ไฮโดรเจนซัลไฟด์

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

ไฮโดรเจนซัลไฟด์

Ball-and-stick model of hydrogen sulfide เหลือง (บน): ซัลเฟอร์, ขาว (ล่าง): ไฮโดรเจน Spacefill model of hydrogen sulfide
ชื่อ
Systematic IUPAC name Hydrogen sulfide
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
เลขทะเบียน CAS	7783-06-4^Y
3D model (JSmol)	รูปภาพแบบโต้ตอบ
3DMet	B01206
Beilstein Reference	3535004
ChEBI	CHEBI:16136^Y
ChEMBL	ChEMBL1200739^N
เคมสไปเดอร์	391^Y
ECHA InfoCard	100.029.070
EC Number	231-977-3
Gmelin Reference	303
KEGG	C00283^Y
MeSH	Hydrogen+sulfide
ผับเคม CID	402
RTECS number	MX1225000
UNII	YY9FVM7NSN^Y
UN number	1053
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID4024149
InChI InChI=1S/H2S/h1H2^Y Key: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N^Y InChI=1/H2S/h1H2 Key: RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYAJ
SMILES S
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	H2S
มวลโมเลกุล	34.08 g·mol^−1
ลักษณะทางกายภาพ	แก๊สไร้สี
กลิ่น	เหม็นฉุนเหมือนไข่เน่า
ความหนาแน่น	1.539 g.L^−1 (0°C)
จุดหลอมเหลว	−85.5 องศาเซลเซียส (−121.9 องศาฟาเรนไฮต์; 187.7 เคลวิน)
จุดเดือด	−59.55 องศาเซลเซียส (−75.19 องศาฟาเรนไฮต์; 213.60 เคลวิน)
ละลายในน้ำ	3.980 g dm^−3 (ที่ 20 °C)
ความดันไอ	1740 kPa (at 21 °C)
pKa	7.0
กรด	Sulfonium
เบส	Bisulfide
Magnetic susceptibility (χ)	−25.5·10^−6 cm^3/mol
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.000644 (0 °C)
โครงสร้าง
กลุ่มจุด	C2v
รูปร่างโมเลกุล	โค้ง
Dipole moment	0.97 D
อุณหเคมี
ความจุความร้อน (C)	1.003 J K^−1 g^−1
Std molar entropy (S^⦵298)	206 J mol^−1 K^−1
Std enthalpy of formation (ΔfH^⦵298)	−21 kJ mol^−1
ความอันตราย
อาชีวอนามัยและความปลอดภัย (OHS/OSH):
อันตรายหลัก	ติดไฟและเป็นพิษสูง
GHS labelling:
Pictograms
Signal word	อันตราย
Hazard statements	H220, H330, H400
Precautionary statements	P210, P260, P271, P273, P284, P304+P340, P310, P320, P377, P381, P391, P403, P403+P233, P405, P501
NFPA 704 (fire diamond)	4 4 0
จุดวาบไฟ	−82.4 องศาเซลเซียส (−116.3 องศาฟาเรนไฮต์; 190.8 เคลวิน)
อุณหภูมิที่ ติดไฟได้เอง	232 องศาเซลเซียส (450 องศาฟาเรนไฮต์; 505 เคลวิน)
ขีดจำกัดการระเบิด	4.3–46%
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
LC50 (median concentration)	713 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง) 673 ppm (หนูบ้าน, 1 ชั่วโมง) 634 ppm (หนู, 1 ชั่วโมง) 444 ppm (หนู, 4 ชั่วโมง)
LCLo (lowest published)	600 ppm (มนุษย์, 30 นาที) 800 ppm (มนุษย์, 5 นาที)
NIOSH (US health exposure limits):
PEL (Permissible)	C 20 ppm; 50 ppm [สูงสุด 10 นาที]
REL (Recommended)	C 10 ppm (15 mg/m^3) [10 นาที]
IDLH (Immediate danger)	100 ppm
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
hydrogen chalcogenidesที่เกี่ยวข้อง	น้ำ Hydrogen selenide Hydrogen telluride Hydrogen polonide Hydrogen disulfide Sulfanyl
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	ฟอสฟีน
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

คาร์ล วิลเฮ็ล์ม เชเลอ นักเคมีชาวสวีเดนเป็นผู้ค้นพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปี 1777

คุณสมบัติ

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

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ทำปฏิกิริยากับโลหะหลายชนิดเกิดเป็นเกลือซัลไฟด์ ซึ่งมักเป็นสีดำและไม่ละลายน้ำ ดังนั้นจึงมักใช้กระดาษชุบเลด(II)แอซิเตตในการทดสอบไฮโดรเจนซัลไฟด์ การนำโลหะซัลไฟด์ไปใส่กรดมักเกิดแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์

การผลิต

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ โดยทั่วไปแล้วผลิตโดยการแยกจากแก๊สธรรมชาติที่มี H₂S ปน นอกจากนี้ยังอาจผลิตโดยปฏิกิริยาระหว่างไฮโดรเจนกับกำมะถันเหลวที่อุณหภูมิที่ 450 °C ซึ่งอาจใช้ไฮโดรคาร์บอนเป็นแหล่งคาร์บอนได้

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

การผลิตกำมะถัน สารประกอบอินทรีย์ที่มีกำมะถัน และซัลไฟด์ของโลหะแอลคาไล

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

1. "Hydrogen Sulfide - PubChem Public Chemical Database". The PubChem Project. USA: National Center for Biotechnology Information.
2. Patnaik, Pradyot (2002). Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049439-8.
3. 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. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles (6th ed.). Houghton Mifflin Company. p. A23. ISBN 978-0-618-94690-7.
8. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0337". National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH).
9. "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

• Committee on Medical and Biological Effects of Environmental Pollutants (1979). Hydrogen Sulfide. Baltimore: University Park Press. ISBN 978-0-8391-0127-7.
• Siefers, Andrea (2010). A novel and cost-effective hydrogen sulfide removal technology using tire derived rubber particles (วิทยานิพนธ์ MS). Iowa State University. สืบค้นเมื่อ 8 February 2013.

แหล่งข้อมูลอื่น

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับ ไฮโดรเจนซัลไฟด์