ไฮโดรเจนซัลไฟด์

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

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 (pKa = 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

ข้อมูลเพิ่มเติม

แหล่งข้อมูลอื่น

ซัลไฟด์
กรด
สารประกอบไฮโดรเจน