ไฮโดรเจนโบรไมด์

ไฮโดรเจนโบรไมด์ (อังกฤษ: hydrogen bromide) มีสูตรเคมีว่า HBr เป็นสารประกอบอนินทรีย์ชนิดหนึ่ง ซึ่งโมเลกุลประกอบขึ้นจากธาตุสองตัว ได้แก่ ไฮโดรเจน และโบรมีน ไฮโดรเจนโบรไมด์มีสถานะเป็นแก๊สที่ภาวะมาตรฐาน และเมื่อนำไปผสมน้ำจะได้เป็นกรดไฮโดรโบรมิก ในทางกลับกันเราสามารถสกัดเอาไฮโดรเจนโบรไมด์ออกจากสารละลายดังกล่าวได้ โดยการเติมตัวดูดความชื้น (dehydration agent) เพื่อไล่น้ำออก แต่ไม่สามารถแยกได้โดยการกลั่น ถือได้ว่าไฮโดรเจนโบรไมด์และกรดไฮโดรโบมิกมีความสัมพันธ์กัน แต่ไม่ใช่สารชนิดเดียวกัน ซึ่งในบางครั้งนักเคมีอาจใช้สูตร "HBr" แทนกรดไฮโดรโบมิก พร้อมทั้งเป็นที่เข้าใจกันในหมู่นักเคมีส่วนใหญ่ แต่อาจทำให้บุคคลทั่วไปเกิดความเข้าใจผิดหรือสับสนระหว่างสารสองชนิดนี้ได้

ไฮโดรเจนโบรไมด์ hydrogen bromide
ชื่อพิเศษที่ IUPAC กำหนด ไฮโดรเจนโบรไมด์ (hydrogen bromide)
ชื่อเรียกตามระบบ	โบรเมน (bromane)
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	[10035-10-6]^[CAS]
PubChem	260
EC number	233-113-0
UN number	1048
KEGG	C13645
MeSH	Hydrobromic+Acid
ChEBI	47266
RTECS number	MW3850000
SMILES	Br
Beilstein Reference	3587158
ChemSpider ID	255
คุณสมบัติ
สูตรโมเลกุล	HBr
มวลโมเลกุล	80.91 g mol^−1
ลักษณะทางกายภาพ	สถานะแก๊ส ไม่มีสี
กลิ่น	กลิ่นฉุน
ความหนาแน่น	3.307 g/dm^3
จุดหลอมเหลว	-86.9 °C, 186 K, -124 °F
จุดเดือด	-66.8 °C, 206 K, -88 °F
ความสามารถละลายได้ ใน น้ำ	221 g/100 mL (0 °C) 204 g/100 mL (15 °C) 193 g/100 mL (20 °C) 130 g/100 mL (100 °C)
ความสามารถละลายได้	ละลายได้ในแอลกอฮอล์ ตัวทำละลายอินทรีย์
ความดันไอ	2.308 MPa (ที่ 21 °C)
pKa	~–9
Basicity (pKb)	~23
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.325
โครงสร้าง
รูปร่างโมเลกุล	เส้นตรง
Dipole moment	820 mD
อุณหเคมี
Std enthalpy of formation ΔfH^o298	-36.45--36.13 kJ mol^-1
Standard molar entropy S^o298	198.696-198.704 J K^-1 mol^-1
ความจุความร้อนจำเพาะ	350.7 mJ K^-1 g^-1
ความอันตราย
MSDS	hazard.com physchem.ox.ac.uk
GHS pictograms
การจำแนกของ EU	สารกัดกร่อน (C)
EU Index	035-002-00-0
NFPA 704	0 3 0
R-phrases	R35, R37
S-phrases	(S1/2), S7/9, S26, S45
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa
สถานีย่อย:เคมี

ประวัติ

นักเคมีชาวฝรั่งเศส อ็องตวน เฌโรม บาลาร์ (Antoine-Jérôme Balard) ผู้ค้นพบธาตุโบรมีนในดินโป่งใกล้เมืองมงเปอลีเย เคยทำการศึกษาไฮโดรเจนโบรไมด์และสังเคราะห์ได้สำเร็จ

คุณสมบัติ

ที่อุณหภูมิห้อง ไฮโดรเจนโบรไมด์มีสถานะเป็นแก๊สไม่ไวไฟ มีกลิ่นฉุน มีความเสถียร เมื่อกระจายในอากาศชื้นจะกลายเป็นควันเนื่องจากทำปฏิกิริยากับไอน้ำกลายเป็นกรดไฮโดรโบรมิก ไฮโดรเจนโบรไมด์ละลายได้ดีในน้ำ ซึ่งได้ผลิตภัณฑ์เป็นกรดไฮโดรโบรมิก โดยสารละลายจะอิ่มตัวเมื่อมีปริมาณ HBr ในน้ำที่ 68.85% ที่อุณหภูมิห้อง นอกจากนี้ไฮโดรเจนโบรไมด์ยังมีฤทธิ์กัดกร่อน สารที่ควรหลีกเลี่ยงได้แก่ สารออกซิไดซ์ โลหะ และอัลคาไล

ประโยชน์

ใช้ในการวิเคราะห์ธาตุปรอท ใช้ในการผลิตสารซีเซียม ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และโบรไมด์ ใช้ละลายแร่ และเร่งปฏิกิริยาแอลคิลเลชัน (alkylation)

การสังเคราะห์สาร

ในกระบวนการสังเคราะห์สารเคมี ไฮโดรเจนโบรไมด์มีประโยชน์ในหลายด้าน ตัวอย่างเช่น

ใช้ทำปฏิกิริยากับแอลกอฮอล์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์เป็นแอลคิลโบรไมด์ ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {ROH+HBr\longrightarrow RBr+H_{2}O} }$ 

ใช้ทำปฏิกิริยากับแอลคีน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นโบรโมแอลแคน

${\displaystyle \mathrm {RCH{=}CH_{2}+HBr\longrightarrow RCH(Br){-}CH_{3}} }$ 

ใช้ทำปฏิกิริยากับแอลไคน์ ได้ผลิตภัณฑ์เป็นโบรโมแอลคีน

${\displaystyle \mathrm {RC{\equiv }CH+HBr\longrightarrow RC(Br){=}CH_{2}} }$ 

ใช้ทำปฏิกิริยากับแฮโลแอลคีน ได้ผลิตภัณฑ์เป็นไดแฮโลแอลเคนแบบ geminal ซึ่งปฏิกิริยานี้เป็นไปตามกฎของมาร์คอฟนิคอฟ (Markovnikov's rule) มีสมการดังนี้

${\displaystyle \mathrm {RC(Br){=}CH_{2}+HBr\longrightarrow RC(Br_{2}){-}CH_{3}} }$ 

นอกจากนี้แล้ว ไฮโดรเจนโบรไมด์ยังเป็นตัวเร่งให้กับปฏิกิริยาของสารอินทรีย์อีกมากมาย

การเตรียม

ในภาคอุตสาหกรรม

ไฮโดรเจนโบรไมด์ (เช่นเดียวกับกรดไฮโดรโบรมิก) ถูกผลิตขึ้นในปริมาณน้อยกว่ามากเมื่อเทียบกับไฮโดรเจนคลอไรด์ (และกรดไฮโดรคลอริก) สำหรับการเตรียมขั้นต้น ไฮโดรเจนและโบรมีนจะรวมตัวเป็นไฮโดรเจนโบรไมด์ ที่อุณหภูมิระหว่าง 200–400 °C และมักใช้ธาตุแพลตินัมหรือแร่ใยหินเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา

ในห้องปฏิบัติการ

เราสามารถสังเคราะห์ไฮโดรเจนโบรไมด์ได้หลายวิธีในห้องทดลอง เช่น โดยการกลั่นสารละลายโซเดียมโบรไมด์หรือโพแทสเซียมโบรไมด์ กับกรดฟอสฟอริกหรือกรดซัลฟิวริกเจือจาง ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {2\ KBr+H_{2}SO_{4}\longrightarrow K_{2}SO_{4}+2\ HBr} }$ 

แต่ถ้าใช้กรดซัลฟิวริกเข้มข้น จะไม่เกิดผลิตภัณฑ์เป็นไฮโดรเจนโบรไมด์ เนื่องจากสารดังกล่าวจะถูกออกซิไดซ์กลายเป็นแก๊สโบรมีนแทน ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {2\ HBr+H_{2}SO_{4}\longrightarrow Br_{2}+SO_{2}+2\ H_{2}O} }$ 

การสังเคราะห์ด้วยวิธีอื่น ๆ เช่น นำโบรมีนทำปฏิกิริยากับฟอสฟอรัสและน้ำ หรือโบรมีนทำปฏิกิริยากับกำมะถันและน้ำก็ได้เช่นเดียวกัน ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {2\ Br_{2}+S+2\ H_{2}O\longrightarrow 4\ HBr+SO_{2}} }$ 

หรืออาจเตรียมได้โดยให้เตตระลิน (1,2,3,4-เตตระไฮโดรแนฟทาลีน) เกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชัน (bromination, ปฏิกิริยาแทนที่ด้วยโบรมีน) ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {C_{10}H_{12}+4\ Br_{2}\longrightarrow C_{10}H_{8}Br_{4}+4\ HBr} }$ 

นอกจากเตตระลินแล้ว ยังสามารถนำโทลูอีนมาทำให้เกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชันได้อีกด้วย ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นเบนซิลโบรไมด์และไฮโดรเจนโบรไมด์ ดังนี้

 

หรือ ทำให้โบรมีนถูกรีดิวซ์ด้วยกรดฟอสฟอรัส ดังสมการ

${\displaystyle \mathrm {Br_{2}+H_{3}PO_{3}+H_{2}O\longrightarrow H_{3}PO_{4}+2\ HBr} }$ 

ไฮโดรเจนโบรไมด์ที่ผลิตได้จากปฏิกิริยาข้างต้นทั้งหมดอาจมี Br₂ ปนเปื้อนได้ ซึ่งสามารถแยกออกได้โดยนำแก๊สไฮโดรเจนโบรไมด์ผ่านตัวกลึงทองแดง (Copper turnings) หรือผ่านฟีนอล

อันตรายต่อสุขภาพ

เมื่อหายใจเอาแก๊สไฮโดรเจนโบรไมด์เข้าไป ไอระเหยของสารจะทำให้เกิดอาการระคายเคืองอย่างรุนแรง อาจเป็นสาเหตุทำให้ระบบทางเดินหายใจและปอดถูกทำลาย เมื่อสัมผัสทางผิวหนัง จะทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรง เมื่อสัมผัสดวงตา จะทำให้เกิดการระคายเคืองตา ตาแดง และทำให้การมองเห็นไม่ชัดเจน ไฮโดรเจนโบรไมด์ไม่เป็นสารก่อมะเร็งตามบัญชีรายชื่อของ IARC, NTP และ OSHA

การปฐมพยาบาล

ถ้าหายใจเข้าไปให้เคลื่อนย้ายผู้ป่วยออกไปที่ที่มีอากาศบริสุทธิ์ ถ้าผู้ป่วยหยุดหายใจ ให้ช่วยผายปอด แล้วนำไปพบแพทย์ หากรับประทานเข้าไป อย่ากระตุ้นทำให้เกิดการอาเจียน หากสัมผัสผิวหนังหรือดวงตา ให้ล้างผิวหนังหรือดวงตาด้วยน้ำปริมาณมาก ๆ อย่างน้อย 15 นาที

อ้างอิง

1. "Hydrobromic Acid - Compound Summary". PubChem Compound. USA: National Center for Biotechnology Information. 16 September 2004. Identification and Related Records.
2. Perrin, D. D. Dissociation constants of inorganic acids and bases in aqueous solution. Butterworths, London, 1969.
3. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN 0-618-94690-X.
4. ศูนย์ข้อมูลวัตถุอันตรายและเคมีภัณฑ์, กรมควบคุมมลพิษ
5. ฐานข้อมูลโรคที่เกี่ยวข้องกับการทำงานและสารเคมี, ฐานความรู้เรื่องความปลอดภัยด้านสารเคมี
6. Hercouet, A.;LeCorre, M. (1988) Triphenylphosphonium bromide: A convenient and quantitative source of gaseous hydrogen bromide. Synthesis, 157-158.
7. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements; Butterworth-Heineman: Oxford, Great Britain; 1997; pp. 809-812.
8. Carlin, William W. U.S. Patent 4,147,601, April 3, 1979
9. Vollhardt, K. P. C.; Schore, N. E. Organic Chemistry: Structure and Function; 4th Ed.; W. H. Freeman and Company: New York, NY; 2003.
10. Ruhoff, J. R.; Burnett, R. E.; Reid, E. E. "Hydrogen Bromide (Anhydrous)" Organic Syntheses, Vol. 15, p.35 (Coll. Vol. 2, p.338).
11. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
12. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
13. WebElements: Hydrogen Bromide

0