ЙОДОВОДОРОДНАЯ КИСЛОТА (ПРИВЕТ): СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ - ХИМИЯ - 2025

Иодистоводородна кислота представляет собой водный раствор йодистого водорода , который характеризуется высокой кислотностью. Определение, более близкое к химической терминологии и ИЮПАК, заключается в том, что это гидрокислота, химическая формула которой HI.

Однако, чтобы отличить его от газообразных молекул иодистого водорода, HI (г) обозначается как HI (водн.). По этой причине в химических уравнениях важно идентифицировать среду или физическую фазу, в которой находятся реагенты и продукты. Даже в этом случае часто путают йодоводород и йодистоводородную кислоту.

Ионы йодистоводородной кислоты. Источник: Габриэль Боливар.

Если наблюдаются совершенные в их идентичности молекулы, заметные различия будут обнаружены между HI (g) и HI (ac). В HI (g) есть связь HI; в то время как в HI (ac) они фактически представляют собой пару ионов I ^- и H ₃ O ⁺ , взаимодействующих электростатически (верхнее изображение).

С другой стороны, HI (ac) является источником HI (g), поскольку первый получают растворением второго в воде. Из-за этого, если он не входит в химическое уравнение, HI может также использоваться для обозначения иодистоводородной кислоты. HI является сильным восстановителем и отличным источником I ^- ионов в водной среде.

Структура иодистоводородной кислоты

Йодоводородная кислота, как только что объяснено, состоит из раствора HI в воде. Находясь в воде, молекулы HI полностью диссоциируют (сильный электролит), образуя ионы I ^- и H ₃ O ⁺ . Эта диссоциация может быть представлена ​​следующим химическим уравнением:

HI (г) + H ₂ O (l) => I ^- (водн.) + H ₃ O ⁺ (водн.)

Что было бы эквивалентно, если бы это было написано как:

HI (г) + H ₂ O (l) => HI (водн.)

Однако HI (ac) вообще не показывает, что случилось с газообразными молекулами HI; это только указывает на то, что они находятся в водной среде.

Следовательно, истинная структура HI (ac) состоит из ионов I ^- и H ₃ O ⁺ , окруженных молекулами воды, гидратирующих их; чем более концентрированная иодистоводородная кислота, тем меньше количество непротонированных молекул воды.

Фактически коммерчески концентрация HI составляет от 48 до 57% в воде; более концентрированный эквивалентен слишком дымящей (и даже более опасной) кислоте.

На изображении видно, что анион I ^- представлен фиолетовой сферой, а H ₃ O ^{+ -} белыми сферами и красной сферой для атома кислорода. Катион H ₃ O ⁺ имеет геометрию молекулы тригональной пирамиды (видно из более высокой плоскости на изображении).

свойства

Физическое описание

Бесцветная жидкость; но при прямом контакте с кислородом он может иметь желтоватый и коричневый оттенки. Это потому, что ионы I ^{- в} конечном итоге окисляются до молекулярного йода I ₂ . Если I _{2 много} , более чем вероятно, что ^{образуется} трийодид-анион I ₃ ^- , который окрашивает раствор в коричневый цвет.

Молекулярная масса

127,91 г / моль.

запах

Акко.

плотность

Плотность составляет 1,70 г / мл для 57% раствора HI; поскольку плотности варьируются в зависимости от различных концентраций HI. При этой концентрации образуется азеотроп (он перегоняется как отдельное вещество, а не как смесь), относительная стабильность которого может быть обусловлена ​​его коммерциализацией по сравнению с другими растворами.

Точка кипения

Азеотроп 57% HI кипит при 127 ° C и давлении 1,03 бар (ПЕРЕЙТИ К АТМ).

рКа

-1,78.

кислотность

Это чрезвычайно сильная кислота, настолько сильная, что она вызывает коррозию всех металлов и тканей; даже для каучуков.

Это связано с тем, что связь HI очень слабая и легко разрушается при ионизации в воде. Кроме того, водородные связи I ^- - HOH ₂ ⁺ слабые, поэтому ничто не мешает взаимодействию H ₃ O ⁺ с другими соединениями; иными словами, H ₃ O ⁺ стал «свободным», как I ^-, который не привлекает свой противоион со слишком большой силой.

Восстановитель

HI - мощный восстановитель, основным продуктом реакции которого является I ₂ .

Номенклатура

Номенклатура йодистоводородной кислоты основана на том факте, что йод «работает» с единственной степенью окисления: -1. А также, то же название указывает на то, что в его структурной формуле есть вода. Это его единственное название, поскольку это не чистое соединение, а раствор.

Приложения

Источник йода в органическом и неорганическом синтезе

HI является отличным источником ионов I ^- для неорганического и органического синтеза, а также является мощным восстанавливающим агентом. Например, его 57% водный раствор используется для синтеза алкилйодидов (таких как CH ₃ CH ₂ I) из первичных спиртов. Аналогичным образом, группа ОН может быть заменена на I.

Восстановитель

Йодоводородная кислота использовалась, например, для уменьшения количества углеводов. Если глюкоза, растворенная в этой кислоте, нагревается, она теряет все свои ОН-группы, получая в качестве продукта углеводородный н-гексан.

Он также использовался для уменьшения функциональных групп графеновых листов, чтобы их можно было использовать в электронных устройствах.

Cativa Процесс

Схема каталитического цикла для процесса Cativa. Источник: Бен Миллс. HI также используется для промышленного производства уксусной кислоты с использованием процесса Cativa. Он состоит из каталитического цикла, в котором происходит карбонилирование метанола; то есть карбонильная группа C = O вводится в молекулу CH ₃ OH , чтобы преобразовать ее в кислоту CH ₃ COOH.

меры

Процесс начинается (1) с органо-иридиевого комплекса ^- плоской квадратной формы. Это соединение «получает» метилиодид, CH ₃ I, продукт подкисления CH ₃ OH 57% HI. В этой реакции также образуется вода, и благодаря ей наконец получается уксусная кислота, позволяя при этом извлекать HI на последней стадии.

На этом этапе как группа –CH _{3, так} и группа –I связываются с металлическим центром иридия (2), образуя октаэдрический комплекс с гранью, состоящей из трех лигандов I. В конце концов, один из диодов заменяется молекулой монооксида углерода. , CO; и теперь (3) октаэдрический комплекс имеет грань, состоящую из трех лигандов CO.

Затем происходит перегруппировка: группа –CH ₃ «уходит» от Ir и связывается с соседним CO (4) с образованием ацетильной группы -COCH ₃ . Эта группа высвобождается из иридиевого комплекса, связываясь с иодид-ионами и получая CH ₃ COI, ацетилиодид. Здесь восстанавливается иридиевый катализатор, готовый к участию в другом каталитическом цикле.

Наконец, CH ₃ COI подвергается замещению I ^- молекулой H ₂ O, механизм которого заканчивается высвобождением HI и уксусной кислоты.

Незаконный синтез

Реакция восстановления эфедрина йодистоводородной кислотой и красным фосфором до метамфетамина. Источник: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Производное Ring0 работа: материаловед (доклад) Йодоводородная кислота использовалась для синтеза психотропных веществ, используя ее высокую восстанавливающую способность. Например, вы можете уменьшить эфедрин (лекарство от астмы) в присутствии красного фосфора до метамфетамина (верхнее изображение).

Видно, что сначала происходит замещение группы ОН на I, а затем второе замещение на Н.

Ссылки

1. Wikipedia. (2019). Йодоводородная кислота. Получено с: en.wikipedia.org
2. Эндрюс, Натали. (24 апреля 2017 г.). Использование иодоводородной кислоты. Sciencing. Получено с: sciencing.com
3. Альфа Эзар, Thermo Fisher Scientific. (2019). Йодоводородная кислота. Получено с: alfa.com
4. Национальный центр биотехнологической информации. (2019). Йодоводородная кислота. База данных PubChem., CID = 24841. Получено с: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Стивен А. Хардинджер. (2017). Иллюстрированный глоссарий органической химии: йодистоводородная кислота. Получено с: chem.ucla.edu
6. Ройш Уильям. (5 мая 2013 г.). Углеводы. Получено с: 2.chemistry.msu.edu
7. In Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff и Hyoyoung Lee. (2010). Восстановленный оксид графена химической графитизацией. DOI: 10.1038 / ncomms1067.