Vesivetyhapon (HBr) rakenne, ominaisuudet, muodostus, käyttö



Vesivetyhappo on epäorgaaninen yhdiste, joka on peräisin vetybromidiksi kutsutun kaasun vesiliuoksesta. Sen kemiallinen kaava on HBr, ja sitä voidaan pitää eri tavoin vastaavana: molekyylihydridinä tai vetyhalogenidina vedessä; eli hydratsidi.

Kemiallisissa yhtälöissä se on kirjoitettava HBr (ac): ksi osoittaen, että se on bromivetyhappoa eikä kaasua. Tämä happo on yksi tunnetuimmista, jopa enemmän kuin suolahappo, HCl. Tämän selitys on sen kovalenttisen sidoksen luonteessa.

Miksi HBr on sellainen happo, ja vielä enemmän veteen? Koska kovalenttinen sidos H-Br on hyvin heikko, johtuen Br: n H: n ja 4p: n 1: n orbitaalien huonosta päällekkäisyydestä.

Tämä ei ole yllättävää, jos tarkastelet tarkemmin yllä olevaa kuvaa, jossa selvästi bromiatomi (ruskea) on paljon suurempi kuin vetyatomi (valkoinen).

Näin ollen mikä tahansa häiriö aiheuttaa H-Br-sidoksen hajoamisen ja vapauttaa H-ionin+. Sitten bromivetyhappo on Brönsted-happo, koska se siirtää protoneja tai vetyioneja. Sen lujuus on sellainen, että sitä käytetään useiden organobromattujen yhdisteiden (kuten 1-bromietaani, CH3CH2br).

Vesivetyhappo on hydrolyyttisen jälkeen yksi vahvimmista ja käyttökelpoisimmista hydrideistä eräiden kiinteiden näytteiden pilkkomiseksi.

indeksi

  • 1 Bromivetyhapon rakenne
    • 1.1 Happamuus
  • 2 Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
    • 2.1 Molekyylikaava
    • 2.2 Molekyylipaino
    • 2.3 Fyysinen ulkonäkö
    • 2.4 Haju
    • 2.5 Hajukynnys
    • 2.6 Tiheys
    • 2.7 Sulamispiste
    • 2.8 Kiehumispiste
    • 2.9 Liukoisuus veteen
    • 2.10 Höyryn tiheys
    • 2,11 pKa-happamuus
    • 2.12 Kalorikapasiteetti
    • 2.13 Vakio molaarinen entalpia
    • 2.14 Molaarinen entropia
    • 2.15 Leimahduspiste
  • 3 Nimikkeistö
  • 4 Miten se muodostuu?
    • 4.1 Vetyä ja bromia sisältävä seos vedessä
    • 4.2 Fosforitribromidi
    • 4.3 Rikkidioksidi ja bromi
  • 5 Käyttö
    • 5.1 Bromidien valmistus
    • 5.2 Alkyylihalidien synteesi
    • 5.3 Katalyytti
  • 6 Viitteet

Vesivetyhapon rakenne

H-Br: n rakenne on esitetty kuvassa, jonka ominaisuudet ja ominaisuudet, jopa kaasun ominaisuudet, liittyvät läheisesti sen vesiliuoksiin. Siksi tulee kohta, jossa saat sekaannusta siitä, mitä näistä kahdesta yhdisteestä mainitaan: HBr tai HBr (ac).

HBr: n (ac) rakenne poikkeaa HBr: n rakenteesta, koska nyt vesimolekyylit solvatoivat tätä diatomaattista molekyyliä. Kun se on tarpeeksi lähellä, H siirretään+ H: n molekyyliin2Tai kuten on esitetty seuraavassa kemiallisessa yhtälössä:

HBr + H2O => Br--  +  H3O+

Näin ollen bromivetyhapon rakenne koostuu Br-ioneista--  ja H3O+ vuorovaikutuksessa sähköstaattisesti. Nyt se on hieman erilainen kuin H-Br: n kovalenttinen sidos.

Sen suuri happamuus johtuu runsaasta anionista Br- voi tuskin olla vuorovaikutuksessa H: n kanssa3O+, ei voi estää häntä siirtämästä H: ää+ toiseen ympäröivään kemialliseen lajiin.

happamuus

Esimerkiksi Cl- ja F- vaikka ne eivät muodosta kovalenttisia sidoksia H: n kanssa3O+, ne voivat olla vuorovaikutuksessa muiden molekyylien välisten voimien, kuten vedyn siltojen (joita vain F- pystyy hyväksymään ne). Vedyn sillat F--H-OH2+ "Hinder" H: n lahjoitus+.

Tästä syystä fluorivetyhappo, HF, on heikompi happo vedessä kuin bromivetyhappo; siitä lähtien, ioniset vuorovaikutukset Br- H3O+ älä häiritse H: n siirtoa+.

Vaikka vesi on läsnä HBr: ssä (ac), sen käyttäytyminen tilin lopussa on samanlainen kuin H-Br-molekyylin; eli H+ Se siirretään HBr: stä tai Br: stä-H3O+.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Molekyylikaava

HBr.

Molekyylipaino

80,972 g / mol. Huomaa, että kuten edellisessä kappaleessa mainittiin, vain HBr: tä pidetään eikä vesimolekyyliä. Jos molekyylipaino otetaan kaavasta Br-H3O+ sen arvo olisi noin 99 g / mol.

Fyysinen ulkonäkö

Väritön tai vaaleankeltainen neste, joka riippuu liuotetun HBr: n pitoisuudesta. Mitä keltaisempi se on, sitä keskittyneempi ja vaarallisempi se on.

haju

Acrid, ärsyttävä.

Haju kynnys

6,67 mg / m3.

tiheys

1,49 g / cm3 (vesiliuos 48 paino-%). Tämä arvo, kuten ne, jotka vastaavat sulamis- ja kiehumispisteitä, riippuu veteen liuotetun HBr: n määrästä.

Sulamispiste

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (vesiliuos 49 paino-%).

Kiehumispiste

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) 700 mmHg: ssä (vesiliuos 47-49% w / w).

Liukoisuus veteen

-221 g / 100 ml (0 ° C: ssa).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ºC).

Nämä arvot viittaavat kaasumaiseen HBr: hen, ei bromivetyhappoon. Kuten voidaan nähdä, lämpötilan nostaminen vähentää HBr: n liukoisuutta; käyttäytymistä, joka on luonnollista kaasuissa. Näin ollen, jos tarvitaan konsentroituja HBr (ac) -ratkaisuja, on parempi työskennellä niiden kanssa alhaisissa lämpötiloissa.

Jos työskentelee korkeissa lämpötiloissa, HBr poistuu kaasumaisista diatomi-molekyyleistä, joten reaktori on tiivistettävä vuotojen estämiseksi..

Höyryn tiheys

2,71 (suhteessa ilmaan = 1).

Happamuus pKa

-9.0. Tämä vakio, joka on niin negatiivinen, osoittaa sen suurta happamuuden vahvuutta.

Kalorikapasiteetti

29,1 kJ / mol.

Vakio molaarinen entalpia

198,7 kJ / mol (298 K).

Vakio molaarinen entropia

-36,3 kJ / mol.

Sytytyspiste

Ei syttyvää.

nimistö

Sen nimi "bromivetyhappo" yhdistää kaksi tosiasiaa: veden läsnäolo ja että bromilla on yhdisteessä 1: n valenssi. Englanniksi se on hieman selvempi: bromivetyhappo, jossa etuliite "hydro" (tai hydro) viittaa veteen; tosin se voi myös viitata vetyyn.

Bromin valenssi on -1, koska se on sitoutunut vetyatomiin vähemmän elektronegatiivisesti kuin se on; mutta jos se on sidoksissa tai vuorovaikutuksessa happiatomien kanssa, sillä voi olla lukuisia valensseja, kuten: +2, +3, +5 ja +7. H: n avulla voidaan hyväksyä vain yksi valenssi, minkä vuoksi suffiksi -ico lisätään sen nimeen.

Vaikka HBr (g), vetybromidi, on vedetön; se ei siis sisällä vettä. Siksi se on nimetty muilla nimikkeistön standardeilla, jotka vastaavat vetyhalogenidien standardeja.

Miten se muodostuu?

Vetybromihapon valmistamiseksi on olemassa useita synteettisiä menetelmiä. Jotkut niistä ovat:

Vedyn ja bromin seos vedessä

Teknisiä yksityiskohtia kuvaamatta tämä happo voidaan saada suorasta vedyn ja bromin seoksesta vedessä täytetyssä reaktorissa.

H2  +  br2  => HBr

Tällä tavoin HBr: n muodoissa se liukenee veteen; Tämä voi vetää sen tislauksiin, joten liuokset voidaan uuttaa eri pitoisuuksilla. Vety on kaasu ja bromi on tumma punertava neste.

Fosforitribromidi

Kehittyneemmässä prosessissa hiekka, hydratoitu punainen fosfori ja bromi sekoittuvat. Vesilukot sijoitetaan jäähauteisiin, jotta HBr ei pääsisi ulos ja muodostaisi sen sijaan bromivetyhappoa. Reaktiot ovat:

2P + 3Br2  => 2PBr3

PBr3  +  3H2O => 3HBr + H3PO3

Rikkidioksidi ja bromi

Toinen tapa valmistaa se on bromin reagointi rikkidioksidin kanssa vedessä:

br2  +  SW2  +  2H2O => 2HBr + H2SW4

Tämä on redox-reaktio. Br2 se vähentää, se saa elektroneja linkittämällä vedyn kanssa; väitetiedoksianto2 se hapettuu, se menettää elektroneja, kun se muodostaa enemmän kovalenttisia sidoksia muiden hapen kanssa, kuten rikkihapossa.

sovellukset

Bromidien valmistus

Bromidisuolat voidaan valmistaa, jos HBr (ac) saatetaan reagoimaan metallihydroksidin kanssa. Esimerkiksi kalsiumbromidin tuotantoa tarkastellaan:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2O

Toinen esimerkki on natriumbromidi:

NaOH + HBr => NaBr + H2O

Siten voidaan valmistaa monia epäorgaanisia bromideja.

Alkyylihalidien synteesi

Entä orgaaniset bromidit? Nämä ovat orgaanisia yhdisteitä: RBr tai ArBr.

Alkoholien kuivuminen

Raaka-aine niiden saamiseksi voi olla alkoholeja. Kun HBr: n happamuus protonoi, ne muodostavat vettä, joka on hyvä lähtevä ryhmä, ja sen sijaan Br: n tilava atomi sisällytetään, joka muuttuu kovalenttisesti hiilen kanssa:

ROH + HBr => RBr + H2O

Tämä dehydratointi suoritetaan yli 100 ° C: n lämpötiloissa R-OH-sidoksen repeämisen helpottamiseksi2+.

Lisäys alkeeneihin ja alkyyleihin

HBr-molekyyli voidaan lisätä vesipitoisesta liuoksestaan ​​alkeenin tai alkynin kaksois- tai kolmoissidokseen:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Useita tuotteita voidaan saada, mutta yksinkertaisissa olosuhteissa tuote muodostetaan ensin silloin, kun bromi on liitetty sekundaariseen, tertiääriseen tai kvaternaariseen hiiliin (Markovnikov-sääntö).

Nämä halidit vaikuttavat muiden orgaanisten yhdisteiden synteesiin, ja niiden käyttöalue on hyvin laaja. Joitakin niistä voidaan käyttää myös uusien lääkkeiden synteesissä tai suunnittelussa.

Eteerinen clivage

Eettereistä voidaan saada samanaikaisesti kaksi alkyylihalidia, joista jokaisella on yksi alku- eetterin R-O-R 'kahdesta sivuketjusta R tai R'. Se tapahtuu jotain samanlaista kuin alkoholien kuivuminen, mutta sen reaktiomekanismi on erilainen.

Reaktio voidaan kaaviota seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

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

Ja vesi vapautuu myös.

katalyytti

Sen happamuus on sellainen, että sitä voidaan käyttää tehokkaana happokatalyyttinä. Br anionin lisäämisen sijasta- molekyylirakenteeseen, avaa tien toiselle molekyylille.

viittaukset

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Orgaaninen kemia. Amiineja. (10th painos.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Orgaaninen kemia (Kuudes painos). Mc Graw Hill.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Kuvitettu orgaanisen kemian sanasto: vesivetyhappo. Haettu osoitteesta: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia. (2018). Vesivetyhappo. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
  5. Pubchem. (2018). Vesivetyhappo. Haettu osoitteesta pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Työturvallisuuden ja työhygienian laitos. (2011). Vetybromidi [PDF]. Haettu osoitteesta insht.es
  7. PrepChem. (2016). Vetybromihapon valmistus. Haettu osoitteesta prepchem.com