BROMOVODIKOVA KISLINA (HBR): ZGRADBA, LASTNOSTI, TVORBA - KEMIJA - 2026

Bromovodikova kislina anorganska spojina vodna raztopina vodikovega bromida plina imenuje. Njegova kemijska formula je HBr in jo je mogoče obravnavati na različne enakovredne načine: kot molekularni hidrid ali vodikov halogenid v vodi; torej hidracid.

V kemijskih enačbah naj bo zapisano kot HBr (ac), kar pomeni, da gre za bromovodikovo kislino in ne za plin. Ta kislina je ena najmočnejših znanih, še bolj kot klorovodikova kislina, HCl. Razlaga tega leži v naravi njegove kovalentne vezi.

Vir: KES47 preko Wikipedije

Zakaj je HBr tako močna kislina, še bolj pa raztopljena v vodi? Ker je kovalentna vez H-Br zelo šibka, zaradi slabega prekrivanja 1s orbitale H in 4p Br.

To ni presenetljivo, če natančno pogledate zgornjo sliko, kjer je očitno bromov atom (rjav) veliko večji od vodikovega atoma (bel).

Posledično vsaka motnja povzroči, da se H-Br vez prekine, sprosti ion H ⁺ . Torej je bromovodikova kislina Brönstedova kislina, saj prenaša protone ali vodikove ione. Njena moč je taka, da se uporablja v sintezi različnih organobrominated spojin (npr 1-bromo etana, CH ₃ CH ₂ Br).

Bromovodikova kislina je po hidroiodni obliki HI eden najmočnejših in najkoristnejših hidracidov za prebavo nekaterih trdnih vzorcev.

Struktura bromovodikove kisline

Slika prikazuje strukturo H-Br, katere lastnosti in lastnosti, tudi lastnosti plina, so tesno povezane z njegovimi vodnimi raztopinami. Zato pride do zmede glede tega, katera od obeh spojin je navedena: HBr ali HBr (ac).

Struktura HBr (ac) je drugačna od strukture HBr, saj zdaj molekule vode rešujejo to diatomsko molekulo. Ko je dovolj blizu, H ⁺ prenese na molekulo H ₂ O, kot je prikazano z naslednjo kemijsko enačbo:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

Tako je struktura bromovodikove kisline sestavljajo Br ^- in H ₃ O ⁺ ioni reagirajo elektrostatično. Zdaj je malo drugače kot kovalentna vez H-Br.

Njena le kislost je posledica dejstva, da se kosovni Br ^- anionsko komaj interakcijo z H ₃ O ⁺ , brez možnosti, da bi preprečili prenos H ⁺ v drugega okoliške kemijske vrste.

Kislost

Na primer, Cl ^- in F ^- čeprav ne tvorijo kovalentne vezi s H ₃ O ⁺ , lahko medsebojno delujejo z drugimi sile med molekulami, kot so vodikove vezi (ki samo F ^- je zmožna sprejeti). Vodikove vezi F ^- -H-OH ₂ ⁺ "ovirajo" darovanje H ⁺ .

Zaradi tega je fluorovodikova kislina HF v vodi šibkejša kislina kot bromovodikova kislina; saj so ionske interakcije Br ^- H ₃ O ⁺ ne more vplivati na prenos H ⁺ .

Kljub temu, da je voda prisotna v HBr (aq), je njeno vedenje navsezadnje podobno razmišljanju molekule H-Br; to pomeni, da jo sestavljajo H ⁺ se iz HBr ali Br ^- H ₃ O ⁺ .

Fizikalne in kemijske lastnosti

Molekularna formula

HBr.

Molekularna teža

80.972 g / mol. Upoštevajte, da je, kot je omenjeno v prejšnjem razdelku, samo HBr in ne molekula vode. Če so molekulska masa vzete iz formule Br ^- H ₃ O ^{+ je} bi imela vrednost približno 99 g / mol.

Fizični videz

Brezbarvna ali bledo rumena tekočina, ki bo odvisna od koncentracije raztopljenega HBr. Bolj kot je rumen, bolj koncentriran in nevaren bo.

Neprijeten vonj

Zdrava, draži.

Prag za vonj

6,67 mg / m ³ .

Gostota

1,49 g / cm ³ (48% m / m vodne raztopine). Ta vrednost, pa tudi vrednost za tališča in vrelišča je odvisna od količine HBr, raztopljenega v vodi.

Tališče

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

Vrelišče

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) pri 700 mmHg (47-49% w / w vodna raztopina).

Topnost v vodi

-221 g / 100 ml (pri 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Te vrednosti se nanašajo na plinast HBr, ne na bromovodikovo kislino. Kot je razvidno, se s povečanjem temperature topnost HBr zmanjšuje; obnašanje, ki je naravno v plinih. Če so potrebne koncentrirane raztopine HBr (aq), je bolje delati z njimi pri nizkih temperaturah.

Če deluje pri visokih temperaturah, bo HBr uhajal v obliki plinastih diatomskih molekul, zato je treba reaktor zapreti, da preprečimo njegovo uhajanje.

Gostota hlapov

2,71 (glede na zrak = 1).

Kislost pKa

-9,0 Ta negativna konstanta kaže na njeno veliko kislost.

Kalorična zmogljivost

29,1 kJ / mol.

Standardna molarna entalpija

198,7 kJ / mol (298 K).

Standardna molarna entropija

-36,3 kJ / mol.

mesto vžiga

Ni vnetljivo.

Nomenklatura

Ime „bromovodikova kislina“ združuje dve dejstvi: prisotnost vode in brom v spojini valenco -1. V angleščini je nekoliko bolj očitno: bromovodikova kislina, kjer se predpona „hidro“ (ali hidro) nanaša na vodo; čeprav se dejansko lahko nanaša tudi na vodik.

Brom ima valenco -1, ker je vezan na atom vodika, ki je manj elektronegativen od njega; če pa bi bil vezan ali sodeloval z atomi kisika, ima lahko številne valencije, kot so: +2, +3, +5 in +7. S H lahko sprejme le eno samo valenco, zato je svojemu imenu dodano pripono -ico.

Ker je HBr (g) vodikov bromid brezvoden; to pomeni, da nima vode. Zato je imenovan po drugih nomenklaturskih standardih, ki ustrezajo vodikovim halogenidom.

Kako nastane?

Obstaja več sintetičnih metod za pripravo bromovodikove kisline. Nekateri od njih so:

V vodi zmešamo vodik in brom

Brez opisovanja tehničnih podrobnosti lahko to kislino dobimo z neposrednim mešanjem vodika in broma v reaktorju, napolnjenem z vodo.

H ₂ + Br ₂ => HBr

Na ta način se v obliki HBr raztopi v vodi; to lahko povleče v destilacijah, zato lahko izvlečemo raztopine z različnimi koncentracijami. Vodik je plin, brom pa je temno rdečkasta tekočina.

Fosforjev tribromid

Pri bolj izpopolnjenem postopku se mešajo pesek, hidrirani rdeči fosfor in brom. Vodne pasti so postavljene v ledene kopeli, da prepreči, da bi HBr ušel in namesto tega tvoril bromovodikovo kislino. Reakcije so:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBR ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Žveplov dioksid in brom

Drugi način priprave je reakcija broma z žveplovim dioksidom v vodi:

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

To je redoks reakcija. Br ₂ se zmanjša, pridobi elektrone z vezanjem z vodiki; Medtem ko SO ₂ oksidira, izgubi elektrone, ko tvori bolj kovalentne vezi z drugimi oksigeni, kot pri žvepleni kislini.

Prijave

Bromidni pripravek

Bromidne soli lahko pripravimo z reakcijo HBr (aq) s kovinskim hidroksidom. Na primer, pride do proizvodnje kalcijevega bromida:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

Drug primer je natrijev bromid:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

Tako lahko pripravimo veliko anorganskih bromidov.

Sinteza alkil halogenidov

Kaj pa organski bromidi? To so organobromirane spojine: RBr ali ArBr.

Dehidracija alkoholov

Surovina za njihovo pridobivanje so lahko alkoholi. Ko jih protonira kislost HBr, tvorijo vodo, kar je dobra odhodna skupina, namesto nje pa je vgrajen volumen Br atom, ki se kovalentno veže z ogljikom:

ROH + HBr => RBR + H ₂ O

Ta dehidracija izvedemo pri temperaturah nad 100 ° C, da se olajša lomljenje R-OH ₂ ⁺ vezi .

Dodatek k alkenom in alkinom

Molekula HBr se lahko doda iz njene vodne raztopine v dvojno ali trojno vez alkena ali alkina:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Pridobiti je mogoče več izdelkov, vendar pod preprostimi pogoji proizvod nastane predvsem tam, kjer je brom vezan na sekundarni, terciarni ali kvarterni ogljik (Markovnikovo pravilo).

Ti halogenidi sodelujejo pri sintezi drugih organskih spojin, njihov obseg uporabe pa je zelo obsežen. Prav tako se nekatere od njih lahko celo uporabijo pri sintezi ali oblikovanju novih zdravil.

Razcep etrov

Iz etrov lahko dobimo hkrati dva alkil halogenida, pri čemer vsak nosi eno od dveh stranskih verig R ali R 'začetnega etra RO-R'. Zgodi se nekaj podobnega dehidraciji alkoholov, vendar je njihov reakcijski mehanizem drugačen.

Reakcijo je mogoče orisati z naslednjo kemijsko enačbo:

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

In sprošča se tudi voda.

Katalizator

Njegova kislost je taka, da jo lahko uporabimo kot učinkovit kislinski katalizator. Namesto da bi molekulski strukturi dodali Br ^- anion , lahko to naredi druga molekula.

Reference

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organska kemija. Amini. (10 ^th izdaja.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organska kemija. (Šesta izdaja). Mc Graw Hill.
3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani glosar organske kemije: bromovodikova kislina. Pridobljeno: chem.ucla.edu
4. Wikipedija. (2018). Bromovodikova kislina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Bromovodikova kislina. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Nacionalni inštitut za varnost in higieno pri delu. (2011). Vodikov bromid . Pridobljeno: insht.es
7. PrepChem. (2016). Priprava bromovodikove kisline. Pridobljeno od: prepchem.com