ไฮโดรเจนซัลไฟด์

บทความนี้มีเนื้อหาที่สั้นมาก ต้องการเพิ่มเติมเนื้อหาหรือพิจารณารวมเข้ากับบทความอื่นแทน

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
ชื่อตาม IUPAC	Hydrogen sulfide, sulfane
ชื่ออื่น	Sulfuretted hydrogen; sulfane; Hydrogen Sulfide; sulfur hydride; sulfurated hydrogen; hydrosulfuric acid; ก๊าซท่อระบายน้ำ; stink damp; ก๊าซไข่เน่า; สารกำมะถัน
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	[7783-06-4]^[CAS]
PubChem	402
EC number	231-977-3
UN number	1053
RTECS number	MX1225000
ChemSpider ID	391
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	H2S
มวลต่อหนึ่งโมล	34.082 g/mol
ลักษณะทางกายภาพ	Colorless gas.
ความหนาแน่น	1.363 g/L, gas.
จุดหลอมเหลว	-82.30 °C (190.85 K)
จุดเดือด	-60.28 °C (212.87 K)
ความสามารถละลายได้ ใน น้ำ	0.4 g/100 mL (20 °C) 0.25 g/100 mL (40 °C)
ความสามารถละลายได้	soluble in CS2, methanol, acetone; very soluble in alkanolamine
pKa	6.89 19±2 (see text)
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.000644 (0 °C)
โครงสร้าง
รูปร่างโมเลกุล	Bent
Dipole moment	0.97 D
อุณหเคมี
Std enthalpy of formation ΔfH^o298	-0.6044 kJ/g
ความอันตราย
การจำแนกของ EU	Highly Flammable (F+) Very Toxic (T+) Dangerous for the environment (N)
EU Index	016-001-00-4
NFPA 704	4 4 0
R-phrases	R12, R26, R50
S-phrases	(S1/2), S9, S16, S36, S38, S45, S61
จุดวาบไฟ	flammable gas
อุณหภูมิที่ติดไฟด้วยตัวเอง	260 °C
Explosive limits	4.3–46%
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa
สถานีย่อย:เคมี

คาร์ล วิลเฮ็ล์ม เชเลอ นักเคมีชาวสวีเดนเป็นผู้ค้นพบไฮโดรเจนซัลไฟด์ในปี 1777

คุณสมบัติ

ไฮโดรเจนซัลไฟด์หนาแน่นกว่าอากาศเล็กน้อย ส่วนผสมระหว่าง H₂S กับอากาศสามารถระเบิดได้ เมื่อไฮโดรเจนซัลไฟด์เผาไหม้ในออกซิเจนจะให้เปลวไฟสีน้ำเงินและเกิดซัลเฟอร์ไดออกไซด์กับน้ำเป็นผลิตภัณฑ์ดังสมการ

2H₂S + 3O₂ → 2SO₂ + 2H₂O

โดยทั่วไปแล้วไฮโดรเจนซัลไฟด์มีฤทธิ์เป็นตัวรีดิวซ์ โดยเฉพาะเมื่ออยู่ในสภาวะเบส ซึ่งจะอยู่ในรูป SH^-

ในอุณหภูมิสูง หรือเมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนซัลไฟด์สามารถทำปฏิกิริยากับซัลเฟอร์ไดออกไซด์เกิดเป็นกำมะถันและน้ำดังสมการ

2H₂S + SO₂ → 3S + 2H₂O

ปฏิกิริยาดังกล่าว ใช้ในกระบวนการเคลาส์ ซึ่งเป็นกระบวนการสำคัญสำหรับกำจัดไฮโดรเจนซัลไฟด์ในภาคอุตสากรรม

ไฮโดรเจนซัลไฟด์ละลายน่้ำได้เล็กน้อย และสาปมารถแสดงฤทธิ์เป็นกรดได้ (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. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-049439-8
2. Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
3. 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.