БРОМИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА (БРОМИСТОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА, ОБРАЗОВАНИЕ - ХИМИЯ - 2024

Бромистоводородна кислота представляет собой неорганическое соединение представляет собой водный раствор газа называется бромистого водорода. Его химическая формула - HBr, и его можно рассматривать по-разному эквивалентно: как молекулярный гидрид или галогенид водорода в воде; то есть гидрокислота.

В химических уравнениях это должно быть записано как HBr (ac), что означает, что это бромистоводородная кислота, а не газ. Эта кислота является одной из самых сильных известных, даже в большей степени, чем соляная кислота, HCl. Объяснение этому лежит в природе его ковалентной связи.

Источник: KES47 через Википедию

Почему HBr такая сильная кислота, и тем более растворенная 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 верхнее изображение, где ясно, что атом брома (коричневый) намного больше, чем атом водорода (белый).

Следовательно, любое нарушение вызывает разрыв связи H-Br, высвобождая ион H ⁺ . Итак, бромистоводородная кислота - это кислота Бренстеда, поскольку она переносит протоны или ионы водорода. Его сила такова, что он используется в синтезе различных броморганических соединений (таких как 1-бромэтан, CH ₃ CH ₂ Br).

Бромистоводородная кислота после иодистоводородной кислоты HI является одной из самых сильных и наиболее полезных гидрокислот для разложения определенных твердых образцов.

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 возникает путаница в отношении того, какое из двух соединений относится к HBr или HBr (ac).

Структура HBr (ac) отличается от структуры HBr, поскольку теперь молекулы воды растворяют эту двухатомную молекулу. Когда он находится достаточно близко, H ⁺ передается молекуле H ₂ O, как показано следующим химическим уравнением:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

Таким образом, структура бромистоводородной кислоты состоит из ионов Br ^- и H ₃ O ⁺ , взаимодействующих электростатически. Теперь это немного отличается от ковалентной связи H-Br.

Его высокая кислотность обусловлена ​​тем фактом, что объемный анион Br ^- едва ли может взаимодействовать с H ₃ O ⁺ , не будучи в состоянии предотвратить перенос H ⁺ другим окружающим химическим соединениям.

кислотность

Например, Cl ^- и F ^- хотя они не образуют ковалентных связей с H ₃ O ⁺ , они могут взаимодействовать посредством других межмолекулярных сил, таких как водородные связи (которые способен принимать только F ^- ). Водородные связи F ^- -H-OH ₂ ⁺ «препятствуют» отдаче H ⁺ .

По этой причине фтористоводородная кислота HF является более слабой кислотой в воде, чем бромистоводородная кислота; поскольку ионные взаимодействия Br ^- H ₃ O ⁺ не влияют на перенос H ⁺ .

Однако, хотя вода присутствует в HBr (водн.), Ее поведение в конечном счете похоже на поведение молекулы H-Br; то есть H ⁺ переносится из HBr или Br ^- H ₃ O ⁺ .

Физические и 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 бы молекулярный вес был взят из формулы Br ^- H ₃ O ^{+, он} имел бы значение приблизительно 99 г / моль.

Внешность

Бесцветная или бледно-желтая жидкость, которая будет зависеть от концентрации растворенного HBr. Чем больше он желтого цвета, тем он более концентрированный и опасный.

запах

Едкий, раздражающий.

Порог запаха

6,67 мг / м ³ .

плотность

1,49 г / см ³ (48% водный раствор). Это значение, а также значения точек плавления и кипения зависят от количества HBr, растворенного в воде.

Температура плавления

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49% водный раствор).

Точка кипения

122 ° C (252 ° F 393 ° K) при 700 мм рт. Ст. (47-49% водный раствор).

Растворимость воды

-221 г / 100 мл (при 0 ° С).

-204 г / 100 мл (15 ° C).

-130 г / 100 мл (100 ° C).

Эти значения относятся к газообразному HBr, а не к бромистоводородной кислоте. Как видно, с повышением температуры растворимость HBr уменьшается; поведение, естественное для газов. Следовательно, если требуются концентрированные растворы HBr (водн.), С ними лучше работать при низких температурах.

При работе при высоких температурах HBr будет улетучиваться в виде двухатомных газообразных молекул, поэтому реактор должен быть герметизирован, чтобы предотвратить его утечку.

Плотность паров

2,71 (по отношению к воздуху = 1).

Кислотность pKa

-9,0. Эта отрицательная константа указывает на его высокую кислотность.

Калорийность

29,1 кДж / моль.

Стандартная молярная энтальпия

198,7 кДж / моль (298 К).

Стандартная молярная энтропия

-36,3 кДж / моль.

точка воспламенения

Не горюч.

Номенклатура

Его название «бромистоводородная кислота» объединяет два факта: присутствие воды и валентность брома -1 в соединении. В английском это несколько более очевидно: бромистоводородная кислота, где приставка «hydro» (или hydro) относится к воде; хотя на самом деле это также может относиться к водороду.

Бром имеет валентность -1, потому что он связан с менее электроотрицательным атомом водорода, чем он; но если бы он был связан или взаимодействовал с атомами кислорода, он мог бы иметь множество валентностей, например: +2, +3, +5 и +7. С H он может принимать только одну валентность, поэтому к его имени добавляется суффикс -ico.

Принимая во внимание, что HBr (г), бромистый водород, является безводным; то есть в нем нет воды. Поэтому он назван в соответствии с другими стандартами номенклатуры, соответствующими галогенидам водорода.

Как он образуется?

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

Смесь водорода и брома в воде

Без описания технических деталей, эту кислоту можно получить путем прямого смешивания водорода и брома в реакторе, заполненном водой.

H ₂ + Br ₂ => HBr

Таким образом, по мере образования HBr растворяется в воде; это может затянуть его при перегонке, поэтому можно экстрагировать растворы с различными концентрациями. Водород - это газ, а бром - темно-красноватая жидкость.

Трибромид фосфора

В более сложном процессе смешивают песок, гидратированный красный фосфор и бром. Водные ловушки помещаются в ледяные ванны, чтобы предотвратить утечку HBr и образование вместо этого бромистоводородной кислоты. Реакции следующие:

2П + 3Бр ₂ => 2ПБр ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Диоксид серы и бром

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

Br ₂ + SO ₂ + 2H ₂ O => 2HBr + H ₂ SO ₄

Это окислительно-восстановительная реакция. Br ₂ восстанавливается, приобретает электроны, связываясь с атомами водорода; В то время как SO ₂ окисляется, он теряет электроны, когда образует более ковалентные связи с другими атомами кислорода, как в серной кислоте.

Приложения

Подготовка бромида

Бромидные соли можно получить реакцией HBr (водн.) С гидроксидом металла. Например, считается производство бромида кальция:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

Другой пример для бромида натрия:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

Таким образом, можно получить многие неорганические бромиды.

Синтез алкилгалогенидов

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

Обезвоживание спиртов

Сырьем для их получения могут быть спирты. Когда они протонируются кислотностью HBr, они образуют воду, которая является хорошей уходящей группой, и на ее место включается объемный атом Br, который становится ковалентно связанным с углеродом:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

Эта дегидратация проводится при температуре выше 100 ° C, чтобы облегчить разрыв связи R-OH ₂ ⁺ .

Дополнение к алкенам и алкинам

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

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

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

Эти галогениды участвуют в синтезе других органических соединений, и диапазон их использования очень обширен. Точно так же некоторые из них могут даже использоваться при синтезе или разработке новых лекарств.

Расщепление эфиров

Из простых эфиров могут быть получены одновременно два алкилгалогенида, каждый из которых несет одну из двух боковых цепей R или R 'исходного эфира RO-R'. Происходит нечто похожее на обезвоживание спиртов, но механизм их реакции другой.

Реакцию можно описать с помощью следующего химического уравнения:

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

И вода тоже выделяется.

катализатор

Его кислотность такова, что его можно использовать в качестве эффективного кислотного катализатора. Вместо добавления аниона Br ^- к молекулярной структуре он уступает место другой молекуле.

Ссылки

1. Грэм Соломонс Т.В., Крейг Б. Фрайл. (2011). Органическая химия. Амины. (10- ^е изд.). Wiley Plus.
2. Кэри Ф. (2008). Органическая химия. (Издание шестое). Мак Гроу Хилл.
3. Стивен А. Хардинджер. (2017). Иллюстрированный глоссарий органической химии: бромистоводородная кислота. Получено с: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Бромистоводородная кислота. Получено с: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Бромистоводородная кислота. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Национальный институт безопасности и гигиены труда. (2011). Бромистый водород , Получено с: insht.es
7. PrepChem. (2016). Приготовление бромистоводородной кислоты. Получено с: Prepchem.com