Štruktúra kyseliny bromovodíkovej (HBr), vlastnosti, tvorba, použitie



Kyselina bromovodíková "Anorganická zlúčenina" je anorganická zlúčenina, ktorá je výsledkom vodného roztoku plynu nazývaného bromovodík. Jeho chemický vzorec je HBr a môže byť považovaný za ekvivalentný ako molekulárny hydrid alebo halogenovodík vo vode; to znamená hydrazid.

V chemických rovniciach by mal byť napísaný ako HBr (ac), čo znamená, že ide o kyselinu bromovodíkovú a nie o plyn. Táto kyselina je jednou z najsilnejších známych, dokonca viac ako kyselina chlorovodíková, HCl. Vysvetlenie tohto spočíva v povahe jeho kovalentnej väzby.

Prečo je HBr taká kyselina a ešte viac rozpustená vo vode? Pretože kovalentná väzba H-Br je veľmi slabá, kvôli zlému prekrývaniu 1s orbitálov H a 4p Br.

To nie je prekvapujúce, ak sa pozriete pozorne na obrázok vyššie, kde je jasne atóm brómu (hnedý) oveľa väčší ako atóm vodíka (biely)..

V dôsledku toho akákoľvek porucha spôsobuje rozpad väzby H-Br, pričom sa uvoľňuje H ión+. Potom je kyselina bromovodíková Brönstedovou kyselinou, pretože prenáša protóny alebo vodíkové ióny. Jeho sila je taká, že sa používa pri syntéze niekoľkých organobromovaných zlúčenín (ako je 1-brómetán, CH3CH2br).

Kyselina bromovodíková je po hydratácii HI jedným z najsilnejších a najužitočnejších hydrocídov na štiepenie určitých tuhých vzoriek..

index

  • 1 Štruktúra kyseliny bromovodíkovej
    • 1.1 Kyslosť
  • 2 Fyzikálne a chemické vlastnosti
    • 2.1 Molekulový vzorec
    • 2.2 Molekulová hmotnosť
    • 2.3 Fyzický vzhľad
    • 2.4 Vôňa
    • 2.5 Prahová hodnota zápachu
    • 2.6 Hustota
    • 2.7 Teplota topenia
    • 2.8 Teplota varu
    • 2.9 Rozpustnosť vo vode
    • 2.10 Hustota pár
    • 2,11 pKa kyslosť
    • 2.12 Kalorická kapacita
    • 2.13 Štandardná molárna entalpia
    • 2.14 Štandardná molárna entropia
    • 2.15 Bod vzplanutia
  • 3 Nomenklatúra
  • 4 Ako sa vytvára?
    • 4.1 Zmes vodíka a brómu vo vode
    • 4.2 Trojmocný fosfor
    • 4.3 Oxid siričitý a bróm
  • 5 Použitie
    • 5.1 Príprava bromidov
    • 5.2 Syntéza alkylhalogenidov
    • 5.3 Katalyzátor
  • 6 Referencie

Štruktúra kyseliny bromovodíkovej

Štruktúra H-Br je znázornená na obrázku, ktorého vlastnosti a charakteristiky, dokonca aj vlastnosti plynu, sú úzko spojené s jej vodnými roztokmi. To je dôvod, prečo prichádza bod, v ktorom sa dostanete do zmätku, o ktorej z týchto dvoch zlúčenín sa hovorí: HBr alebo HBr (ac).

Štruktúra HBr (ac) sa líši od štruktúry HBr, pretože molekuly vody teraz solvatujú túto diatomickú molekulu. Keď je dostatočne blízko, H sa prenesie+ na molekulu H2Alebo ako je uvedené v nasledujúcej chemickej rovnici:

HBr + H2O => Br--  +  H3O+

Štruktúra kyseliny bromovodíkovej sa teda skladá z iónov Br--  a H3O+ elektrostaticky. Teraz je to trochu odlišné od kovalentnej väzby H-Br.

Jeho veľká kyslosť je spôsobená objemným aniónom Br- sotva môže komunikovať s H3O+, nemôže zabrániť mu v prevode H+ iného chemického druhu.

kyslosť

Napríklad Cl- a F- hoci nevytvárajú kovalentné väzby s H3O+, môžu vzájomne pôsobiť prostredníctvom iných medzimolekulových síl, ako sú napríklad vodíkové mosty (ktoré majú iba F.)- je schopný ich prijať). Vodíkové mostíky F--H-OH2+ "Hinder" darovanie H+.

Z tohto dôvodu je kyselina fluorovodíková, HF, slabšia kyselina vo vode ako kyselina bromovodíková; pretože iónové interakcie Br- H3O+ neobťažujte prenos H+.

Aj keď je voda prítomná v HBr (ac), jej správanie na konci účtu je podobné ako v prípade molekuly H-Br; to znamená H+ Prenáša sa z HBr alebo Br-H3O+.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Molekulový vzorec

HBr.

Molekulová hmotnosť

80,972 g / mol. Všimnite si, ako je uvedené v predchádzajúcej časti, že sa berie do úvahy len HBr a nie molekula vody. Ak je molekulová hmotnosť vzatá zo vzorca Br-H3O+ mala by približne 99 g / mol.

Fyzický vzhľad

Bezfarebná alebo svetložltá kvapalina, ktorá závisí od koncentrácie rozpustenej HBr. Čím viac je žltá, tým je koncentrovanejšia a nebezpečnejšia.

vône

Akútna, dráždivá.

Prahová hodnota zápachu

6,67 mg / m3.

hustota

1,49 g / cm3 (vodný roztok pri 48% hmotn.). Táto hodnota, rovnako ako hodnoty zodpovedajúce bodom topenia a varu, závisí od množstva HBr rozpusteného vo vode.

Teplota topenia

-11 ° C (12ºF, 393ºK) (vodný roztok pri 49% hmotn.).

Teplota varu

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) pri 700 mmHg (vodný roztok 47-49% hmotn./hmotn.).

Rozpustnosť vo vode

-221 g / 100 ml (pri 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Tieto hodnoty sa vzťahujú na plynné HBr, nie na kyselinu bromovodíkovú. Ako je možné vidieť, zvýšenie teploty znižuje rozpustnosť HBr; správanie, ktoré je prirodzené v plynoch. Ak sú teda potrebné koncentrované roztoky HBr (ac), je lepšie s nimi pracovať pri nízkych teplotách.

Ak pracuje pri vysokých teplotách, HBr unikne vo forme plynných diatomických molekúl, takže reaktor musí byť utesnený, aby sa zabránilo úniku..

Hustota pár

2,71 (vo vzťahu k vzduchu = 1).

Kyslosť pKa

-9.0. Táto konštanta je taká negatívna, čo svedčí o jej veľkej sile kyslosti.

Kalorická kapacita

29,1 kJ / mol.

Štandardná molárna entalpia

198,7 kJ / mol (298 ° K).

Štandardná molárna entropia

-36,3 kJ / mol.

Bod zapálenia

Nehorľavý.

názvoslovie

Jeho názov „kyselina bromovodíková“ kombinuje dve skutočnosti: prítomnosť vody a že bróm má v zlúčenine valenciu -1. V angličtine je to o niečo zreteľnejšie: kyselina bromovodíková, kde predpona „hydro“ (alebo hydro) označuje vodu; aj keď sa to môže týkať aj vodíka.

Bróm má valenciu -1, pretože je viazaný na atóm vodíka menej elektronegatívny ako je; ale ak je spojený alebo interaguje s atómami kyslíka, môže mať mnoho valencií, ako sú: +2, +3, +5 a +7. S H môže prijať len jednu valenciu, a preto je k jej názvu pridaná prípona -ico.

Zatiaľ čo HBr (g), bromovodík je bezvodý; to znamená, že nemá vodu. Preto je pomenovaný podľa iných noriem nomenklatúry, ktoré zodpovedajú štandardom halogénvodíkov.

Ako sa tvorí?

Existuje niekoľko syntetických spôsobov prípravy kyseliny bromovodíkovej. Niektoré z nich sú:

Zmes vodíka a brómu vo vode

Bez opisu technických detailov sa táto kyselina môže získať z priamej zmesi vodíka a brómu v reaktore naplnenom vodou.

H2  +  br2  => HBr

Týmto spôsobom, ako sa tvorí HBr, sa rozpúšťa vo vode; To môže pretiahnuť do destilácie, takže roztoky môžu byť extrahované s rôznymi koncentráciami. Vodík je plyn a bróm tmavočervenou kvapalinou.

Trojmocný fosfor

V komplikovanejšom procese sa zmieša piesok, hydratovaný červený fosfor a bróm. Odlučovače vody sa umiestnia do ľadových kúpeľov, aby sa zabránilo tomu, že HBr unikne a namiesto toho sa vytvorí kyselina bromovodíková. Reakcie sú:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBR3  +  3H20 => 3HBr + H3PO3

Oxid siričitý a bróm

Ďalším spôsobom prípravy je reakcia brómu s oxidom siričitým vo vode:

br2  +  SW2  +  2H2O => 2HBr + H2SW4

Toto je redoxná reakcia. Br2 znižuje, získava elektróny, spojením s vodíkom; zatiaľ čo oznámenie o námietkach2 oxiduje, stráca elektróny, keď vytvára viac kovalentných väzieb s inými kyslíkami, ako v kyseline sírovej.

aplikácie

Príprava bromidov

Bromidové soli sa môžu pripraviť, ak HBr (ac) reaguje s hydroxidom kovu. Napríklad sa uvažuje o výrobe bromidu vápenatého: \ t

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2O

Ďalším príkladom je bromid sodný:

NaOH + HBr => NaBr + H2O

Tak je možné pripraviť mnoho anorganických bromidov.

Syntéza alkylhalogenidov

A čo organické bromidy? Ide o organobromované zlúčeniny: RBr alebo ArBr.

Dehydratácia alkoholov

Surovinou na ich získanie môžu byť alkoholy. Keď sú protonované kyslosťou HBr, tvoria vodu, ktorá je dobrou odchádzajúcou skupinou, a namiesto toho je obsiahnutý objemný atóm Br, ktorý bude kovalentne spojený s uhlíkom:

ROH + HBr => RBr + H2O

Táto dehydratácia sa uskutočňuje pri teplotách nad 100 ° C, aby sa uľahčilo prasknutie R-OH väzby2+.

Pridanie alkénov a alkínov

Molekula HBr sa môže pridať z jej vodného roztoku do dvojitej alebo trojitej väzby alkénu alebo alkínu:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Je možné získať niekoľko produktov, ale za jednoduchých podmienok sa produkt najprv vytvorí tam, kde je bróm spojený so sekundárnym, terciárnym alebo kvartérnym uhlíkom (Markovnikovovo pravidlo)..

Tieto halogenidy zasahujú do syntézy iných organických zlúčenín a ich rozsah použitia je veľmi rozsiahly. Niektoré z nich môžu byť dokonca použité pri syntéze alebo dizajne nových liekov.

Éterické clivage

Z éterov sa môžu súčasne získať dva alkylhalogenidy, z ktorých každý nesie jeden z dvoch bočných reťazcov R alebo R 'východiskového éteru R-O-R'. Stáva sa niečo podobné dehydratácii alkoholu, ale jeho reakčný mechanizmus je iný.

Reakcia môže byť schematizovaná nasledujúcou chemickou rovnicou:

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

Tiež sa uvoľňuje voda.

katalyzátor

Jeho kyslosť je taká, že sa môže použiť ako účinný kyslý katalyzátor. Namiesto pridania aniónu Br- molekulárnej štruktúre, otvára cestu pre ďalšiu molekulu, aby to urobila.

referencie

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10th vydania.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Organická chémia (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrovaný glosár organickej chémie: kyselina bromovodíková. Zdroj: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia. (2018). Kyselina bromovodíková. Zdroj: en.wikipedia.org
  5. PubChem. (2018). Kyselina bromovodíková. Zdroj: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Národný ústav pre bezpečnosť a hygienu pri práci. (2011). Bromovodík [PDF]. Zdroj: insht.es
  7. PrepChem. (2016). Príprava kyseliny bromovodíkovej. Zdroj: prepchem.com