ВОДНА ЙОДНА КИСЕЛИНА (ЗДРАВЕЙ): СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И ПРИЛОЖЕНИЯ - ХИМИЯ - 2025

В йодоводородна киселина е воден разтвор на йодоводород който се характеризира с висока киселинност. Дефиниция, по-близка до химическата терминология и IUPAC, е, че това е хидрацид, чиято химична формула е HI.

Въпреки това, за да го разграничим от газообразни водородни йодидни молекули, HI (g) се обозначава като HI (aq). Ето защо в химическите уравнения е важно да се идентифицира средната или физическата фаза, в която се намират реагентите и продуктите. Въпреки това объркването между водороден йодид и хидройодна киселина е често срещано.

Йони на хидройодна киселина. Източник: Габриел Боливар.

Ако молекулите, ангажирани в тяхната идентичност, се наблюдават, ще се открият забележими разлики между HI (g) и HI (ac). В HI (g) има HI връзка; докато в HI (AC), те са действително чифт I ^- и Н ₃ О ⁺ йони взаимодейства електростатично (горен изображение).

От друга страна, HI (ac) е източник на HI (g), тъй като първата се приготвя чрез разтваряне на втората във вода. Поради това, освен ако не е в химическо уравнение, HI може да се използва и за обозначаване на хидройодна киселина. HI е силен редуциращ агент и отличен източник на I ^- йони във водна среда.

Структура на хидройодна киселина

Както е обяснено толково йодната киселина се състои от разтвор на HI във вода. Бидейки във вода, HI молекулите напълно се дисоциират (силен електролит), произхождайки от I ^- и H ₃ O ⁺ йони. Тази дисоциация може да бъде представена със следното химично уравнение:

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

Какво би било еквивалентно, ако беше написано като:

HI (G) + H ₂ O (л) => HI (вод)

Обаче HI (ac) изобщо не разкрива какво се е случило с газообразните HI молекули; това само показва, че те са във водна среда.

Следователно, истинската структура на HI (ас) се състои от I ^- и Н ₃ О ⁺ йони, заобиколени от водните молекули, ги хидратиране; колкото по-концентрирана е хидройодната киселина, толкова по-малък е броят на непротонирани водни молекули.

Всъщност търговската концентрация на HI е 48 до 57% във вода; по-концентрирана би била еквивалентна на наличието на киселина, която е твърде разпарена (и дори по-опасна).

На изображението се вижда, че анионът I ^- е представен от лилава сфера, а H ₃ O ⁺ с бели сфери и червена, за кислородния атом. Катионът H ₃ O ⁺ има триъгълна молекулярна геометрия на пирамида (гледана от по-висока равнина на изображението).

Имоти

Физическо описание

Безцветна течност; но може да проявява жълтеникави и кафяви тонове, ако е в пряк контакт с кислород. Това е така, защото I ^- йони в крайна сметка окисляване на молекулно йод, I ₂. Ако има много I ₂, е повече от вероятно да се образува трийодидният анион, I ₃ ^- който превръща разтвора в кафяв цвят.

Молекулярна маса

127,91 g / mol.

миризма

Acre.

плътност

Плътността е 1,70 g / mL за 57% HI разтвор; тъй като плътността варира в зависимост от различните концентрации на HI. При тази концентрация се образува азеотроп (дестилира се като единично вещество, а не като смес), чиято относителна стабилност може да се дължи на неговата комерсиализация над други разтвори.

Точка на кипене

57% HI азеотроп кипи при 127 ° C при налягане 1,03 bar (GO TO ATM).

рКа

-1,78.

киселинност

Това е изключително силна киселина, толкова много, че е корозивна за всички метали и тъкани; дори за каучуци.

Това е така, защото HI връзката е много слаба и се разрушава лесно по време на йонизация във вода. Освен това, водородни връзки I ^- - HOH ₂ ⁺ слаби, така че нищо не пречи Н ₃ О ⁺ взаимодействие с други съединения; тоест, на H ₃ O ⁺ е станал "свободен", както и аз ^- който не привлича своята Противойон с прекалено много сила.

Редуциращ агент

HI е мощен редуктор, основният реакционен продукт от които е, че ₂.

номенклатура

Номенклатурата на хидройодната киселина произлиза от факта, че йодът "работи" с едно-единствено състояние на окисляване: -1. И също, същото име показва, че има вода в рамките на своята структурна формула. Това е единственото му име, тъй като не е чисто съединение, а решение.

Приложения

Източник на йод в органични и неорганични синтези

HI е отличен източник на I йони ^- за неорганичен и органичен синтез, а също така е мощен редуциращ агент. Например, неговият 57% воден разтвор се използва за синтеза на алкилови йодиди (като СН ₃ СН ₂ I) от първични алкохоли. По същия начин, OH група може да бъде заместена за I.

Редуциращ агент

Водната йодна киселина е използвана за намаляване например на въглехидратите. Ако глюкозата, разтворена в тази киселина, се нагрява, тя ще загуби всичките си ОН групи, получавайки въглеводородния н-хексан като продукт.

Използва се и за намаляване на функционалните групи от графенови листове, така че да могат да бъдат функционализирани за електронни устройства.

Cativa процес

Каталитична циклична схема за процеса на Cativa. Източник: Бен Милс. HI се използва и за промишлено производство на оцетна киселина, използвайки процеса Cativa. Това се състои от каталитичен цикъл, в който се извършва карбонилиране на метанол; това е, карбонилна група, С = О, се въвежда в CH ₃ OH молекулата да я превърне в киселина CH ₃ COOH.

стъпки

Процесът започва (1) с органо-иридиевия комплекс ^-, плоска квадратна геометрия. Това съединение "получава" метил йодид, СН ₃ I, продукт от окисляването на CH ₃ OH с HI при 57%. При тази реакция се получава и вода и благодарение на нея накрая се получава оцетна киселина, като същевременно позволява да се възстанови HI в последния етап.

В този етап, както -CH ₃ и -I групата присъединят иридий метал център (2), образуваща осмостенно комплекс с аспект състои от три I лиганди. Един от краищата на iodes нагоре се заменя с молекула на въглероден окис, СО; и сега (3) октаедричният комплекс има фасета, съставена от три CO лиганди.

След това, пренареждане случва: на -СН ₃ групата "позволява излезе" от Ir и се свързва към съседния CO (4) за да се образува ацетил група, -СОСНз ₃. Тази група се освобождава от иридий комплекс да се свързват към йодид йони и да СН ₃ ИСП, ацетил йодид. Тук иридиевият катализатор се възстановява, готов да участва в друг каталитичен цикъл.

Накрая, СН ₃ ИСП подлага на заместване на I ^- от молекула на H ₂ O, чийто механизъм завършва освобождаване HI и оцетна киселина.

Незаконни синтези

Редукционна реакция на ефедрин с хидройодна киселина и червен фосфор до метамфетамин. Източник: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0 производна работа: materialcientist (беседа). Хидройодната киселина се използва за синтез на психотропни вещества, възползвайки се от високата си редукционна сила. Например, можете да намалите ефедрин (лекарство за лечение на астма) в присъствието на червен фосфор, до метамфетамин (горно изображение).

Вижда се, че замяната на OH групата от I става първо, последвана от второ заместване с Н.

Препратки

1. Wikipedia. (2019). Водна йодна киселина. Възстановено от: en.wikipedia.org
2. Андрюс, Натали. (24 април 2017 г.). Употребата на хидрионова киселина. Sciencing. Възстановено от: sciaching.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Водна киселина. Възстановено от: alfa.com
4. Национален център за информация за биотехнологиите. (2019). Водна киселина. PubChem база данни., CID = 24841. Възстановени от: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Стивън А. Хардингер. (2017). Илюстрован речник на органичната химия: хидройодна киселина. Възстановена от: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 май 2013 г.). Въглехидрати. Възстановена от: 2.chemistry.msu.edu
7. В Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010 г.). Намален графенов оксид чрез химическа графитизация. DOI: 10.1038 / ncomms1067.