KYSELINA JODOVODÍKOVÁ (HI): ŠTRUKTÚRA, VLASTNOSTI A POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Kyselina Jodovodíková je vodný roztok jodovodík, ktorý sa vyznačuje vysokou kyslosť. Definícia bližšie k chemickej terminológii a IUPAC je taká, že ide o hydracid, ktorého chemický vzorec je HI.

Avšak na jeho odlíšenie od plynných molekúl jodovodíka sa HI (g) označuje ako HI (aq). Z tohto dôvodu je v chemických rovniciach dôležité identifikovať strednú alebo fyzikálnu fázu, v ktorej sa reaktanty a produkty nachádzajú. Aj tak je zámena medzi jodovodíkom a kyselinou jodovodíkovou bežná.

Ióny kyseliny jodovodíkovej. Zdroj: Gabriel Bolívar.

Ak sú pozorované molekuly spáchané v ich identite, medzi HI (g) a HI (ac) sa zistia zreteľné rozdiely. V HI (g) existuje väzba HI; zatiaľ čo v HI (AC), ktoré sú v skutočnosti dvojica I ^- a H ₃ O ⁺ ióny interagujúce elektrostaticky (horný obrázok).

Na druhej strane, HI (ac) je zdrojom HI (g), pretože prvý sa pripravuje rozpustením druhého vo vode. Z tohto dôvodu, pokiaľ nie je v chemickej rovnici, sa môže HI použiť aj na označenie kyseliny jodovodíkovej. HI je silným redukčným činidlom a vynikajúcim zdrojom I ^- ióny vo vodnom médiu.

Štruktúra kyseliny jodovodíkovej

Kyselina jodovodíková, ako som práve vysvetlil, pozostáva z roztoku HI vo vode. Ako vo vode, hi molekuly úplne odlúčiť (silný elektrolytov), pochádzajúce na I ^- a H ₃ O ⁺ ióny . Túto disociáciu možno predstavovať nasledujúcou chemickou rovnicou:

HI (g) + H ₂ O (l) => I ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Čo by bolo rovnocenné, keby bolo napísané takto:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (vodný)

HI (ac) však vôbec neodhaľuje, čo sa stalo s plynnými molekulami HI; znamená to iba to, že sú vo vodnom prostredí.

Preto je skutočný štruktúra HI (AC) pozostáva z Aj ^- a H ₃ O ⁺ ióny obklopené molekulami vody, je hydratáciu; čím koncentrovanejšia je kyselina jodovodíková, tým menší je počet nechránených molekúl vody.

Komerčne je koncentrácia HI 48 až 57% vo vode; koncentrovanejšia by bola ekvivalentná kyseline, ktorá je príliš horúca (a ešte nebezpečnejšia).

Na obrázku je zrejmé, že anión I ^- je reprezentovaná fialovú gule, a H ₃ O ⁺ biele gule a červené gule, na atómu kyslíka. H ₃ O ⁺ katión má trigonální pyramídy molekulárnu geometriu (pri pohľade z vyššej rovine obrázku).

vlastnosti

Fyzický popis

Bezfarebná kvapalina; ale môže mať žltkasté a hnedé odtiene, ak je v priamom kontakte s kyslíkom. To je preto, že I ^- ióny nakoniec oxidáciou do molekulárneho jódu, I ₂ . Ak je veľa Aj ₂ , to je viac než pravdepodobné, že trijodid anión, I ₃ ^{- je vytvorený} , ktorý otočí riešenie hnedá.

Molekulová hmotnosť

127,91 g / mol.

vône

Aker.

Hustota

Hustota pre 57% roztok HI je 1,70 g / ml; pretože hustoty sa líšia v závislosti od rôznych koncentrácií HI. Pri tejto koncentrácii sa vytvorí azeotrop (destiluje sa ako jediná látka a nie ako zmes), ktorej relatívna stabilita môže byť spôsobená jeho komercializáciou s inými roztokmi.

Bod varu

57% HI azeotrop sa vrie pri 127 ° C pri tlaku 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

kyslosť

Je to mimoriadne silná kyselina, natoľko, že je korozívna pre všetky kovy a tkaniny; aj pre kaučuky.

Je to preto, že väzba HI je veľmi slabá a počas ionizácie vo vode sa ľahko zlomí. Okrem toho, vodíkové väzby I ^- - HOH ₂ ⁺ sú slabé, takže nie je nič, čo by interferovať s H ₃ O ⁺ reagovať s inými zlúčeninami; to znamená, že H ₃ O ⁺ sa stal „slobodným“, podobne ako ja ^- ktorý nepriťahuje svoj protiión príliš veľkou silou.

Redukčné činidlo

HI je silná redukčné činidlo, ktorého hlavnou reakčný produkt je I ₂ .

názvoslovie

Nomenklatúra kyseliny jodovodíkovej vychádza zo skutočnosti, že jód „pracuje“ s jedným oxidačným stavom: -1. Rovnaký názov tiež naznačuje, že má vo svojom štruktúrnom vzorci vodu. Toto je jeho jediné meno, pretože to nie je čistá zlúčenina, ale roztok.

aplikácia

Zdroj jódu v organických a anorganických syntézach

HI je vynikajúcim zdrojom iónov ^- pre anorganickú a organickú syntézu a je tiež silným redukčným činidlom. Napríklad, jej 57% vodný roztok sa použije pre syntézu alkyljodidů (napríklad CH ₃ CH ₂ I), z primárnych alkoholov. Podobne môže byť skupina OH nahradená skupinou I.

Redukčné činidlo

Kyselina jodovodíková sa používa na redukciu napríklad uhľohydrátov. Ak sa zahrieva glukóza rozpustená v tejto kyseline, stratí všetky svoje OH skupiny a získa sa n-hexán uhľovodíka ako produkt.

Používa sa tiež na zníženie funkčných skupín grafénových listov, aby mohli byť funkcionalizované pre elektronické zariadenia.

Cativa proces

Schéma katalytického cyklu pre proces Cativa. Zdroj: Ben Mills HI sa tiež používa na priemyselnú výrobu kyseliny octovej pomocou postupu Cativa. Skladá sa z katalytického cyklu, v ktorom dochádza k karbonylácii metanolu; to znamená, že karbonylová skupina, C = O, sa zavádza do CH ₃ OH molekuly, aby sa pretransformovala na kyslú CH ₃ COOH.

kroky

Proces začína (1) komplexom organo-irídium ^- plochá geometria štvorca. Táto zlúčenina "prijíma" sa methyljodid, CH ₃ I, produkt okyslenie CH ₃ OH s HI na 57%. Pri tejto reakcii sa tiež vyrába voda a vďaka nej sa nakoniec získa kyselina octová, pričom sa v poslednom kroku umožní regenerácia HI.

V tomto kroku, ako -CH ₃ a -I skupiny sa viažu na irídia centrum (2), tvoriace osemstenu komplex s plôškou skladá z troch I ligandov. Jeden z koncov iodes až nahradzovaný oxidu uhoľnatého molekuly , CO; a teraz (3) má oktaedrálny komplex aspekt pozostávajúci z troch ligandov CO.

Potom, nové usporiadanie dôjde: -CH ₃ skupina "pustia" z irídia a viaže sa na susedné CO (4) pre vytvorenie acetylové skupiny, -COCH ₃ . Táto skupina sa uvoľňuje z irídia komplexu viazať sa na jodid ióny a dať CH ₃ COI, acetyl jodid. Tu sa izoluje irídiový katalyzátor, pripravený na účasť v ďalšom katalytickom cykle.

A konečne, CH ₃ COI podrobí substitúcii I ^- molekulou H ₂ O, ktorého mechanizmus končí uvoľňujúce HI a kyselinu octovú.

Nezákonné syntézy

Redukčná reakcia efedrínu s kyselinou jodovodíkovou a červeným fosforom na metamfetamín. Zdroj: Metamfetamín_z_efedrínu_s_HI_ru.svg: Práca derivátového kruhu 0: vedecký pracovník (diskusia) Kyselina jodovodíková sa používa na syntézu psychotropných látok s využitím svojej vysokej redukčnej schopnosti. Napríklad môžete redukovať efedrín (liek na liečbu astmy) v prítomnosti červeného fosforu na metamfetamín (horný obrázok).

Je zrejmé, že substitúcia OH skupiny skupinou I nastáva ako prvá, po ktorej nasleduje druhá substitúcia skupinou H.

Referencie

1. Wikipedia. (2019). Kyselina jodovodíková. Obnovené z: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24. apríla 2017). Použitie kyseliny jodovodíkovej. Sciencing. Obnovené z: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Kyselina jodovodíková. Získané z: alfa.com
4. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Kyselina jodovodíková. PubChem Database., CID = 24841. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrovaný glosár organickej chémie: kyselina jodovodíková. Získané z: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5. mája 2013). Sacharidy. Získané z: 2.chemistry.msu.edu
7. V Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff a Hyoyoung Lee. (2010). Redukovaný oxid grafénu chemickou grafitizáciou. DOI: 10,1038 / ncomms1067.