БРОМВОДОРОДНА КИСЕЛИНА (HBR): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ОБРАЗУВАНЕ - ХИМИЯ - 2025

На бромоводородната киселина е неорганично съединение е воден разтвор на газ наречен бромоводород. Неговата химична формула е HBr и може да се разглежда по различни еквивалентни начини: като молекулен хидрид или халоген на водород във вода; тоест хидрацид.

В химичните уравнения трябва да се пише като HBr (ac), като по този начин се посочва, че това е бромоводородна киселина, а не газ. Тази киселина е една от най-силните известни, дори повече от солната киселина, HCl. Обяснението за това се крие в естеството на неговата ковалентна връзка.

Източник: KES47 чрез Wikipedia

Защо HBr е толкова силна киселина и още повече разтворена във вода? Тъй като ковалентната връзка H-Br е много слаба, поради лошото припокриване на орбиталите 1s на H и 4p на Br.

Това не е изненадващо, ако погледнете внимателно горното изображение, където ясно е, че атомът на брома (кафяв) е много по-голям от водородния атом (бял).

Следователно всяко смущение води до разрушаване на H-Br връзката, освобождавайки Н ⁺ йона. Значи, бромоводородната киселина е Брьонстедова киселина, тъй като пренася протони или водородни йони. Неговата сила е такава, че тя се използва в синтеза на различни organobrominated съединения (като например 1-бромо етан, CH ₃ CH ₂ Br).

Бромната киселина е след хидройодна, HI, един от най-силните и полезни хидрациди за храносмилането на определени твърди проби.

Структура на бромоводородна киселина

Изображението показва структурата на H-Br, чиито свойства и характеристики, дори тези на газ, са тясно свързани с неговите водни разтвори. Ето защо идва момент, в който има объркване по отношение на кое от двете съединения се отнася: HBr или HBr (ac).

Структурата на HBr (ac) е различна от тази на HBr, тъй като сега водните молекули решават тази диатомична молекула. Когато е достатъчно близо, Н ⁺ се пренася до молекула на H ₂ O, както е посочено със следната химична формула:

НВг + H ₂ O => Br ^- + Н ₃ О ⁺

По този начин структурата на бромоводородна киселина се състои от Br ^- и Н ₃ О ⁺ йони взаимодействат електростатично. Сега тя е малко по-различна от ковалентната връзка на H-Br.

Голямата му киселинност се дължи на факта, че обемистият Br ^- анион почти не може да взаимодейства с Н ₃ О ⁺, без да е в състояние да предотврати прехвърлянето на Н ⁺ в друг заобикалящ химичен вид.

киселинност

Например, Cl ^- и F , въпреки че те не образуват ковалентни връзки с Н ₃ О ⁺, те могат да взаимодействат чрез други междумолекулни сили, като водородни връзки (които само F ^- е в състояние да приеме). Водородни връзки F ^- -Н-OH ₂ ⁺ "задната" дарение на Н ⁺.

Поради тази причина флуороводородната киселина, HF, е по-слаба киселина във вода от бромоводородна киселина; тъй като йонните взаимодействия Br ^- Н ₃ О ⁺ не засягат прехвърлянето на Н ⁺.

Въпреки това, въпреки че водата присъства в HBr (aq), нейното поведение в крайна сметка е подобно на това при разглеждането на молекула H-Br; че е Н ⁺ се прехвърля от НВг или Вг ^- Н ₃ О ⁺.

Физични и химични свойства

Молекулярна формула

HBr.

Молекулно тегло

80.972 g / mol. Обърнете внимание, че както беше споменато в предишния раздел, се разглежда само HBr, а не молекулата на водата. Ако молекулното тегло са взети от формула Br ^- Н ₃ О ^{+ това} ще има стойност от около 99 г / мол.

Външен вид

Безцветна или бледожълта течност, която ще зависи от концентрацията на разтворения HBr. Колкото е по-жълт, толкова по-концентриран и опасен ще бъде.

миризма

Кисел, дразнещ.

Праг на мирис

6,67 mg / m ³.

плътност

1.49 гр / cm ³ (48% т / т воден разтвор). Тази стойност, както и тези за точките на топене и кипене, зависят от количеството на HBr, разтворено във водата.

Точка на топене

-11 ° С (12 ° F, 393 ° K) (49% w / w воден разтвор).

Точка на кипене

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) при 700 mmHg (47-49% w / w воден разтвор).

Разтворимост във вода

-221 g / 100 ml (при 0 ° С).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Тези стойности се отнасят до газообразен HBr, а не до бромоводородна киселина. Както се вижда, с повишаване на температурата разтворимостта на HBr намалява; поведение, което е естествено в газовете. Следователно, ако се изискват концентрирани разтвори на HBr (aq), е по-добре да се работи с тях при ниски температури.

Ако работи при високи температури, HBr ще излезе под формата на газообразни диатомични молекули, така че реакторът трябва да бъде запечатан, за да се предотврати изтичането му.

Плътност на парата

2.71 (по отношение на въздуха = 1).

Киселинност pKa

-9.0. Тази отрицателна константа е показателна за нейната голяма сила на киселинност.

Калоричен капацитет

29,1 kJ / mol.

Стандартна моларна енталпия

198,7 kJ / mol (298 K).

Стандартна моларна ентропия

-36,3 kJ / mol.

точка на запалване

Не запалим.

номенклатура

Името му „бромоводородна киселина“ съчетава два факта: наличието на вода и бромът има валентност -1 в съединението. На английски е малко по-очевидно: бромоводородна киселина, където префиксът 'hydro' (или хидро) се отнася до вода; въпреки че всъщност може да се отнася и за водород.

Бромът има валентност -1, тъй като е свързан към водороден атом, по-малко електроотрицателен от него; но ако беше свързан или взаимодействащ с кислородните атоми, той може да има многобройни валентности, като: +2, +3, +5 и +7. С Н той може да приеме само една валентност и затова суфиксът -ico се добавя към името му.

Като има предвид, че HBr (g), бромоводород е безводен; тоест няма вода. Следователно той е кръстен по други стандарти за номенклатура, съответстващи на този на водородните халогениди.

Как се образува?

Има няколко синтетични метода за получаване на бромоводородна киселина. Някои от тях са:

Смес от водород и бром във вода

Без да се описват техническите подробности, тази киселина може да бъде получена чрез директно смесване на водород и бром в реактор, напълнен с вода.

Н ₂ + Br ₂ => НВг

По този начин, с образуването на HBr, той се разтваря във водата; това може да го завлече в дестилациите, така че да се извличат разтвори с различни концентрации. Водородът е газ, а бромът е тъмночервеникава течност.

Фосфор трибромид

При по-сложен процес се смесват пясък, хидратиран червен фосфор и бром. Водните капани се поставят в ледени бани, за да се предотврати изтичането на HBr и образуването на бромоводородна киселина. Реакциите са:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

РВгз ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Сярен диоксид и бром

Друг начин за приготвянето му е да реагира бром със серен диоксид във вода:

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

Това е редокс-реакция. Br ₂ се редуцира, набира електрони чрез свързване с водород; Докато SO _{2 се} окислява, той губи електрони, когато образува по-ковалентни връзки с други оксигени, като в сярна киселина.

Приложения

Препарат от бромид

Бромидните соли могат да бъдат получени чрез взаимодействие на HBr (aq) с метален хидроксид. Например, производството на калциев бромид се счита за:

Са (ОН) ₂ + 2HBr => CABR ₂ + H ₂ O

Друг пример е за натриев бромид:

NaOH + НВг => NaBr + H ₂ O

По този начин могат да се получат много от неорганичните бромиди.

Синтез на алкилови халиди

А какво да кажем за органичните бромиди? Това са органобромирани съединения: RBr или ArBr.

Дехидратация на алкохоли

Суровината за получаването им може да бъде алкохоли. Когато те се протонират от киселинността на HBr, те образуват вода, която е добра напускаща група, а на нейно място се включва обемният Br атом, който ще стане ковалентно свързан с въглерод:

ROH + НВг => RBr + H ₂ O

Това обезводняване се извършва при температури над 100 ° С, за да се улесни разчупването на R-OH ₂ ⁺ връзка.

Добавка към алкени и алкини

Молекулата на HBr може да се добави от нейния воден разтвор към двойната или тройната връзка на алкен или алкин:

R ₂ C = CR ₂ + НВг => РЦЗ-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Могат да се получат различни продукти, но при прости условия продуктът се образува предимно там, където бромът е свързан с вторичен, третичен или четвъртичен въглерод (правило на Марковников).

Тези халиди участват в синтеза на други органични съединения и техният обхват на използване е много обширен. По същия начин, някои от тях могат дори да бъдат използвани при синтеза или проектирането на нови лекарства.

Разцепване на етери

От етерите могат да се получат едновременно два алкилови халиди, всеки от които носи една от двете странични вериги R или R 'на първоначалния етер RO-R'. Случва се нещо подобно на дехидратацията на алкохолите, но механизмът им на реакция е различен.

Реакцията може да бъде очертана със следното химично уравнение:

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

И водата също се отделя.

катализатор

Неговата киселинност е такава, че може да се използва като ефективен киселинен катализатор. Вместо да добави Br ^- аниона към молекулната структура, той прави начин за друга молекула да направи това.

Препратки

1. Греъм Соломон TW, Craig B. Fryhle. (2011 г.). Органична химия. Амини. (10 ^-то издание.) Wiley Plus.
2. Кери Ф. (2008). Органична химия. (Шесто издание). Mc Graw Hill.
3. Стивън А. Хардингер. (2017). Илюстриран речник на органичната химия: бромоводородна киселина. Възстановена от: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Водородна киселина. Възстановено от: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Водородна киселина. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Национален институт по безопасност и хигиена при работа. (2011 г.). Водород бромид, Възстановени от: insht.es
7. PrepChem. (2016 г.). Приготвяне на бромоводородна киселина. Възстановена от: prepchem.com