KYSELINA BROMOVODÍKOVÁ (HBR): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI, TVORBA - CHÉMIA - 2024

Kyselinou bromovodíková je anorganická zlúčenina je vodný roztok plynu tzv bromovodíka. Jeho chemický vzorec je HBr a možno ho posudzovať rôznymi ekvivalentnými spôsobmi: ako molekulárny hydrid alebo halogenovodík vo vode; to znamená, hydracid.

V chemických rovniciach by sa mal písať ako HBr (ac), čo znamená, že ide o kyselinu bromovodíkovú a nie o plyn. Táto kyselina je jednou z najsilnejších známych, dokonca viac ako kyselina chlorovodíková, HCl. Vysvetlenie tohto spočíva v povahe jeho kovalentného puta.

Zdroj: KES47 prostredníctvom Wikipédie

Prečo je HBr tak silná kyselina a ešte viac rozpustená vo vode? Pretože kovalentná väzba H-Br je veľmi slabá, kvôli zlému prekrývaniu 1 s obežných dráh H a 4p Br.

To nie je prekvapujúce, ak sa pozriete zblízka na horný obrázok, kde je jasne atóm brómu (hnedý) oveľa väčší ako atóm vodíka (biely).

V dôsledku toho akékoľvek rušenie spôsobuje prerušenie väzby H-Br a uvoľnenie iónu H ⁺ . Kyselina hydrobromová je teda Brönstedovou kyselinou, pretože prenáša protóny alebo ióny vodíka. Jej sila je taká, že sa používa pri syntéze rôznych organobrominated zlúčenín (ako je napríklad 1-bróm etán, CH ₃ CH ₂ Br).

Kyselina bromovodíková je po vodíkovej jódovej kyseline HI jednou z najsilnejších a najužitočnejších vodných kyselín na trávenie určitých tuhých vzoriek.

Štruktúra kyseliny bromovodíkovej

Obrázok ukazuje štruktúru H-Br, ktorého vlastnosti a vlastnosti, dokonca aj vlastnosti a vlastnosti plynu, úzko súvisia s jeho vodnými roztokmi. Preto dochádza k nejasnostiam, pokiaľ ide o to, na ktorú z týchto dvoch zlúčenín sa odkazuje: HBr alebo HBr (ac).

Štruktúra HBr (ac) sa líši od štruktúry HBr, pretože molekuly vody teraz riešia túto diatomickú molekulu. Keď je dostatočne blízko, H ⁺ sa prenesie na molekulu H ₂ O, ako je naznačené v nasledujúcej chemickej rovnice:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

To znamená, že štruktúra kyseliny bromovodíkovej sa skladá z Br ^- a H ₃ O ⁺ iónov interakcie elektrostaticky. Teraz je to trochu iné ako kovalentná väzba H-Br.

Jeho veľká kyslosť je spôsobená skutočnosťou, že objemný Br ^- anión sotva môže interagovať s H ₃ O ⁺ , bez toho, aby mu zabránil v prenose H ⁺ na iný okolitý chemický druh.

kyslosť

Napríklad, Cl ^- a F ^- aj keď netvorí kovalentnej väzby s H ₃ O ⁺ , môžu komunikovať cez iné medzimolekulárne sily, ako sú vodíkové väzby (ktorá len F ^- je schopný prijímať). Vodíkové väzby F ^- H-OH ₂ ⁺ "Hinder" darovanie H ⁺ .

Z tohto dôvodu je kyselina fluorovodíková, HF, slabšou kyselinou vo vode ako kyselina bromovodíková; pretože iónové interakcie Br ^- H ₃ O ⁺ nemajú vplyv na prenos H ⁺ .

Aj keď je v HBr (aq) prítomná voda, jej správanie je nakoniec podobné chovaniu pri zvažovaní molekuly H-Br; to je, H ⁺ sa prenáša z HBr alebo Br ^- H ₃ O ⁺ .

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Molekulárny vzorec

HBr.

Molekulová hmotnosť

80,972 g / mol. Ako je uvedené v predchádzajúcej časti, berie sa do úvahy iba HBr a nie molekula vody. V prípade, že molekulová hmotnosť boli odobraté zo vzorca Br ^- H ₃ O ^{+, že} bude mať hodnotu približne 99 g / mol.

Fyzický vzhľad

Bezfarebná alebo bledožltá kvapalina, ktorá bude závisieť od koncentrácie rozpusteného HBr. Čím je žltšia, tým koncentrovanejšia a nebezpečnejšia bude.

vône

Krátka, dráždivá.

Prahová hodnota zápachu

6,67 mg / m ³ .

Hustota

1,49 g / cm ³ (48% m / m vodný roztok). Táto hodnota, rovnako ako hodnoty teploty topenia a teploty varu, závisia od množstva HBr rozpusteného vo vode.

Bod topenia

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49% m / m vodný roztok).

Bod varu

122 ° C (252 ° F, 393 ° K) pri 700 mmHg (47-49% m / m vodný roztok).

Rozpustnosť vo vode

-221 g / 100 ml (pri 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Tieto hodnoty sa vzťahujú na plynný HBr, nie na kyselinu bromovodíkovú. Ako je možné vidieť, so zvyšujúcou sa teplotou klesá rozpustnosť HBr; správanie, ktoré je v plynoch prirodzené. Ak sú preto potrebné koncentrované roztoky HBr (aq), je lepšie s nimi pracovať pri nízkych teplotách.

Ak pracuje pri vysokých teplotách, HBr unikne vo forme plynných rozsievkových molekúl, takže reaktor musí byť utesnený, aby sa zabránilo jeho úniku.

Hustota pár

2,71 (vo vzťahu k vzduchu = 1).

Kyslosť pKa

-9,0. Táto záporná konštanta svedčí o jej vysokej kyslosti.

Kalorická kapacita

29,1 kJ / mol.

Štandardná molárna entalpia

198,7 kJ / mol (298 K).

Štandardná molárna entropia

-36,3 kJ / mol.

bod zapálenia

Nie je horľavý.

názvoslovie

Jeho názov „kyselina bromovodíková“ kombinuje dve skutočnosti: prítomnosť vody a brómu má v zlúčenine valenciu -1. V angličtine je to trochu zrejmejšie: kyselina bromovodíková, kde predpona „hydro“ (alebo hydro) sa týka vody; v skutočnosti sa však môže vzťahovať aj na vodík.

Bróm má valenciu -1, pretože je viazaný na atóm vodíka menej elektronegatívny ako on; ale ak bol viazaný alebo interagoval s atómami kyslíka, môže mať početné valencie, ako napríklad: +2, +3, +5 a +7. S H môže prevziať iba jednu valenciu, a preto sa k názvu pridáva prípona -ico.

Keďže HBr (g), bromovodík, je bezvodý; to znamená, že nemá vodu. Preto sa nazýva podľa iných nomenklatúrnych štandardov, ktoré zodpovedajú halogenidom vodíka.

Ako sa formuje?

Na prípravu kyseliny bromovodíkovej existuje niekoľko syntetických metód. Niektoré z nich sú:

Zmes vodíka a brómu vo vode

Bez opisu technických detailov sa táto kyselina môže získať priamym zmiešaním vodíka a brómu v reaktore naplnenom vodou.

H ₂ + Br ₂ => HBr

Týmto spôsobom sa po vytvorení HBr rozpustí vo vode; to ho môže ťahať v destiláciách, takže je možné extrahovať roztoky s rôznymi koncentráciami. Vodík je plyn a bróm je tmavočervená kvapalina.

Tribromid fosforečný

V prepracovanejšom postupe sa zmiešajú piesok, hydratovaný červený fosfor a bróm. Odlučovače vody sa umiestňujú do ľadových kúpeľov, aby sa zabránilo úniku HBr a namiesto toho sa vytvorila kyselina bromovodíková. Reakcie sú:

2P + 3BR ₂ => 2PBr ₃

PBR ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Oxid siričitý a bróm

Ďalším spôsobom prípravy je reakcia brómu s oxidom siričitým vo vode:

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

Toto je redoxná reakcia. Br ₂ sa znižuje zisky elektróny, lepením s vodíkmi; Kým SO ₂ oxiduje, stráca elektróny, keď forma je kovalentnej väzby s inými atómami kyslíka, ako v kyseline sírovej.

aplikácia

Príprava bromidu

Bromidové soli sa môžu pripraviť reakciou HBr (aq) s hydroxidom kovu. Napríklad sa uvažuje o produkcii bromidu vápenatého:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => Cabra ₂ + H ₂ O

Ďalším príkladom je bromid sodný:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

Takto je možné pripraviť veľa anorganických bromidov.

Syntéza alkylhalogenidov

A čo organické bromidy? Sú to organobromované zlúčeniny: RBr alebo ArBr.

Dehydratácia alkoholov

Surovinou na ich získanie môžu byť alkoholy. Keď sú protonizované kyslosťou HBr, tvoria vodu, ktorá je dobrou odstupujúcou skupinou, a na jej miesto je zabudovaný objemný atóm Br, ktorý bude kovalentne viazaný uhlíkom:

ROH + HBr => RBR + H ₂ O

Táto dehydratácia sa vykonáva pri teplotách nad 100 ° C, aby sa uľahčilo lámanie R-OH ₂ ⁺ väzby .

Pridanie do alkénov a alkínov

Molekula HBr sa môže pridať z jej vodného roztoku na dvojitú alebo trojitú väzbu alkénu alebo alkínu:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC = CR + HBr => RHC = CRBr

Môžu sa získať rôzne produkty, ale za jednoduchých podmienok sa produkt primárne tvorí tam, kde je bróm viazaný na sekundárny, terciárny alebo kvartérny uhlík (Markovnikov pravidlo).

Tieto halogenidy sa podieľajú na syntéze iných organických zlúčenín a ich rozsah použitia je veľmi rozsiahly. Niektoré z nich sa môžu dokonca použiť na syntézu alebo navrhovanie nových liekov.

Štiepenie éterov

Z éterov je možné získať súčasne dva alkylhalogenidy, z ktorých každý nesie jeden z dvoch bočných reťazcov R alebo R 'počiatočného éteru RO-R'. Stáva sa niečo podobné dehydratácii alkoholov, ale ich reakčný mechanizmus je odlišný.

Reakcia sa môže načrtnúť pomocou nasledujúcej chemickej rovnice:

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

A voda sa tiež uvoľňuje.

katalyzátor

Jeho kyslosť je taká, že sa môže použiť ako účinný kyslý katalyzátor. Namiesto toho, aby sa Br ^- anión pridal k molekulárnej štruktúre, vytvára to cestu pre inú molekulu.

Referencie

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organická chémia. Amíny. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organická chémia. (Šieste vydanie). Mc Graw Hill.
3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrovaný glosár organickej chémie: Kyselina bromovodíková. Získané z: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Kyselina bromovodíková. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Kyselina bromovodíková. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Národný inštitút bezpečnosti a hygieny pri práci. (2011). Bromovodík , Obnovené z: insht.es
7. PrepChem. (2016). Príprava kyseliny bromovodíkovej. Získané z: prepchem.com