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

Ball-and-stick model of hydrogen bromide
ชื่อ
Hydrogen bromide
Bromane
เลขทะเบียน
เลขทะเบียน CAS	10035-10-6^Y
3D model ()	รูปภาพแบบโต้ตอบ
	3587158
	CHEBI:47266^Y
	ChEMBL1231461^N
เคมสไปเดอร์	255^Y
	100.030.090
	233-113-0
	C13645^N
MeSH	Hydrobromic+Acid
ผับเคม CID	260
	MW3850000
	3IY7CNP8XJ^N
UN number	1048
(EPA)	DTXSID0029713
InChI=1S/BrH/h1H^Y Key: CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N^Y
Br
คุณสมบัติ
สูตรเคมี	HBr
มวลโมเลกุล	80.91 g/mol
ลักษณะทางกายภาพ	แก๊สไม่มีสี
กลิ่น	ฉุน
ความหนาแน่น	3.307 g/mL (25 °C)
จุดหลอมเหลว	−86.9 องศาเซลเซียส (−124.4 องศาฟาเรนไฮต์; 186.2 เคลวิน)
จุดเดือด	−66.8 องศาเซลเซียส (−88.2 องศาฟาเรนไฮต์; 206.3 เคลวิน)
ละลายในน้ำ	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
ความดันไอ	2.308 MPa (at 21 °C)
	−8.8 (±0.8); ~−9
(pKb)	~23
กรด
เบส
ดัชนีหักเหแสง (nD)	1.325^[]
โครงสร้าง
	เส้นตรง
	820 mD
อุณหเคมี
ความจุความร้อน (C)	350.7 mJ/(K·g)
(S^⦵298)	198.696–198.704 J/(K·mol)
(ΔfH^⦵298)	−36.45...−36.13 kJ/mol
ความอันตราย
อาชีวอนามัยและความปลอดภัย (OHS/OSH):
อันตรายหลัก	มีฤทธิ์กัดกร่อนสูง
:
	อันตราย
	H314, H335
	P261, P280, P305+P351+P338, P310
NFPA 704 (fire diamond)	3) (0) (0) (COR)
ปริมาณหรือความเข้มข้น (LD, LC):
LC50 ()	2858 ppm (rat, 1 h) 814 ppm (mouse, 1 h)
(US health exposure limits):
(Permissible)	TWA 3 ppm (10 mg/m^3)
(Recommended)	TWA 3 ppm (10 mg/m^3)
(Immediate danger)	30 ppm
เอกสารข้อมูลความปลอดภัย (SDS)	hazard.com physchem.ox.ac.uk
สารประกอบอื่นที่เกี่ยวข้องกัน
สารประกอบที่เกี่ยวข้อง	ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนไอโอไดด์ ไฮโดรเจนแอสทาไทด์
หากมิได้ระบุเป็นอื่น ข้อมูลข้างต้นนี้คือข้อมูลสาร ณ ภาวะมาตรฐานที่ 25 °C, 100 kPa อ้างอิงกล่องข้อมูล

ประวัติ

นักเคมีชาวฝรั่งเศส (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 ใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์และ ใช้ละลายแร่ และเร่ง (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 ไฮโดรเจนโบรไมด์ยังเป็นให้กับปฏิกิริยาของสารอินทรีย์อีกมากมาย

การเตรียม

ในภาคอุตสาหกรรม

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

ในห้องปฏิบัติการ

เราสามารถสังเคราะห์ไฮโดรเจนโบรไมด์ได้หลายวิธีในห้องทดลอง เช่น โดยการกลั่นสารละลายโซเดียมโบรไมด์หรือ 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

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

หรืออาจเตรียมได้โดยให้ (1,2,3,4-เตตระไฮโดรแนฟทาลีน) เกิด (bromination, ปฏิกิริยาแทนที่ด้วยโบรมีน) ดังสมการ

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

นอกจากเตตระลินแล้ว ยังสามารถนำโทลูอีนมาทำให้เกิดปฏิกิริยาโบรมิเนชันได้อีกด้วย ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นและไฮโดรเจนโบรไมด์ ดังนี้

หรือ ทำให้โบรมีนถูกรีดิวซ์ด้วย 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 , และ

การปฐมพยาบาล

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

อ้างอิง

1. Favre, Henri A.; Powell, Warren H., บ.ก. (2014). Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Cambridge: The . p. 131. ISBN .
2. Lide, David R., บ.ก. (2006). (87th ed.). Boca Raton, FL: . ISBN .
3. Trummal, Aleksander; Lipping, Lauri; Kaljurand, Ivari; Koppel, Ilmar A; Leito, Ivo (2016). "Acidity of Strong Acids in Water and Dimethyl Sulfoxide". The Journal of Physical Chemistry A. 120 (20): 3663–9. Bibcode:2016JPCA..120.3663T. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253. PMID 27115918. S2CID 29697201.
4. Perrin, D. D. Dissociation constants of inorganic acids and bases in aqueous solution. Butterworths, London, 1969.
5. Zumdahl, Steven S. (2009). Chemical Principles 6th Ed. Houghton Mifflin Company. ISBN .
6. NIOSH Pocket Guide to Chemical Hazards. "#0331". (NIOSH).
7. "Hydrogen bromide". Immediately Dangerous to Life and Health Concentrations (IDLH). (NIOSH).
8. ศูนย์ข้อมูลวัตถุอันตรายและเคมีภัณฑ์ 2009-02-15 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน, กรมควบคุมมลพิษ
9. ฐานข้อมูลโรคที่เกี่ยวข้องกับการทำงานและสารเคมี^[], ฐานความรู้เรื่องความปลอดภัยด้านสารเคมี
10. Hercouet, A.;LeCorre, M. (1988) Triphenylphosphonium bromide: A convenient and quantitative source of gaseous hydrogen bromide. Synthesis, 157-158.
11. Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. Chemistry of the Elements; Butterworth-Heineman: Oxford, Great Britain; 1997; pp. 809-812.
12. Carlin, William W. U.S. Patent 4,147,601, April 3, 1979
13. Vollhardt, K. P. C.; Schore, N. E. Organic Chemistry: Structure and Function; 4th Ed.; W. H. Freeman and Company: New York, NY; 2003.
14. Ruhoff, J. R.; Burnett, R. E.; Reid, E. E. "Hydrogen Bromide (Anhydrous)" Organic Syntheses, Vol. 15, p.35 (Coll. Vol. 2, p.338).
15. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002,
16. Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002,
17. WebElements: Hydrogen Bromide