Бромистоводородная кислота (HBr) структура, свойства, образование, использование



Бромистоводородная кислота представляет собой неорганическое соединение, которое получается из водного раствора газа, называемого бромистым водородом. Его химическая формула - HBr, и ее можно считать по-разному эквивалентной: в качестве молекулярного гидрида или галогеноводорода в воде; то есть гидразид.

В химических уравнениях он должен быть записан как HBr (ac), чтобы указать, что это бромистоводородная кислота, а не газ. Эта кислота является одной из самых сильных, даже больше, чем соляная кислота, HCl. Объяснение этому кроется в природе его ковалентной связи.

Почему HBr такая кислота и еще больше растворяется в воде? Поскольку ковалентная связь H-Br очень слабая, из-за плохого перекрытия 1s-орбиталей H и 4p Br.

Это неудивительно, если вы внимательно посмотрите на изображение выше, где атом брома (коричневый) явно больше, чем атом водорода (белый).

Следовательно, любое нарушение вызывает разрыв связи H-Br, высвобождая ион H+. Затем бромистоводородная кислота представляет собой кислоту Бренстеда, поскольку она переносит протоны или ионы водорода. Его сила такова, что он используется в синтезе нескольких броморганических соединений (таких как 1-бромэтан, CH3СН2Br).

Бромистоводородная кислота, после HI, является одним из самых сильных и полезных гидроцидов для расщепления определенных твердых образцов..

индекс

  • 1 Структура бромистоводородной кислоты
    • 1.1 Кислотность
  • 2 Физические и химические свойства
    • 2.1 Молекулярная формула
    • 2.2 Молекулярный вес
    • 2.3 Внешность
    • 2,4 Запах
    • 2.5 Порог запаха
    • 2.6 Плотность
    • 2.7 Точка плавления
    • 2.8 Точка кипения
    • 2.9 Растворимость в воде
    • 2.10 Плотность пара
    • 2,11 пКа кислотность
    • 2.12 Калорийность
    • 2.13 Стандартная молярная энтальпия
    • 2.14 Стандартная молярная энтропия
    • 2.15 Температура вспышки
  • 3 Номенклатура
  • 4 Как это формируется?
    • 4.1 Смесь водорода и брома в воде
    • 4.2 Фосфор трибромид
    • 4.3 Диоксид серы и бром
  • 5 использует
    • 5.1 Приготовление бромидов
    • 5.2 Синтез алкилгалогенидов
    • 5.3 Катализатор
  • 6 Ссылки

Структура бромистоводородной кислоты

На изображении показана структура H-Br, свойства и характеристики которого, даже газа, тесно связаны с его водными растворами. Вот почему наступает момент, когда вы вступаете в заблуждение относительно того, на какое из двух соединений намекают: HBr или HBr (ac).

Структура HBr (ac) отличается от структуры HBr, потому что теперь молекулы воды сольватируют эту двухатомную молекулу. Когда это достаточно близко, H передается+ к молекуле Н2Или как указано в следующем химическом уравнении:

HBr + H2O => Br--  +  H3О+

Таким образом, структура бромистоводородной кислоты состоит из ионов Br--  и H3О+ взаимодействуя электростатически. Теперь это немного отличается от ковалентной связи H-Br.

Его большая кислотность обусловлена ​​громоздким анионом Br- едва может взаимодействовать с Н3О+, не может помешать ему передать H+ к другому окружающему химическому виду.

кислотность

Например, Cl- и F- хотя они не образуют ковалентные связи с Н3О+, они могут взаимодействовать через другие межмолекулярные силы, такие как водородные мостики (которые только F- умеет их принимать). Водородные мостики F--Н-ОН2+ «Мешают» пожертвованию Н+.

Именно по этой причине плавиковая кислота HF является более слабой кислотой в воде чем бромистоводородная кислота; так как, ионные взаимодействия Br- H3О+ не беспокоить передачи Н+.

Однако, хотя вода присутствует в HBr (ac), ее поведение в конце описания аналогично поведению молекулы H-Br; то есть H+ Переводится из HBr или Br-H3О+.

Физико-химические свойства

Молекулярная формула

HBr.

Молекулярный вес

80 972 г / моль Обратите внимание, что, как упоминалось в предыдущем разделе, рассматривается только HBr, а не молекула воды. Если молекулярный вес взят из формулы Br-H3О+ он будет иметь значение примерно 99 г / моль.

Внешний вид

Бесцветная или бледно-желтая жидкость, которая будет зависеть от концентрации растворенного HBr. Чем оно более желтое, тем более концентрированным и опасным оно будет.

запах

Едкий, раздражающий.

Порог запаха

6,67 мг / м3.

плотность

1,49 г / см3 (водный раствор при 48% мас. / мас.). Эта величина, как и те, которые соответствуют точкам плавления и кипения, зависит от количества HBr, растворенного в воде.

Точка плавления

-11ºC (12ºF, 393ºK) (водный раствор при 49% мас. / Мас.).

Точка кипения

122 ° С (252 ° F, 393 ° К) при 700 мм рт. Ст. (Водный раствор 47-49% мас. / Мас.).

Растворимость в воде

-221 г / 100 мл (при 0 ºC).

-204 г / 100 мл (15 ºC).

-130 г / 100 мл (100 ºC).

Эти значения относятся к газообразному HBr, а не к бромистоводородной кислоте. Как видно, повышение температуры снижает растворимость HBr; поведение, которое является естественным в газах. Следовательно, если требуются концентрированные растворы HBr (ac), лучше работать с ними при низких температурах..

При работе при высоких температурах HBr будет выходить в виде газообразных двухатомных молекул, поэтому реактор должен быть герметично закрыт для предотвращения утечки.

Плотность пара

2,71 (по отношению к воздуху = 1).

Кислотность пКа

-9,0. Эта константа, столь отрицательная, свидетельствует о ее сильной кислотности.

Калорийность

29,1 кДж / моль.

Стандартная молярная энтальпия

198,7 кДж / моль (298 ºK).

Стандартная молярная энтропия

-36,3 кДж / моль.

Точка зажигания

Не горючий.

номенклатура

Его название «бромистоводородная кислота» сочетает в себе два факта: присутствие воды и тот, что бром имеет валентность -1 в соединении. На английском языке это несколько более очевидно: бромистоводородная кислота, где префикс «гидро» (или гидро) относится к воде; хотя, действительно, это может также относиться к водороду.

Бром имеет валентность -1, потому что он связан с атомом водорода менее электроотрицательным, чем он есть; но если он связан или взаимодействует с атомами кислорода, он может иметь множество валентностей, таких как: +2, +3, +5 и +7. С помощью H можно принять только одну валентность, и именно поэтому к ее названию добавляется суффикс -ico..

В то время как HBr (г), бромистый водород, является безводным; то есть у него нет воды. Поэтому он назван в соответствии с другими стандартами номенклатуры, что соответствует галогеноводородам.

Как это формируется?

Существует несколько синтетических методов приготовления бромистоводородной кислоты. Некоторые из них:

Смесь водорода и брома в воде

Без описания технических подробностей эту кислоту можно получить из прямой смеси водорода и брома в реакторе, заполненном водой..

H2  +  бром2  => HBr

Таким образом, когда образуется HBr, он растворяется в воде; Это может затянуть его в дистилляции, поэтому растворы могут быть извлечены с различными концентрациями. Водород - это газ, а бром - темно-красная жидкость..

Фосфор трибромид

В более сложном процессе смешивают песок, гидратированный красный фосфор и бром. Водяные ловушки помещаются в ледяные ванны, чтобы предотвратить выход HBr и образование вместо него бромистоводородной кислоты. Реакции:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBr3  +  3H2O => 3HBr + H3ПО3

Диоксид серы и брома

Еще один способ его приготовления - это реакция брома с диоксидом серы в воде:

бром2  +  SW2  +  2H2O => 2HBr + H2SW4

Это окислительно-восстановительная реакция. Br2 он уменьшает, он получает электроны, связываясь с атомами водорода; в то время как ТАК2 он окисляется, он теряет электроны, когда он образует больше ковалентных связей с другими атомами кислорода, как в серной кислоте.

приложений

Приготовление бромидов

Бромидные соли могут быть получены, если HBr (ac) реагирует с гидроксидом металла. Например, производство бромида кальция считается:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2О

Другой пример для бромида натрия:

NaOH + HBr => NaBr + H2О

Таким образом, многие из неорганических бромидов могут быть получены.

Синтез алкилгалогенидов

А как насчет органических бромидов? Это броморганические соединения: RBr или ArBr.

Обезвоживание спиртов

Сырьем для их получения могут быть спирты. При протонировании кислотностью HBr они образуют воду, которая является хорошей исходящей группой, и вместо этого включается объемный атом Br, который становится ковалентно связанным с углеродом:

ROH + HBr => RBr + H2О

Эту дегидратацию проводят при температуре выше 100 ° C, чтобы облегчить разрыв связи R-OH2+.

Добавление к алкенам и алкинам

Молекула HBr может быть добавлена ​​из ее водного раствора к двойной или тройной связи алкена или алкина:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Можно получить несколько продуктов, но в простых условиях продукт сначала образуется там, где бром связан с вторичным, третичным или четвертичным углеродом (правило Марковникова)..

Эти галогениды вмешиваются в синтез других органических соединений, и диапазон их применения очень широк. Кроме того, некоторые из них могут даже использоваться в синтезе или разработке новых лекарств..

Эфирный кливаж

Из простых эфиров можно получить два алкилгалогенида одновременно, каждый из которых несет одну из двух боковых цепей R или R 'исходного эфира R-O-R'. Случается что-то похожее на обезвоживание спиртов, но механизм его реакции другой.

Реакция может быть схематизирована с помощью следующего химического уравнения:

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

И вода тоже выделяется.

катализатор

Его кислотность такова, что он может быть использован в качестве эффективного кислотного катализатора. Вместо добавления аниона Br- к молекулярной структуре, открывает путь для другой молекулы, чтобы сделать это.

ссылки

  1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10го издание.). Wiley Plus.
  2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия (Шестое издание). Mc Graw Hill.
  3. Стивен А. Хардингер. (2017). Иллюстрированный словарь по органической химии: бромистоводородная кислота. Получено от: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia. (2018). Бромистоводородная кислота. Получено с: en.wikipedia.org
  5. PubChem. (2018). Бромистоводородная кислота. Получено из: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Национальный институт безопасности и гигиены труда. (2011). Бромистый водород [PDF]. Получено с: insht.es
  7. PrepChem. (2016). Приготовление бромистоводородной кислоты. Получено с: prepchem.com