโดรเจนซัลไฟด์ไม่มีสี แต่เมื่อถูกอากาศ จะถูกออกซิไดส์อย่างช้า ๆ เกิดความขุ่นจากกำมะถันซึ่งไม่ละลายน้ำ

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิดเกิดเป็นเกลือซัลไฟด์ ซึ่งมักเป็นสีดำและไม่ละลายน้ำ ดังนั้นจึงมักใช้กระดาษชุบเลด(II)แอซิเตตในการทดสอบไฮโดรเจนซัลไฟด์ การนำโลหะซัลไฟด์ไปใส่กรดมักเกิดแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์

การผลิต แก้

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ โดยทั่วไปแล้วผลิตโดยการแยกจากแก๊สธรรมชาติที่มี H2S ปน นอกจากนี้ยังอาจผลิตโดยปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับกำมะถันเหลวที่อุณหภูมิที่ 450 °C ซึ่งอาจใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นแหล่งคาร์บอนได้[12]

แบคทีเรียที่รีดิวซ์ซัลเฟตหรือซัลเฟอร์ สามารถสร้างพลังงานในสภาวะออกซิเจนต่ำโดยใช้ซัลเฟตหรือซัลเฟอร์เพื่อออกซิไดส์สารประกอบอินทรีย์ของไฮโดรเจน และเกิด H2S เป็นผลพลอยได้

วิธีการสังเคราะห์ปกติในห้องปฏิบัติการ ใช้ไอเอิร์น(II)ซัลไฟด์กับกรดแก่ ดังสมการ

FeS + 2 HCl → FeCl2 + H2S

ในการวิเคราะห์สารอนินทรีย์เชิงคุณภาพ สามารถใช้ไทโออะเซตาไมด์ในการผลิต H2S:

CH3C(S)NH2 + H2O → CH3C(O)NH2 + H2S

ซัลไฟด์ของธาตุโลหะและอโลหะหลายชนิด เช่น อะลูมิเนียมซัลไฟด์ ฟอสฟอรัสเพนตะซัลไฟด์ และซิลิคอนไดซัลไฟด์ เมื่อโดนน้ำแล้วจะให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์:

Al2S3 + 6 H2O → 3 H2S + 2 Al(OH)3

P4S10 + 16 H2O → 10 H2S + 4 H3PO4

SiS2 + 2 H2O → 2 H2S + SiO2

นอกจากนี้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ยังผลิตได้จากการให้ความร้อนกับกำมะถันกับสารอินทรีย์ หรือการรีดิวซ์สารอินทรีย์ที่มีกำมะถันด้วยไฮโดรเจน

การใช้งาน แก้

การผลิตกำมะถัน สารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถัน และซัลไฟด์ของโลหะแอลคาไล แก้

ประโยชน์สำคัญของไฮโดรเจนซัลไฟด์ คือการเป็นสารตั้งต้นในการผลิตธาตุกำมะถัน สารออร์กาโนซัลเฟอร์หลายชนิดก็ผลิตจากไฮโดรเจนซัลไฟด์ เช่น มีเทนไทออล อีเทนไทออล และกรดไทโอไกลโคลิก

เมื่อทำปฏิกิริยากับเบสของโลหะแอลคาไล ไฮโดรเจนซัลไฟด์จะเกิดเป็นเกลือไฮโดรซัลไฟด์และซัลไฟด์ตามลำดับ เช่น:

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

ซึ่ง NaSH และ Na2S มีประโยชน์ในอุตสาหกรรมกระดาษ โดยไปทำลายพันธะในเยื่อเคมีในกระบวนการคราฟท์

ในทางกลับกัน เกลือเหล่านี้สามารถเกิดปฏิกิริยากลับไปเป็นไฮโดรเจนซัลไฟด์ในกรดได้ จึงใช้เป็นแหล่งให้ไฮโดรเจนซัลไฟด์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์บางตัว

อ้างอิง แก้

  1. "Hydrogen Sulfide - PubChem Public Chemical Database". The PubChem Project. USA: National Center for Biotechnology Information.
  2. 2.0 2.1 Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
  3. 3.0 3.1 William M. Haynes (2016). CRC Handbook of Chemistry and Physics (97th ed.). Boca Raton: CRC Press. pp. 4–87. ISBN 978-1-4987-5429-3.
  4. "Hydrogen sulfide". pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (ภาษาอังกฤษ).
  5. Perrin, D.D. (1982). Ionisation Constants of Inorganic Acids and Bases in Aqueous Solution (2nd ed.). Oxford: Pergamon Press.
  6. Bruckenstein, S.; Kolthoff, I.M., in Kolthoff, I.M.; Elving, P.J. Treatise on Analytical Chemistry, Vol. 1, pt. 1; Wiley, NY, 1959, pp. 432–433.
  7. 7.0 7.1 Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles (6th ed.). Houghton Mifflin Company. p. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
  8. 8.0 8.1 8.2 NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0337". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  9. 9.0 9.1 "Hydrogen sulfide". Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
  10. "Hydrogen sulfide". npi.gov.au.
  11. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
  12. Francois Pouliquen; Claude Blanc; Emmanuel Arretz; Ives Labat; Jacques Tournier-Lasserve; Alain Ladousse; Jean Nougayrede; Gérard Savin; Raoul Ivaldi; Monique Nicolas; Jean Fialaire; René Millischer; Charles Azema; Lucien Espagno; Henri Hemmer; Jacques Perrot (200). "Hydrogen Sulfide". Ullmann's Encyclopedia of Chemical Industry. doi:10.1002/14356007.a13_467. ISBN 978-3527306732.

ข้อมูลเพิ่มเติม แก้

แหล่งข้อมูลอื่น แก้