HIDROIOTNA KISLINA (HI): STRUKTURA, LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2026

Jodovodikovo vodna raztopina vodikovega jodida, ki je značilna visoka kislost. Definicija, ki je bližja kemijski terminologiji in IUPAC, je, da gre za hidracid, katerega kemijska formula je HI.

Za razlikovanje od plinastih molekul vodikovega jodida pa je HI (g) označen kot HI (aq). Zaradi tega je v kemijskih enačbah pomembno prepoznati srednjo ali fizikalno fazo, v kateri najdemo reaktante in izdelke. Kljub temu je zmeda med vodikovim jodidom in hidrojodno kislino pogosta.

Ioni ionske kisline. Vir: Gabriel Bolívar.

Če opazimo molekule v svoji identiteti, bomo opazili razlike med HI (g) in HI (ac). V HI (g) obstaja HI vez; medtem ko je v HI (ac), so dejansko par I ^- in H ₃ O ⁺ ionov interakcijo elektrostatsko (zgornja slika).

Po drugi strani je HI (ac) vir HI (g), saj je prvi pripravljen z raztapljanjem drugega v vodi. Zaradi tega, če ni v kemijski enačbi, se HI lahko uporablja tudi za navajanje hidrojodne kisline. HI je močno redukcijsko sredstvo in odličen vir I ^- ionov v vodnem mediju.

Struktura hidrojodne kisline

Kot je bilo pojasnjeno, je hidroidna kislina sestavljena iz raztopine HI v vodi. Biti v vodi, hi molekule popolnoma disociira (močna elektrolitske), ki izvirajo v I ^- in H ₃ O ⁺ ionov . To disociacijo lahko predstavimo z naslednjo kemijsko enačbo:

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

Kaj bi bilo enakovredno, če bi bilo napisano kot:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Vendar HI (ac) sploh ne razkrije, kaj se je zgodilo s plinastimi molekulami HI; le nakazuje, da so v vodnem mediju.

Zato je resnično struktura HI (ac) sestoji iz I ^- in H ₃ O ⁺ ionov obdan z vodne molekule, ki jih hidracijo; bolj koncentrirana je hidroidna kislina, manjše je število neprotoniranih molekul vode.

Dejansko komercialno koncentracija HI znaša od 48 do 57% v vodi; bolj koncentrirana bi bila enakovredna kislini, ki preveč puši (in še bolj nevarno).

Na sliki, lahko vidimo, da anion I ^- predstavlja vijolično krogle, in H ₃ O ⁺ z belimi kroglic in rdeče krogle, za atom kisika. H ₃ O ⁺ kation ima trigonalno piramidni molekulsko geometrijo (razvidno iz višjega ravnine na sliki).

Lastnosti

Fizični opis

Brezbarvna tekočina; vendar ima lahko rumenkaste in rjave tone, če je v neposrednem stiku s kisikom. To je zato, ker sem ^- ioni koncu oksidacijskega na molekulsko joda, sem ₂ . Če obstaja veliko I ₂ , je več kot verjetno, da trijodid anion, I ₃ ^{- je nastala} , ki obrne rešitev rjavo.

Molekularna masa

127,91 g / mol.

Neprijeten vonj

Acre.

Gostota

Gostota znaša 1,70 g / ml za 57% raztopino HI; ker se gostota spreminja glede na različne koncentracije HI. Pri tej koncentraciji nastane azeotrop (destiliran je kot ena sama snov in ne kot zmes), katere relativna stabilnost je lahko posledica njegove komercializacije nad drugimi raztopinami.

Vrelišče

57% HI azeotrop vre pri 127 ° C pri tlaku 1,03 bara (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Kislost

Je izjemno močna kislina, toliko, da je jedka za vse kovine in tkanine; tudi za gumo.

To je zato, ker je HI vez zelo šibka in se med ionizacijo v vodi zlahka zlomi. Poleg tega vodikove vezi I ^- - HOH ₂ ⁺ so šibki, tako nič ne moti H ₃ O ⁺ reagira z drugimi spojinami; to pomeni, H ₃ O ⁺ je postal "zastonj", kot I ^- ki ne pritegnili svoje protiion s preveliko silo.

Redukcijsko sredstvo

HI je močan reducent, katerega glavni reakcijski produkt je I ₂ .

Nomenklatura

Nomenklatura za hidroiotno kislino izhaja iz dejstva, da jod "deluje" z enim samim oksidacijskim stanjem: -1. In tudi isto ime pomeni, da ima vodo v svoji strukturni formuli. To je edino njegovo ime, saj ne gre za čisto spojino, ampak za rešitev.

Prijave

Vir joda v organskih in anorganskih sintezah

HI je odličen vir I ionov ^- za anorgansko in organsko sintezo, poleg tega pa je močan reducent. Na primer, je njena 57% vodno raztopino uporabimo za sintezo alkil jodidi (kot CH ₃ CH ₂ I) iz primarnih alkoholov. Prav tako lahko OH skupino nadomestimo za I.

Redukcijsko sredstvo

Vodikova kislina se uporablja za zmanjšanje na primer ogljikovih hidratov. Če se glukoza, raztopljena v tej kislini, segreva, izgubi vse svoje OH skupine, pri čemer dobimo ogljikovodikov n-heksan kot produkt.

Uporabljali so ga tudi za zmanjšanje funkcionalnih skupin grafenskih listov, tako da jih je mogoče uporabiti za elektronske naprave.

Cativa proces

Katalitični cikel za postopek Cativa. Vir: Ben Mills HI se uporablja tudi za industrijsko proizvodnjo ocetne kisline po postopku Cativa. To je sestavljeno iz katalitičnega cikla, v katerem pride do karbonilacije metanola; to pomeni, karbonilno skupino, C = O, uvedemo v CH ₃ OH molekule jo preoblikovati v kislinski CH ₃ COOH.

Koraki

Postopek se začne (1) z organo-iridijevim kompleksom ^- , kvadratne geometrije. Ta spojina "leži" je metil jodid, CH ₃ I produkta iz nakisanja CH ₃ OH z HI znaša 57%. V tej reakciji nastaja tudi voda in zahvaljujoč njej se končno pridobi ocetna kislina, hkrati pa omogoči, da se HI obnovi v zadnjem koraku.

V tem koraku, tako -CH ₃ in -J filter vežejo na iridij kovinsko center (2), ki tvori oktaedrične oblike kompleks s faseto sestavljajo tri sem ligandov. Eden izmed iodes konča se nadomesti z molekulo ogljikovega monoksida , CO; in zdaj (3) ima oktaedrski kompleks faseta, sestavljena iz treh ligandov CO.

Nato počasi dodajamo preureditev pojavi: -CH ₃ skupina "gremo" iz Ir in se veže na sosednje CO (4), da se tvori acetilna skupina, -COCH ₃ . Ta skupina se sprošča iz iridija kompleksnega da se veže na jodida ioni in dajejo CH ₃ COI, acetil jodid. Tu se pridobi iridijev katalizator, pripravljen za sodelovanje v drugem katalitičnem ciklu.

Končno CH ₃ COI podvržena zapušča I ^- z molekulo H ₂ O, S mehanizem konča sprošča HI in ocetna kislina.

Nedovoljene sinteze

Redukcijska reakcija efedrina s hidroiotno kislino in rdečim fosforjem na metamfetamin. Vir: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Izvedba iz obroča Ring0: materialistik (pogovor). Hidroiodna kislina se uporablja za sintezo psihotropnih snovi, ki izkoriščajo njeno visoko reduktivno moč. Lahko na primer zmanjšate efedrin (zdravilo za zdravljenje astme) v prisotnosti rdečega fosforja, na metamfetamin (zgornja slika).

Vidimo, da najprej pride do zamenjave OH skupine s I, nato z drugo zamenjavo s H.

Reference

1. Wikipedija. (2019). Vodikova kislina. Pridobljeno: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24. april 2017). Uporaba hidridne kisline. Sciaching. Pridobljeno: sciaching.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hidriodna kislina. Pridobljeno: alfa.com
4. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Hidriodna kislina. Baza podatkov PubChem., CID = 24841. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani glosar organske kemije: hidroiovodikova kislina. Pridobljeno: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5. maj 2013). Ogljikovi hidrati. Pridobljeno iz: 2.chemistry.msu.edu
7. V filmu Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff in Hyoyoung Lee. (2010). Zmanjšan grafen oksid s kemično grafizacijo. DOI: 10.1038 / ncomms1067.