Struktura, lastnosti, tvorba, uporaba bromovodikove kisline (HBr)



The Bromovodikova kislina je anorganska spojina, ki izhaja iz vodne raztopine plina, imenovanega bromovodik. Njegova kemijska formula je HBr in se lahko obravnava na različne načine, enakovredno: kot molekularni hidrid ali vodikov halid v vodi; to je hidrazid.

V kemijskih enačbah naj bo zapisana kot HBr (ac), kar pomeni, da gre za bromovodikovo kislino in ne za plin. Ta kislina je ena izmed najmočnejših znanih, še bolj kot klorovodikova kislina, HCl. Razlaga za to je v naravi njene kovalentne vezi.

Zakaj je HBr takšna kislina in še bolj raztopljena v vodi? Ker je kovalentna vez H-Br zelo šibka, zaradi slabega prekrivanja 1s orbitalov H in 4p od Br.

To ni presenetljivo, če pogledamo sliko zgoraj, kjer je jasno, da je atom broma (rjava) veliko večji od atoma vodika (bela)..

Posledično vsaka motnja povzroči razpad H-Br vezi in sprošča ion H+. Nato je bromovodikova kislina Brönstedova kislina, ker prenaša protone ali vodikove ione. Njena moč je takšna, da se uporablja pri sintezi več organobromiranih spojin (kot je 1-Bromo etan, CH3CH2Br).

Hidrobromna kislina je po hidrični HI ena izmed najmočnejših in najbolj uporabnih hidrokidov za razgradnjo nekaterih trdnih vzorcev.

Indeks

  • 1 Struktura bromovodikove kisline
    • 1.1 Kislost
  • 2 Fizikalne in kemijske lastnosti
    • 2.1 Molekularna formula
    • 2.2 Molekularna teža
    • 2.3 Fizični izgled
    • 2.4 Vonj
    • 2.5 Mejne vrednosti vonja
    • 2.6 Gostota
    • 2.7 Tališče
    • 2.8 Vrelišče
    • 2.9 Topnost v vodi
    • 2.10 Gostota pare
    • 2.11 pKa kislost
    • 2.12 Zmogljivost kalorij
    • 2.13 Standardna molarna entalpija
    • 2.14 Standardna molarna entropija
    • 2.15 Plamenišče
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Kako se oblikuje?
    • 4.1 Mešanica vodika in broma v vodi
    • 4.2 Fosforjev tribromid
    • 4.3 Žveplov dioksid in brom
  • 5 Uporabe
    • 5.1 Priprava bromidov
    • 5.2 Sinteza alkil halogenidov
    • 5.3 Katalizator
  • 6 Reference

Struktura bromovodikove kisline

Struktura H-Br je prikazana na sliki, katere lastnosti in lastnosti, tudi tiste plina, so tesno povezane z njegovimi vodnimi raztopinami. Zato pride do točke, ko pride do zmede glede tega, katera od obeh spojin se nanaša na: HBr ali HBr (ac).

Struktura HBr (ac) se razlikuje od strukture HBr, ker sedaj vodne molekule raztopijo to dvoatomno molekulo. Ko je dovolj blizu, se H prenese+ do molekule H2Ali kot je navedeno v naslednji kemijski enačbi:

HBr + H2O => Br--  +  H3O+

Struktura bromovodikove kisline je tako sestavljena iz ionov Br--  in H3O+ elektrostatično. Zdaj je malo drugačna od kovalentne vezi H-Br.

Njegova velika kislost je posledica voluminoznega aniona Br- lahko komajda sodeluje s H3O+, ne more preprečiti prenosa H+ druge okoliške kemične vrste.

Kislost

Na primer, Cl- in F- čeprav ne tvorijo kovalentnih vezi s H3O+, lahko medsebojno delujejo preko drugih medmolekularnih sil, kot so vodikovi mostovi (ki so samo F- jih lahko sprejme). Vodikovi mostovi F--H-OH2+ "Zavirati" darovanje H+.

Zato je fluorovodikova kislina HF šibkejša kislina v vodi kot bromovodikova kislina; ker so ionske interakcije Br- H3O+ ne moti prenosa H+.

Čeprav je voda prisotna v HBr (ac), je njeno obnašanje na koncu poročila podobno kot pri molekuli H-Br; to je H+ Prenese se iz HBr ali Br-H3O+.

Fizikalne in kemijske lastnosti

Molekularna formula

HBr.

Molekularna teža

80,972 g / mol. Upoštevajte, da, kot je omenjeno v prejšnjem oddelku, se upošteva le HBr in ne vodna molekula. Če je molekulska masa vzeta iz formule Br-H3O+ imel bi približno 99 g / mol.

Fizični izgled

Brezbarvna ali bledo rumena tekočina, ki je odvisna od koncentracije raztopljenega HBr. Bolj kot je rumena, bolj koncentrirana in nevarna bo.

Vonj

Prikrit, razdražljiv.

Prag vonja

6,67 mg / m3.

Gostota

1,49 g / cm3 (vodna raztopina pri 48% m / m). Ta vrednost, kot tiste, ki ustrezajo talilni in vreliščni točki, je odvisna od količine HBr, raztopljene v vodi.

Tališče

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (vodna raztopina pri 49% m / m).

Vrelišče

122 ° C (252 ° F 393 ° K) pri 700 mmHg (vodna raztopina 47-49% w / w).

Topnost v vodi

-221 g / 100 ml (pri 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Te vrednosti se nanašajo na plinasti HBr in ne na bromovodikovo kislino. Kot lahko vidimo, povečanje temperature zmanjša topnost HBr; obnašanje, ki je naravno v plinih. Če so potrebne koncentrirane raztopine HBr (ac), je bolje, da z njimi delate pri nizkih temperaturah.

Če deluje pri visokih temperaturah, bo HBr iztekel v obliki plinastih dvoatomnih molekul, zato mora biti reaktor zapečaten, da se prepreči uhajanje..

Gostota pare

2,71 (glede na zrak = 1).

Kislost pKa

-9,0. Ta konstanta tako negativna kaže na njeno veliko moč kislosti.

Zmogljivost kalorij

29,1 kJ / mol.

Standardna molarna entalpija

198,7 kJ / mol (298 ° K).

Standardna molarna entropija

-36,3 kJ / mol.

Vžigalna točka

Ni vnetljivo.

Nomenklatura

Njegovo ime „bromovodikova kislina“ združuje dve dejstvi: prisotnost vode in da ima brom v spojini valenco -1. V angleščini je nekoliko bolj očitno: bromovodikova kislina, kjer se predpona „hidro“ (ali hidro) nanaša na vodo; čeprav se lahko nanaša tudi na vodik.

Brom ima valenco -1, ker je vezan na atom vodika manj elektronegativen, kot je; če pa je povezana ali v stiku z atomi kisika, ima lahko številne valence, kot so: +2, +3, +5 in +7. S H lahko sprejmete samo eno valenco, zato je v ime dodano pripono -ico.

Medtem ko je HBr (g), vodikov bromid, brezvoden; to pomeni, da nima vode. Zato se imenuje v skladu z drugimi standardi nomenklature, ki ustrezajo tistim iz vodikovih halogenidov.

Kako se oblikuje?

Obstaja več sintetičnih metod za pripravo bromovodikove kisline. Nekateri od njih so:

Mešanica vodika in broma v vodi

Brez opisa tehničnih podrobnosti lahko to kislino dobimo iz neposredne zmesi vodika in broma v reaktorju, napolnjenem z vodo.

H2  +  Br2  => HBr

Tako se, ko se HBr oblikuje, raztopi v vodi; To ga lahko povleče v destilacijo, zato lahko raztopine ekstrahiramo z različnimi koncentracijami. Vodik je plin, brom pa temno rdečkasta tekočina.

Fosforjev tribromid

V bolj izpopolnjenem postopku se mešajo pesek, hidratiran rdeči fosfor in brom. Vodne lovilce postavimo v ledene kopeli, da preprečimo iztekanje HBr in oblikujejo namesto tega bromovodikovo kislino. Reakcije so:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBr3  +  3H2O => 3HBr + H3PO3

Žveplov dioksid in brom

Drug način priprave je, da reagira brom z žveplovim dioksidom v vodi:

Br2  +  SO2  +  2H2O => 2HBr + H2SO4

To je redoks reakcija. Br2 zmanjšuje, pridobiva elektrone, povezuje se z vodiki; medtem ko SO2 oksidira, izgubi elektrone, ko tvori bolj kovalentne vezi z drugimi kisiki, kot v žveplovi kislini.

Uporabe

Priprava bromidov

Bromidne soli lahko pripravimo, če HBr (ac) reagira s kovinskim hidroksidom. Upošteva se na primer proizvodnja kalcijevega bromida:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2O

Drug primer je natrijev bromid:

NaOH + HBr => NaBr + H2O

Tako lahko pripravimo veliko anorganskih bromidov.

Sinteza alkil halogenidov

Kaj pa organski bromidi? To so organobromirane spojine: RBr ali ArBr.

Dehidracija alkoholov

Surovine za njihovo pridobitev so lahko alkoholi. Ko je protoniran s kislostjo HBr, tvorijo vodo, ki je dobra izhodna skupina, in namesto tega je vključen voluminozni atom Br, ki bo postal kovalentno povezan z ogljikom:

ROH + HBr => RBr + H2O

To dehidracijo izvedemo pri temperaturah nad 100 ° C, da olajšamo pretrganje R-OH vezi2+.

Dodajanje alkenov in alkinov

Molekula HBr lahko dodamo iz njene vodne raztopine v dvojno ali trojno vez alkena ali alkina:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Pridobiti je mogoče več izdelkov, vendar se v enostavnih pogojih proizvod najprej oblikuje tam, kjer je brom povezan s sekundarnim, terciarnim ali kvartarnim ogljikom (pravilo Markovnikov).

Ti halidi posežejo v sintezo drugih organskih spojin in njihov obseg uporabe je zelo obsežen. Nekateri od njih se lahko uporabijo tudi pri sintezi ali oblikovanju novih zdravil.

Eterična clivage

Iz etrov lahko hkrati dobimo dva alkil halogenida, od katerih vsak nosi eno od obeh stranskih verig R ali R 'začetnega etra R-O-R'. To se zgodi nekaj podobnega dehidraciji alkoholov, vendar je njen mehanizem reakcije drugačen.

Reakcijo lahko shematiziramo z naslednjo kemijsko enačbo:

ROR '+ 2HBr => RBr + R'Br

Tudi voda se sprošča.

Katalizator

Njegova kislost je taka, da jo lahko uporabimo kot učinkovit kislinski katalizator. Namesto dodajanja Br aniona- molekularni strukturi, odpira pot za drugo molekulo, da to stori.

Reference

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini (10th izdaja.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Organska kemija (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani glosar organske kemije: bromovodikova kislina. Vzpostavljeno iz: chem.ucla.edu
  4. Wikipedija. (2018). Bromovodikova kislina. Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  5. PubChem. (2018). Bromovodikova kislina. Vzpostavljeno iz: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Nacionalni inštitut za varnost in higieno pri delu. (2011). Vodikov bromid [PDF] Vzpostavljeno iz: insht.es
  7. PrepChem. (2016). Priprava bromovodikove kisline. Vzpostavljeno iz: prepchem.com