Структура, властивості, утворення, застосування бромоводородной кислоти (НВР)

The Бромистоводородная кислота являє собою неорганічну сполуку, яка є результатом водного розчину газу, званого бромистим воднем. Її хімічна формула - HBr, і може розглядатися по-різному: як молекулярний гідрид, або галогенид водню у воді; тобто гідразид.

У хімічних рівняннях воно повинно бути записано як HBr (ac), що вказує на те, що вона є бромистоводневою кислотою, а не газом. Ця кислота є однією з найбільш сильних відомих, навіть більше, ніж соляної кислоти, HCl. Пояснення цього полягає в природі його ковалентного зв'язку.

Чому HBr така кислота і навіть більше розчинена у воді? Оскільки ковалентний зв'язок H-Br дуже слабкий, через поганий перекриття 1s орбіталей H і 4p Br.

Це не дивно, якщо поглянути на зображення вище, де чітко атом брому (коричневий) значно більше, ніж атом водню (білий).

Отже, будь-яке порушення викликає розпад зв'язку H-Br, вивільняючи іон H⁺. Потім бромистоводнева кислота є кислотою Бренстеда, оскільки вона передає протони або іони водню. Його міцність така, що вона використовується в синтезі декількох органобромированних сполук (таких як 1-Bromo ethane, CH₃CH₂Br).

Бромистоводородная кислота після гідрику HI є одним з найсильніших і найбільш корисних гідроцидів для перетравлення деяких твердих зразків.

Індекс

1 Склад бромистоводневої кислоти
- 1.1 Кислотність
2 Фізико-хімічні властивості
- 2.1 Молекулярна формула
- 2.2 Молекулярна маса
- 2.3 Фізичний вигляд
- 2.4 Запах
- 2.5 Поріг запаху
- 2.6 Щільність
- 2.7 Температура плавлення
- 2.8 Температура кипіння
- 2.9 Розчинність у воді
- 2.10 Щільність пари
- 2.11 pKa кислотність
- 2.12 Калорійність
- 2.13 Стандартна молярна ентальпія
- 2.14 Стандартна молярна ентропія
- 2.15 Точка спалаху
3 Номенклатура
4 Як вона формується?
- 4.1 Суміш водню і брому у воді
- 4.2 Трибромид фосфору
- 4.3 Діоксид сірки і бром
5 Використання
- 5.1 Підготовка бромідів
- 5.2 Синтез алкилгалогенидов
- 5.3 Каталізатор
6 Посилання

Склад бромистоводневої кислоти

Структура H-Br показана на зображенні, властивості і характеристики яких, навіть властивості газу, тісно пов'язані з його водними розчинами. Ось чому настає момент, коли ви потрапите в плутанину, про яку з двох сполук натякають: HBr або HBr (ac).

Структура HBr (ac) відрізняється від структури HBr, оскільки зараз молекули води розчиняють цю двоатомну молекулу. Коли вона досить близька, переноситься H⁺ до молекули Н₂Або як зазначено в наступному хімічному рівнянні:

HBr + H₂O => Br^--+ H₃O⁺

Таким чином, структура бромоводородной кислоти складається з іонів Br^--і Н₃O⁺ взаємодіють електростатично. Тепер це трохи відрізняється від ковалентного зв'язку H-Br.

Його велика кислотність обумовлена об'ємним аніоном Br^- ледве може взаємодіяти з Н₃O⁺, не в змозі перешкодити йому передати Н⁺ інші оточуючі хімічні види.

Кислотність

Наприклад, Cl^- і F^- хоча вони не утворюють ковалентних зв'язків з Н₃O⁺, вони можуть взаємодіяти через інші міжмолекулярні сили, такі як водневі мости (які тільки F^- здатний їх прийняти). Водневі мости F^--H-OH₂⁺ "Перешкоджають" пожертвування H⁺.

Саме з цієї причини фтористоводнева кислота, HF, є більш слабкою кислотою у воді ніж бромоводородной кислоти; оскільки іонні взаємодії Br^- H₃O⁺не турбувати перенесення Н⁺.

Однак, хоча вода присутній в HBr (ac), її поведінка в кінці рахунку аналогічна поведінці молекули H-Br; тобто H⁺ Переноситься з HBr або Br^-H₃O⁺.

Фізико-хімічні властивості

Молекулярна формула

HBr.

Молекулярна маса

80,972 г / моль. Зауважимо, що, як згадувалося в попередньому розділі, розглядається лише HBr, а не молекула води. Якщо молекулярна маса взята з формули Br^-H₃O⁺ він мав би приблизно 99 г / моль.

Зовнішній вигляд

Безбарвна або блідо-жовта рідина, яка буде залежати від концентрації розчиненого HBr. Чим він більш жовтий, тим більш концентрований і небезпечний.

Запах

Арид, дратує.

Поріг запаху

6,67 мг / м³.

Щільність

1,49 г / см³ (водний розчин при 48% мас. / мас.). Ця величина, як і відповідні точки плавлення і кипіння, залежить від кількості розчиненого у воді HBr.

Точка плавлення

-11ºC (12ºF, 393ºK) (водний розчин 49% w / w).

Точка кипіння

122 ° C (252 ° F 393 ° K) при 700 мм рт. Ст. (Водний розчин 47-49% мас. / Мас.).

Розчинність у воді

-221 г / 100 мл (при 0 ° С).

-204 г / 100 мл (15 ºC).

-130 г / 100 мл (100 ºC).

Ці значення відносяться до газоподібного HBr, а не до бромистоводневої кислоти. Як видно, підвищення температури знижує розчинність HBr; поведінка, що є природним у газах. Отже, якщо потрібні концентровані розчини HBr (ac), краще працювати з ними при низьких температурах.

При роботі при високих температурах HBr буде виходити у вигляді газоподібних двоатомних молекул, тому реактор повинен бути запечатаний для запобігання витоку.

Щільність пари

2.71 (по відношенню до повітря = 1).

Кислотність pKa

-9.0. Така постійна негативна ознака свідчить про його велику силу кислотності.

Калорійність

29,1 кДж / моль.

Стандартна молярна ентальпія

198,7 кДж / моль (298 ºK).

Стандартна молярна ентропія

-36,3 кДж / моль.

Точка запалювання

Не горючий.

Номенклатура

Її назва "бромоводородная кислота" поєднує в собі два факти: присутність води, і що бром має валентність -1 в з'єднанні. В англійській мові це дещо очевидніше: бромоводородная кислота, де префікс «гідро» (або гідро) відноситься до води; хоча, дійсно, воно може також позначати водень.

Бром має валентність -1, оскільки він пов'язаний з атомом водню менш електронегативно, ніж він є; але якщо вона пов'язана або взаємодіє з атомами кисню, вона може мати численні валентності, такі як: +2, +3, +5 і +7. З H можна тільки прийняти одну валентність, і саме тому суфікс -ico додається до свого імені.

Хоча HBr (g), бромід водню, є безводним; тобто, у нього немає води. Тому його називають відповідно до інших стандартів номенклатури, відповідних галогенідам водню.

Як це формується?

Існує кілька синтетичних способів приготування бромистоводневої кислоти. Деякі з них:

Суміш водню і брому у воді

Без опису технічних деталей цю кислоту можна отримати з прямої суміші водню і брому в реакторі, заповненому водою.

H₂ + Br₂ => HBr

Таким чином, у міру утворення HBr, воно розчиняється у воді; Це може перетягнути його в дистиляції, тому розчини можуть бути екстраговані з різними концентраціями. Водень - це газ, а бром - темно-червону рідину.

Трибромид фосфору

У більш складному процесі змішують пісок, гідратований червоний фосфор і бром. Водні пастки розміщуються в крижаних ваннах для запобігання виходу НВr і утворення замість нього бромистоводневої кислоти. Реакції:

2P + 3Br₂ => 2PBr₃

PBr₃ + 3H₂O => 3HBr + H₃PO₃

Діоксид сірки і бром

Іншим способом його приготування є реакція брому з діоксидом сірки у воді:

Br₂ + SO₂+ 2H₂O => 2HBr + H₂SO₄

Це окислювально-відновна реакція. Br₂ він зменшує, він отримує електрони, зв'язуючись з водородами; в той час як ЗЗ₂ він окислюється, він втрачає електрони, коли утворює більш ковалентні зв'язки з іншими оксигенами, як у сірчаній кислоті.

Використання

Приготування бромідів

Бромідні солі можуть бути отримані, якщо HBr (ac) реагує з гідроксидом металу. Наприклад, розглядається виробництво броміду кальцію:

Ca (OH)₂ + 2HBr => CaBr₂ + H₂O

Іншим прикладом є бромід натрію:

NaOH + HBr => NaBr + H₂O

Таким чином, можна приготувати багато неорганічних бромідів.

Синтез алкилгалогенидов

А як щодо органічних бромідів? Це органобромированние сполуки: RBr або ArBr.

Зневоднення спиртів

Сировиною для їх отримання можуть бути спирти. При протонуванні кислотністю HBr вони утворюють воду, що є хорошою вихідною групою, і замість цього об'єднаний об'ємний атом Br, який стане ковалентно зв'язаним з вуглецем:

ROH + HBr => RBr + H₂O

Цю дегідратацію проводять при температурі вище 100 ° C, щоб полегшити розрив зв'язку R-OH₂⁺.

Додавання до алкенів і алкинов

Молекулу HBr можна додавати від свого водного розчину до подвійного або потрійного зв'язку алкена або алкина:

R₂C = CR₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Можна отримати декілька продуктів, але в простих умовах продукт спочатку утворюється там, де бром пов'язаний вторинний, третинний або четвертинний вуглець (правило Марковникова).

Ці галогеніди втручаються в синтез інших органічних сполук, і їх діапазон застосування дуже великий. Також деякі з них можуть навіть використовуватися при синтезі або розробці нових лікарських засобів.

Ефірне клавище

З ефірів можуть бути одночасно отримані два алкілгалогеніди, кожна з яких має одну з двох бічних ланцюгів R або R 'вихідного ефіру R-O-R'. Буває щось подібне до дегідратації спиртів, але механізм його реакції різна.

Реакцію можна схематизувати з наступним хімічним рівнянням: \ t

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

А також випускається вода.

Каталізатор

Його кислотність така, що її можна використовувати в якості ефективного кислотного каталізатора. Замість додавання аніона Br^- до молекулярної структури, відкриває шлях для іншої молекули зробити це.

Список літератури

Грем Соломонс Т.В., Крейг Б. Фріле. (2011). Органічна хімія. Аміни (10^й видання.). Wiley Plus.
Кері Ф. (2008). Органічна хімія (Шосте видання). Mc Graw Hill.
Стівен А. Хардінгер. (2017). Ілюстрований глосарій органічної хімії: бромистоводородная кислота. Отримано з: chem.ucla.edu
Вікіпедія. (2018). Бромистоводородная кислота. Отримано з: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Бромистоводородная кислота. Отримано з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Національний інститут безпеки та гігієни праці. (2011). Бромід водню [PDF] Отримано з: insht.es
PrepChem. (2016). Приготування бромистоводородной кислоти. Отримано з: prepchem.com

Хімія

« Властивості Brómico Acid (HBrO3), ризики та застосування Властивості та застосування бромної кислоти (HBrO2) »