Struktura, svojstva, stvaranje, upotreba bromovodične kiseline (HBr)



Bromovodična kiselina "Anorganski spoj" je anorganski spoj koji nastaje iz vodene otopine plina zvanog bromovodik. Njegova kemijska formula je HBr i može se smatrati na različite načine ekvivalentnim: kao molekularni hidrid, ili vodikov halid u vodi; to je hidrazid.

U kemijskim jednadžbama treba ga napisati kao HBr (ac), što znači da je to bromovodična kiselina, a ne plin. Ova kiselina je jedna od najjačih poznatih, čak i više nego klorovodična kiselina, HCl. Objašnjenje za to leži u prirodi njegove kovalentne veze.

Zašto je HBr takva kiselina, a još više otopljena u vodi? Budući da je kovalentna veza H-Br vrlo slaba, zbog slabog preklapanja 1s orbitala H i 4p Br.

To ne iznenađuje ako pogledate sliku iznad, gdje je jasno da je atom broma (smeđi) mnogo veći od atoma vodika (bijeli)..

Prema tome, bilo koji poremećaj uzrokuje slom H-Br veze, oslobađajući H ion+. Zatim, bromovodična kiselina je Brönstedova kiselina, jer prenosi protone ili vodikove ione. Njegova čvrstoća je takva da se koristi u sintezi nekoliko organobromiranih spojeva (kao što je 1-Bromo etan, CH3CH2br).

Hidrobromna kiselina je, nakon hidriranja, HI, jedan od najjačih i najkorisnijih hidrocida za probavu određenih čvrstih uzoraka.

indeks

  • 1 Struktura bromovodične kiseline
    • 1.1 Kiselost
  • 2 Fizikalna i kemijska svojstva
    • 2.1 Molekularna formula
    • 2.2 Molekularna težina
    • 2.3 Fizički izgled
    • 2.4 Miris
    • 2.5 Prag mirisa
    • 2.6 Gustoća
    • 2.7 Točka taljenja
    • 2.8 Vrelište
    • 2.9 Topljivost u vodi
    • 2.10 Gustoća pare
    • 2.11 pKa kiselost
    • Kapacitet kalorija
    • 2.13 Standardna molarna entalpija
    • 2.14 Standardna molarna entropija
    • 2.15 Plamište
  • 3 Nomenklatura
  • 4 Kako se ona formira?
    • 4.1 Smjesa vodika i broma u vodi
    • 4.2 Fosfor tribromid
    • 4.3 Sumporni dioksid i brom
  • 5 Upotreba
    • 5.1 Priprema bromida
    • 5.2 Sinteza alkil halogenida
    • 5.3 Katalizator
  • 6 Reference

Struktura bromovodične kiseline

Struktura H-Br prikazana je na slici, čija su svojstva i svojstva, čak i ona plina, usko povezana s vodenim otopinama. Zato dolazi točka u kojoj se zbunjuje oko toga koji se od ova dva spoja aludira na: HBr ili HBr (ac).

Struktura HBr (ac) se razlikuje od strukture HBr, jer se sada molekule vode otapaju ovu dvoatomsku molekulu. Kada je dovoljno blizu, H se prenosi+ na molekulu H2Ili kao što je naznačeno u sljedećoj kemijskoj jednadžbi:

HBr + H2O => Br--  +  H3O+

Tako se struktura bromovodične kiseline sastoji od iona Br--  i H3O+ interakcija elektrostatski. Sada se malo razlikuje od kovalentne veze H-Br.

Njegova velika kiselost je zbog glomaznog aniona Br- jedva može komunicirati s H3O+, ne može ga spriječiti u prijenos H+ drugim okolnim kemijskim vrstama.

jetkost

Na primjer, Cl- i F- iako oni ne tvore kovalentne veze s H3O+, mogu djelovati preko drugih intermolekularnih sila, kao što su vodikovi mostovi (koji samo F- može ih prihvatiti). Vodikovi mostovi F--H OH2+ "Spriječiti" donaciju H+.

Zbog toga je fluorovodična kiselina, HF, slabija kiselina u vodi od bromovodične kiseline; budući da su ionske interakcije Br- H3O+ nemojte gnjaviti prijenos H+.

Međutim, iako je voda prisutna u HBr (ac), njegovo ponašanje na kraju prikaza slično je ponašanju H-Br molekule; to jest, H+ Prenosi se s HBr ili Br-H3O+.

Fizikalna i kemijska svojstva

Molekularna formula

HBr.

Molekularna težina

80,972 g / mol. Imajte na umu da, kao što je spomenuto u prethodnom odjeljku, razmatra se samo HBr, a ne molekula vode. Ako je molekulska masa preuzeta iz formule Br-H3O+ ona bi imala približno 99 g / mol.

Fizički izgled

Bezbojna ili blijedo žuta tekućina, koja će ovisiti o koncentraciji otopljenog HBr. Što je više žuta, to će biti koncentriranija i opasnija.

miris

Opak, iritantan.

Prag mirisa

6,67 mg / m3.

gustoća

1,49 g / cm3 (vodena otopina na 48% w / w). Ta vrijednost, kao i one koje odgovaraju točkama taljenja i vrelišta, ovisi o količini HBr otopljenog u vodi.

Točka taljenja

-11ºC (12ºF, 393ºK) (vodena otopina 49% w / w).

Točka vrenja

122 ° C (252 ° F 393 ° K) na 700 mmHg (vodena otopina 47-49% w / w).

Topljivost u vodi

-221 g / 100 ml (na 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ºC).

-130 g / 100 ml (100 ºC).

Ove vrijednosti se odnose na plinoviti HBr, a ne na bromovodičnu kiselinu. Kao što se može vidjeti, povećanje temperature smanjuje topljivost HBr; ponašanje koje je prirodno u plinovima. Prema tome, ako su potrebna koncentrirana otopina HBr (ac), bolje je raditi s njima na niskim temperaturama.

Ako radi na visokim temperaturama, HBr će pobjeći u obliku plinovitih dvoatomskih molekula, tako da reaktor mora biti zatvoren kako bi se spriječilo curenje.

Gustoća pare

2,71 (u odnosu na zrak = 1).

Kiselost pKa

-9.0. Ova konstanta tako negativna ukazuje na njegovu veliku snagu kiselosti.

Kapacitet kalorija

29,1 kJ / mol.

Standardna molarna entalpija

198,7 kJ / mol (298 ºK).

Standardna molarna entropija

-36,3 kJ / mol.

Točka paljenja

Nije zapaljivo.

nomenklatura

Njegovo ime 'bromovodična kiselina' kombinira dvije činjenice: prisutnost vode i da brom ima valenciju od -1 u spoju. Na engleskom jeziku to je nešto očitije: bromovodična kiselina, gdje se prefiks 'hidro' (ili hidro) odnosi na vodu; premda se uistinu može odnositi i na vodik.

Brom ima valenciju od -1 jer je vezan za atom vodika manje elektronegativan nego što je; ali ako je povezana ili u interakciji s atomima kisika, ona može imati brojne valencije, kao što su: +2, +3, +5 i +7. S H može samo usvojiti jednu valenciju, i zato je dodatak -ico dodat njegovom imenu.

Dok je HBr (g), bromovodik, bezvodni; to jest, nema vode. Stoga je nazvan prema drugim normama nomenklature, koje odgovaraju onima vodikovih halogenida.

Kako se formira?

Postoji nekoliko sintetskih metoda za pripremu bromovodične kiseline. Neki od njih su:

Smjesa vodika i broma u vodi

Bez opisivanja tehničkih detalja, ova kiselina se može dobiti iz izravne smjese vodika i broma u reaktoru napunjenom vodom.

H2  +  br2  => HBr

Na taj način, kako se HBr oblikuje, on se otapa u vodi; To ga može povući u destilaciju, tako da se otopine mogu ekstrahirati s različitim koncentracijama. Vodik je plin, a brom tamna crvenkasta tekućina.

Fosfor tribromid

U složenijem postupku, pijesak, hidratizirani crveni fosfor i brom su miješani. Hvatači vode se stavljaju u ledene kupke kako bi se spriječilo izlaženje HBr-a i formiranje, umjesto toga, bromovodične kiseline. Reakcije su:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBR3  +  3H2O => 3HBr + H3PO3

Sumporni dioksid i brom

Drugi način pripreme je reakcija broma sa sumpornim dioksidom u vodi:

br2  +  SW2  +  2H2O => 2HBr + H2SW4

To je redoks reakcija. Br2 smanjuje, dobiva elektrone, povezujući se s vodicima; dok je SO2 oksidira, gubi elektrone, kada stvara više kovalentnih veza s drugim kisicima, kao u sumpornoj kiselini.

aplikacije

Priprema bromida

Bromidne soli mogu se pripraviti ako HBr (ac) reagira s metalnim hidroksidom. Primjerice, razmatra se proizvodnja kalcijevog bromida:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2O

Drugi primjer je natrijev bromid:

NaOH + HBr => NaBr + H2O

Tako se mogu pripraviti mnogi anorganski bromidi.

Sinteza alkil halida

A što je s organskim bromidima? To su organobromirani spojevi: RBr ili ArBr.

Dehidracija alkohola

Sirovina za njihovo dobivanje mogu biti alkoholi. Kada je protoniran kiselinom HBr, oni tvore vodu, koja je dobra izlazna skupina, i umjesto toga ugrađen je voluminozni atom Br, koji će postati kovalentno povezan s ugljikom:

ROH + HBr => RBr + H2O

Ova dehidracija se provodi na temperaturama iznad 100 ° C, kako bi se olakšalo pucanje R-OH veze2+.

Dodavanje alkenima i alkinima

Molekula HBr može se dodati iz svoje vodene otopine u dvostruku ili trostruku vezu alkena ili alkina:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Može se dobiti nekoliko proizvoda, ali pod jednostavnim uvjetima, proizvod se prvo formira tamo gdje je brom vezan za sekundarni, tercijarni ili kvaterni ugljik (Markovnikovo pravilo).

Ti halidi interveniraju u sintezi drugih organskih spojeva, a njihov opseg uporabe je vrlo opsežan. Također, neke od njih mogu se koristiti i za sintezu ili dizajn novih lijekova.

Eterična stolica

Iz etera mogu se istovremeno dobiti dva alkil halida, od kojih svaki nosi jedan od dva bočna lanca R ili R 'početnog etera R-O-R'. Događa se nešto slično dehidraciji alkohola, ali mehanizam njegove reakcije je različit.

Reakcija se može shematizirati slijedećom kemijskom jednadžbom:

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

I voda se također oslobađa.

katalizator

Njegova kiselost je takva da se može upotrijebiti kao učinkovit katalizator kiseline. Umjesto dodavanja Br aniona- na molekularnu strukturu, otvara put za drugu molekulu da to učini.

reference

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10th izdanje.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Organska kemija (Šesto izdanje). Mc Graw Hill.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani rječnik pojmova organska kemija: bromovodična kiselina. Preuzeto s: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia. (2018.). Bromovodična kiselina. Preuzeto s: en.wikipedia.org
  5. Pubchem. (2018.). Bromovodična kiselina. Preuzeto s: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Nacionalni institut za sigurnost i higijenu na radu. (2011). Vodikov bromid [PDF]. Dobavljeno iz: insht.es
  7. PrepChem. (2016). Priprema bromovodične kiseline. Preuzeto s: prepchem.com