A hidrogén-bromid (HBr) szerkezete, tulajdonságai, kialakítása, felhasználása

az Hidrogén-bromid egy szervetlen vegyület, amely hidrogén-bromidnak nevezett gáz vizes oldatából származik. Kémiai képlete HBr, és különböző módon egyenértékűnek tekinthető: molekuláris hidridként vagy hidrogén-halogenidként vízben; vagyis egy hidrazid.

A kémiai egyenletekben HBr (ac) -nek kell lennie, jelezve, hogy hidrogén-bromid, és nem gáz. Ez a sav az egyik legismertebb, még a sósav, sósav is. Ennek magyarázata a kovalens kötés természetében rejlik.

Miért van ilyen HBr, és még inkább vízben oldódik? Mivel a H-Br kovalens kötése nagyon gyenge a H és 4p 1-es orbitáinak gyenge átfedése miatt..

Ez nem meglepő, ha közelebbről megnézzük a fenti képet, ahol egyértelműen a bróm atom (barna) sokkal nagyobb, mint a hidrogénatom (fehér).

Következésképpen bármely zavarás a H-Br kötés lebomlását okozza, amely a H-ion felszabadul⁺. Ezután a hidrogén-bromid Brönsted-sav, mivel protonokat vagy hidrogénionokat szállít. Erõssége olyan, hogy számos szerves fémvegyület (például 1-bróm-etán, CH₃CH₂Br).

A hidrogén-bromid a hidrogén után HI, az egyik legerősebb és leghasznosabb hidrid a bizonyos szilárd minták emésztéséhez..

index

• 1 A hidrogén-bromid szerkezete
  • 1.1 Savasság
• 2 Fizikai és kémiai tulajdonságok
  • 2.1 Molekuláris képlet
  • 2.2 Molekulatömeg
  • 2.3 Fizikai megjelenés
  • 2.4 Szag
  • 2.5 Szagküszöbérték
  • 2.6 Sűrűség
  • 2.7 Olvadáspont
  • 2.8 Forráspont
  • 2.9 Oldhatóság vízben
  • 2.10 Gőzsűrűség
  • 2,11 pKa savasság
  • 2.12 Kalória-kapacitás
  • 2.13 Standard moláris entalpia
  • 2.14 Standard moláris entrópia
  • 2.15 Lobbanáspont
• 3 Nómenklatúra
• 4 Hogyan alakul ki?
  • 4.1 A hidrogén és a bróm keveréke vízben
  • 4.2 Foszfor-tribromid
  • 4.3 Kén-dioxid és bróm
• 5 Felhasználások
  • 5.1 A bromidok előállítása
  • 5.2 Az alkil-halogenidek szintézise
  • 5.3 Katalizátor
• 6 Referenciák

A hidrogén-bromid szerkezete

A képen a H-Br szerkezete látható, amelynek tulajdonságai és jellemzői, még a gáz tulajdonságai is szorosan kapcsolódnak a vizes oldataihoz. Éppen ezért jön egy olyan pont, ahol zavarodik meg, hogy a két vegyület közül melyiket említik: HBr vagy HBr (ac).

A HBr (ac) szerkezete különbözik a HBr szerkezetétől, mivel most a vízmolekulák szolvatálják ezt a diatóma molekulát. Ha elég közel van, a H átkerül⁺ egy H molekulához₂Vagy a következő kémiai egyenlet szerint:

HBr + H₂O => Br^--  +  H₃O⁺

Így a hidrogén-bromid szerkezete Br-ionokból áll^--  és H₃O⁺ elektrosztatikusan kölcsönhatásba lép. Most egy kicsit más, mint a H-Br kovalens kötése.

Nagy savanyúsága a Br^- alig tud kölcsönhatásba lépni a H-vel₃O⁺, nem tudta megakadályozni, hogy a H átadja⁺ más környező vegyi anyagokra.

savanyúság

Például a Cl^- és az F^- bár nem képeznek kovalens kötéseket a H-vel₃O⁺, kölcsönhatásba léphetnek más intermolekuláris erőkön, mint például a hidrogénhidakon (amelyek csak az F^- képes elfogadni őket). A hidrogénhidak F^--H-OH₂⁺ "Hinder" a H adománya⁺.

Ezért a hidrogén-fluorid, a HF, gyengébb sav vízben mint a hidrogén-bromid; azóta Br^- H₃O⁺ ne zavarja a H átvitelét⁺.

Azonban bár a HBr (ac) vízben van jelen, viselkedése a számla végén hasonlít a H-Br molekulához; azaz egy H⁺ A HBr vagy Br^-H₃O⁺.

Fizikai és kémiai tulajdonságok

Molekuláris képlet

HBr.

Molekulatömeg

80,972 g / mol. Megjegyezzük, hogy az előző részben említettek szerint csak a HBr-t kell figyelembe venni, és nem a vízmolekulát. Ha a molekulatömeg a Br képletből származik^-H₃O⁺ hozzávetőlegesen 99 g / mol.

Fizikai megjelenés

Színtelen vagy halványsárga folyadék, amely az oldott HBr koncentrációjától függ. Minél több sárga, annál koncentráltabb és veszélyesebb lesz.

szag

Acrid, irritáló.

Szagküszöb

6,67 mg / m³.

sűrűség

1,49 g / cm3³ (vizes oldat, 48 tömeg%). Ez az érték, mint az olvadási és forráspontokhoz hasonló érték, függ a vízben oldott HBr mennyiségétől.

Olvadáspont

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49 tömeg% -os vizes oldat).

Forráspont

122 ° C (252 ° F 393 ° C) 700 mmHg-nél (47-49 tömeg% vizes oldat).

Oldhatóság vízben

-221 g / 100 ml (0 ° C-on).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Ezek az értékek a gázhalmazállapotú HBr-re, nem pedig a hidrogén-bromidra vonatkoznak. Mint látható, a hőmérséklet növelése csökkenti a HBr oldhatóságát; a gázokban természetes viselkedés. Következésképpen, ha koncentrált HBr (ac) oldatokra van szükség, jobb, ha alacsony hőmérsékleten dolgozunk velük.

Magas hőmérsékleten történő munkavégzés esetén a HBr gáznemű diatóma molekulák formájában fog menekülni, így a reaktort le kell zárni a szivárgás megelőzése érdekében..

Gőzsűrűség

2,71 (levegővel szemben = 1).

Savasság pKa

-9.0. Ez a konstans olyan negatív, hogy a sav erősségére utal.

Kalória-kapacitás

29,1 kJ / mol.

Standard moláris entalpia

198,7 kJ / mol (298 K).

Standard moláris entrópia

-36,3 kJ / mol.

Gyújtási pont

Nem gyúlékony.

nómenklatúra

A „hidrogén-bromid” elnevezése két tényt ötvöz: a víz jelenlétét, és hogy a brómnak a vegyértéke -1. Angolul némileg nyilvánvalóbb: hidrogén-bromid, ahol a „hidro” (vagy hidrogén) előtag vízre utal; bár valójában hidrogénre is utalhat.

A bróm -1-es valenciája van, mivel a hidrogénatomhoz kevésbé elektronegatív kötődik, mint az; de ha az oxigénatomokkal kapcsolódik vagy kölcsönhatásba lép, akkor számos valenciája lehet, például: +2, +3, +5 és +7. A H-val csak egy valencia fogadható el, ezért a -ico utótag is hozzáadódik a nevéhez.

Míg a HBr (g), hidrogén-bromid vízmentes; vagyis nincs víz. Ezért más nomenklatúra-szabványok szerint nevezték el, amely megfelel a hidrogén-halogenidek szabványainak.

Hogyan alakul ki?

A hidrogén-bromid előállítására számos szintetikus módszer létezik. Néhány közülük:

A hidrogén és a bróm keveréke vízben

A technikai részletek leírása nélkül ez a sav hidrogén és bróm közvetlen keverékéből nyerhető vízzel töltött reaktorban.

H₂  +  Br₂  => HBr

Ily módon, mint a HBr formák, feloldódik a vízben; Ez a desztillációba húzhatja, így az oldatok különböző koncentrációkkal extrahálhatók. A hidrogén gáz, a bróm pedig sötét vöröses folyadék.

Foszfor-tribromid

Bonyolultabb eljárásban homok, hidratált vörös foszfor és bróm keverednek. A víz csapdákat jégfürdőkbe helyezzük, hogy megakadályozzuk, hogy a HBr kiszabaduljon és helyette hidrogén-bromid képződjön. A reakciók:

2P + 3Br₂  => 2PBr₃

PBr₃  +  3H₂O => 3HBr + H₃PO₃

Kén-dioxid és bróm

Egy másik módja annak, hogy a brómot kén-dioxiddal vízben reagálja:

Br₂  +  SW₂  +  2H₂O => 2HBr + H₂SW₄

Ez egy redox reakció. A Br₂ csökkenti, elnyeri az elektronokat, a hidrogénekkel összekapcsolva; míg a kifogásközlés₂ oxidálódik, elveszíti az elektronokat, amikor több kovalens kötést képez más oxigénnel, mint a kénsavban.

alkalmazások

Bromidok előállítása

A bromid-sókat előállíthatjuk, ha a HBr (ac) -et egy fém-hidroxiddal reagáltatjuk. Például a kalcium-bromid előállítását figyelembe vesszük:

Ca (OH)₂ + 2HBr => CaBr₂ +  H₂O

Egy másik példa a nátrium-bromidra:

NaOH + HBr => NaBr + H₂O

Így számos szervetlen bromid készíthető.

Alkil-halogenidek szintézise

És mi van a szerves bromidokkal? Ezek szerves vegyületek: RBr vagy ArBr.

Az alkoholok kiszáradása

A nyersanyag alkoholok lehetnek. Amikor a HBr savtartalma protonálódik, vizet képeznek, ami jó kimenő csoport, és ehelyett a Br térfogatú atomja beépül, amely kovalensen kapcsolódik a szénhez:

ROH + HBr => RBr + H₂O

Ezt a dehidratációt 100 ° C feletti hőmérsékleten hajtjuk végre, hogy megkönnyítsük az R-OH kötés szakadását₂⁺.

Alkének és alkinok hozzáadása

A HBr-molekulát vizes oldatából hozzáadhatjuk egy alkén vagy alkin kettős vagy hármas kötéséhez:

R₂C = CR₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Számos termék nyerhető, de egyszerű körülmények között a terméket először alakítják ki, ahol a bróm kapcsolódik egy másodlagos, harmadlagos vagy kvaterner szénhez (Markovnikov-szabály).

Ezek a halogenidek más szerves vegyületek szintézisében lépnek fel, és ezek felhasználási területe igen széles. Néhányan még az új gyógyszerek szintézisében vagy tervezésében is felhasználhatók.

Az éteri clivage

Az éterekből egyidejűleg két alkil-halogenidet kapunk, amelyek mindegyike az R-O-R 'éter két R vagy R' oldalláncának egyikét hordozza. Valami hasonló az alkoholok kiszáradásához, de reakciómechanizmusa más.

A reakciót a következő kémiai egyenlettel lehet vázlatosan ábrázolni:

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

És víz is szabadul fel.

katalizátor

Savassága olyan, hogy hatékony savkatalizátorként alkalmazható. Br anion hozzáadása helyett^- a molekuláris szerkezethez megnyitja az utat egy másik molekulának.

referenciák

1. Graham Solomons T. W., Craig B. Fryhle. (2011). Szerves kémia. Aminok. (10^th kiadás.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Szerves kémia (Hatodik kiadás). Mc Graw-hegy.
3. Steven A. Hardinger. (2017). A szerves kémia illusztrált szószedete: hidrogén-bromid. Lap forrása: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Hidrogén-bromid. Lap forrása: en.wikipedia.org
5. Pubchem. (2018). Hidrogén-bromid. Lap forrása: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Nemzeti Munkahelyi Biztonsági és Higiéniai Intézet. (2011). Hidrogén-bromid [PDF]. A lap eredeti címe: insht.es
7. PrepChem. (2016). A hidrogén-bromid előállítása. A lap eredeti címe: prepchem.com