Struktura kyseliny bromovodíkové (HBr), vlastnosti, tvorba, použití



Kyselina bromovodíková je anorganická sloučenina, která je výsledkem vodného roztoku plynu zvaného bromovodík. Jeho chemický vzorec je HBr, a moci být zvažován v různých způsobech ekvivalentní: jako molekulární hydrid, nebo halogenovodík ve vodě; to znamená hydrazid.

V chemických rovnicích, to by mělo být psáno jak HBr (ac), ukázat, že to je kyselina bromovodíková a ne plyn. Tato kyselina je jednou z nejznámějších, ještě více než kyselina chlorovodíková, HCl. Vysvětlení pro to spočívá v povaze jeho kovalentní vazby.

Proč je HBr taková kyselina a ještě více rozpuštěná ve vodě? Protože kovalentní vazba H-Br je velmi slabá, kvůli špatnému překrytí 1s orbitálů H a 4p Br.

To není překvapující, když se podíváte zblízka na obrázek výše, kde je jednoznačně atom bromu (hnědý) mnohem větší než atom vodíku (bílý).

V důsledku toho jakákoliv porucha způsobuje rozpad vazby H-Br, uvolňující ionty H+. Pak je kyselina bromovodíková Brönstedovou kyselinou, protože přenáší protony nebo vodíkové ionty. Jeho síla je taková, že se používá při syntéze několika organobromovaných sloučenin (např. 1-bromethan, CH3CH2Br).

Kyselina bromovodíková je po hydrataci HI, jedním z nejsilnějších a nejužitečnějších hydrocidů pro trávení některých pevných vzorků..

Index

  • 1 Struktura kyseliny bromovodíkové
    • 1.1 Kyslost
  • 2 Fyzikální a chemické vlastnosti
    • 2.1 Molekulární vzorec
    • 2.2 Molekulová hmotnost
    • 2.3 Fyzický vzhled
    • 2.4 Vůně
    • 2.5 Prahová hodnota zápachu
    • 2.6 Hustota
    • 2.7 Bod tání
    • 2.8 Bod varu
    • 2.9 Rozpustnost ve vodě
    • 2.10 Hustota par
    • 2,11 pKa kyselosti
    • 2.12 Kalorická kapacita
    • 2.13 Standardní molární entalpie
    • 2.14 Standardní molární entropie
    • 2.15 Bod vzplanutí
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Jak se tvoří?
    • 4.1 Směs vodíku a bromu ve vodě
    • 4.2 Tribromid fosforu
    • 4.3 Oxid siřičitý a brom
  • 5 Použití
    • 5.1 Příprava bromidů
    • 5.2 Syntéza alkylhalogenidů
    • 5.3 Katalyzátor
  • 6 Odkazy

Struktura kyseliny bromovodíkové

Struktura H-Br je znázorněna na obrázku, jehož vlastnosti a charakteristiky, dokonce i vlastnosti plynu, jsou úzce spojeny s jeho vodnými roztoky. To je důvod, proč dochází k záměně, o které z těchto dvou sloučenin se jedná: HBr nebo HBr (ac).

Struktura HBr (ac) je odlišná od struktury HBr, protože nyní molekuly vody solvatují tuto diatomickou molekulu. Když je dostatečně blízko, H je přenesen+ na molekulu H2Nebo jak je uvedeno v následující chemické rovnici:

HBr + H2O => Br--  +  H3O+

Struktura kyseliny bromovodíkové se tedy skládá z iontů Br--  a H3O+ elektrostaticky. Teď je to trochu odlišné od kovalentní vazby H-Br.

Jeho velká kyselost je způsobena objemným aniontem Br- může sotva spolupracovat s H3O+, nemohl zabránit tomu, aby byl H převeden+ na další okolní chemické druhy.

Kyslost

Například Cl- a F- i když netvoří kovalentní vazby s H3O+, mohou interagovat prostřednictvím jiných mezimolekulových sil, jako jsou vodíkové mosty (které jsou pouze F.)- je schopen je přijmout). Vodíkové můstky F--H-OH2+ "Hinder" dar H+.

Z tohoto důvodu je kyselina fluorovodíková HF slabší kyselinou ve vodě než kyselina bromovodíková; protože iontové interakce Br- H3O+ neobtěžujte přenos H+.

Nicméně, i když je voda přítomna v HBr (ac), její chování na konci účtu je podobné chování H-Br molekuly; to znamená H+ Přenese se z HBr nebo Br-H3O+.

Fyzikální a chemické vlastnosti

Molekulární vzorec

HBr.

Molekulová hmotnost

80,972 g / mol. Všimněte si, že, jak je uvedeno v předchozí části, je uvažován pouze HBr, nikoli molekula vody. Pokud je molekulová hmotnost vzata ze vzorce Br-H3O+ to by mělo hodnotu přibližně 99 g / mol přibližně.

Fyzický vzhled

Bezbarvá nebo světle žlutá kapalina, která bude záviset na koncentraci rozpuštěného HBr. Čím více je žlutá, tím koncentrovanější a nebezpečnější bude.

Vůně

Štíhlý, dráždivý.

Prahová hodnota zápachu

6,67 mg / m3.

Hustota

1,49 g / cm3 (vodný roztok při 48% hmotnostních). Tato hodnota, stejně jako hodnoty odpovídající teplotě tání a teploty varu, závisí na množství HBr rozpuštěného ve vodě.

Teplota tání

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

Bod varu

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

Rozpustnost ve vodě

-221 g / 100 ml (při 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Tyto hodnoty se týkají plynného HBr, nikoliv kyseliny bromovodíkové. Jak je vidět, zvýšení teploty snižuje rozpustnost HBr; chování, které je přirozené v plynech. V případě potřeby koncentrovaných roztoků HBr (ac) je lepší pracovat s nimi při nízkých teplotách.

Pokud pracuje při vysokých teplotách, HBr unikne ve formě plynných diatomických molekul, takže reaktor musí být utěsněn, aby se zabránilo úniku..

Hustota par

2,71 (ve vztahu k vzduchu = 1).

Kyslost pKa

-9,0. Tato konstanta tak negativní je ukazatelem velké síly kyselosti.

Kalorická kapacita

29,1 kJ / mol.

Standardní molární entalpie

198,7 kJ / mol (298 K).

Standardní molární entropie

-36,3 kJ / mol.

Bod zapálení

Není hořlavý.

Nomenklatura

Jeho název „kyselina bromovodíková“ kombinuje dvě skutečnosti: přítomnost vody a brom má ve sloučenině valenci -1. V angličtině to je poněkud více evidentní: kyselina bromovodíková, kde předpona 'hydro' (nebo hydro) se odkazuje na vodu; ačkoli, opravdu, to může také se odkazovat na vodík.

Brom má valenci -1, protože je vázán na atom vodíku méně elektronegativní než je; ale jestliže to je spojené nebo se ovlivňovat s atomy kyslíku, to může mít četné valence, takový jak: +2, +3, +5 a +7. S H může přijmout pouze jednu valenci, a to je důvod, proč je přípona -ico přidána k jejímu jménu.

Zatímco HBr (g), bromovodík, je bezvodý; to znamená, že nemá vodu. Proto je pojmenován podle jiných norem nomenklatury, odpovídajících standardům halogenovodíků.

Jak se tvoří?

Existuje několik syntetických metod pro přípravu kyseliny bromovodíkové. Některé z nich jsou:

Směs vodíku a bromu ve vodě

Bez popisu technických detailů může být tato kyselina získána z přímé směsi vodíku a bromu v reaktoru naplněném vodou.

H2  +  Br2  => HBr

Tímto způsobem, jak se tvoří HBr, se rozpouští ve vodě; To může přetáhnout do destilací, takže roztoky mohou být extrahovány s různými koncentracemi. Vodík je plyn a brom je tmavě načervenalá kapalina.

Tribromid fosforu

V komplikovanějším procesu se smísí písek, hydratovaný červený fosfor a brom. Lapače vody se umístí do ledových lázní, aby se zabránilo tomu, že HBr unikne a místo toho se vytvoří kyselina bromovodíková. Reakce jsou:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBr3  +  3H2O => 3HBr + H3PO3

Oxid siřičitý a brom

Dalším způsobem, jak ji připravit, je reagovat bromu s oxidem siřičitým ve vodě:

Br2  +  SO2  +  2H2O => 2HBr + H2SO4

To je redoxní reakce. Br2 snižuje, získává elektrony, spojením s vodíky; zatímco SO2 oxiduje, ztrácí elektrony, když vytváří více kovalentních vazeb s jinými kyslíky, jako v kyselině sírové.

Použití

Příprava bromidů

Bromidové soli mohou být připraveny, pokud HBr (ac) reaguje s hydroxidem kovu. Například se uvažuje o výrobě bromidu vápenatého:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2O

Dalším příkladem je bromid sodný:

NaOH + HBr => NaBr + H2O

Lze tedy připravit mnoho anorganických bromidů.

Syntéza alkylhalogenidů

A co organické bromidy? Jedná se o organobromované sloučeniny: RBr nebo ArBr.

Dehydratace alkoholů

Surovinou pro jejich získání mohou být alkoholy. Když protonovaný kyselostí HBr, oni tvoří vodu, který je dobrá odcházející skupina, a místo toho objemný atom Br je včleněn, který bude stát se kovalentně spojený s uhlíkem: \ t

ROH + HBr => RBr + H2O

Tato dehydratace se provádí při teplotách nad 100 ° C, aby se usnadnilo prasknutí vazby R-OH2+.

Přidání alkenů a alkynů

Molekula HBr může být přidána z jejího vodného roztoku do dvojné nebo trojné vazby alkenu nebo alkynu:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Lze získat několik produktů, ale za jednoduchých podmínek se produkt nejprve vytvoří tam, kde je brom vázán na sekundární, terciární nebo kvartérní uhlík (Markovnikovovo pravidlo)..

Tyto halogenidy zasahují do syntézy dalších organických sloučenin a jejich rozsah použití je velmi rozsáhlý. Některé z nich mohou být dokonce použity při syntéze nebo designu nových léků.

Éterické clivage

Z etherů lze současně získat dva alkylhalogenidy, z nichž každý nese jeden ze dvou postranních řetězců R nebo R 'počátečního etheru R-O-R'. Stává se něco podobného dehydrataci alkoholů, ale jeho reakční mechanismus je odlišný.

Reakce může být schematizována s následující chemickou rovnicí:

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

Voda je také uvolněna.

Katalyzátor

Jeho kyselost je taková, že může být použita jako účinný kyselý katalyzátor. Místo přidání aniontu Br- k molekulární struktuře, otevírá cestu pro další molekulu dělat to.

Odkazy

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organická chemie. Aminy (10)th vydání.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Organická chemie (Šesté vydání). Mc Graw Hill.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrovaný glosář organické chemie: 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. Národní institut pro bezpečnost a hygienu při práci. (2011). Bromovodík [PDF] Zdroj: insht.es
  7. PrepChem. (2016). Příprava kyseliny bromovodíkové. Zdroj: prepchem.com