Cấu trúc, tính chất, sự hình thành, cách sử dụng axit hydrobromic (HBr)



các Axit hydrobromic là một hợp chất vô cơ, kết quả từ dung dịch nước của một loại khí gọi là hydro bromide. Công thức hóa học của nó là HBr, và có thể được xem xét theo các cách khác nhau tương đương: như một hydrua phân tử, hoặc một halogen hydro trong nước; đó là một hydrazide.

Trong các phương trình hóa học, nó nên được viết là HBr (ac), để chỉ ra rằng đó là axit hydrobromic chứ không phải khí. Axit này là một trong những axit mạnh nhất được biết đến, thậm chí còn hơn cả axit clohydric, HCl. Giải thích cho điều này nằm ở bản chất của liên kết cộng hóa trị của nó.

Tại sao HBr là một axit như vậy, và thậm chí hòa tan nhiều hơn trong nước? Do liên kết cộng hóa trị H-Br rất yếu, do sự chồng chéo kém của các quỹ đạo 1s của H và 4p của Br.

Điều này không có gì đáng ngạc nhiên nếu bạn nhìn kỹ vào hình ảnh trên, trong đó rõ ràng nguyên tử brom (màu nâu) lớn hơn nhiều so với nguyên tử hydro (màu trắng).

Do đó, bất kỳ sự xáo trộn nào cũng gây ra sự phá vỡ liên kết H - Br, giải phóng ion H+. Sau đó, axit hydrobromic là một axit Brönsted, vì nó chuyển các proton hoặc ion hydro. Sức mạnh của nó là ở chỗ nó được sử dụng trong quá trình tổng hợp một số hợp chất hữu cơ (như 1-Bromo ethane, CH3CH2Br).

Axit hydrobromic, sau hydric, HI, là một trong những hydrocide mạnh nhất và hữu ích nhất cho việc tiêu hóa một số mẫu rắn nhất định.

Chỉ số

  • 1 Cấu trúc của axit hydrobromic
    • 1.1 Độ axit
  • 2 Tính chất lý hóa
    • 2.1 Công thức phân tử
    • 2.2 Trọng lượng phân tử
    • 2.3 Ngoại hình
    • Mùi 2,4
    • Ngưỡng 2.5
    • Mật độ 2,6
    • 2.7 Điểm nóng chảy
    • 2.8 Điểm sôi
    • 2.9 Độ hòa tan trong nước
    • 2.10 Mật độ hơi
    • 2,11 pKa axit
    • 2.12 Năng lượng calo
    • 2.13 Entanpi mol tiêu chuẩn
    • 2.14 entropy mol chuẩn
    • 2,15 Điểm chớp cháy
  • 3 danh pháp
  • 4 Nó được hình thành như thế nào?
    • 4.1 Hỗn hợp hydro và brom trong nước
    • 4.2 Tribromide phốt pho
    • 4.3 Lưu huỳnh đioxit và brom
  • 5 công dụng
    • 5.1 Chuẩn bị bromua
    • 5.2 Tổng hợp các halogenua alkyl
    • 5.3 Chất xúc tác
  • 6 tài liệu tham khảo

Cấu trúc của axit hydrobromic

Cấu trúc của H - Br được thể hiện trong hình ảnh, có các tính chất và đặc điểm, thậm chí cả các chất khí, có liên quan chặt chẽ với các dung dịch nước của nó. Đó là lý do tại sao có một điểm khiến bạn nhầm lẫn về việc hợp chất nào trong hai hợp chất được ám chỉ: HBr hoặc HBr (ac).

Cấu trúc của HBr (ac) khác với cấu trúc của HBr, bởi vì bây giờ các phân tử nước đang hòa tan phân tử diatomic này. Khi đủ gần, H được chuyển+ đến một phân tử H2Hoặc như được chỉ ra trong phương trình hóa học sau đây:

HBr + H2O => Br--  +  H3Ôi+

Do đó, cấu trúc của axit hydrobromic bao gồm các ion Br--  và H3Ôi+ tương tác tĩnh điện. Bây giờ, nó hơi khác so với liên kết cộng hóa trị của H-Br.

Độ axit lớn của nó là do anion cồng kềnh- hầu như không thể tương tác với H3Ôi+, không thể ngăn anh ta chuyển H+ đến các loài hóa học xung quanh khác.

Độ axit

Ví dụ: Cl- và F- mặc dù chúng không hình thành liên kết cộng hóa trị với H3Ôi+, chúng có thể tương tác thông qua các lực liên phân tử khác, chẳng hạn như cầu hydro (chỉ có F- có thể chấp nhận chúng). Cầu hydro F--H-OH2+ "Cản trở" việc quyên góp của H+.

Vì lý do này mà axit hydrofluoric, HF, là một axit yếu hơn trong nước hơn axit hydrobromic; kể từ đó, các tương tác ion Br- H3Ôi+ đừng bận tâm đến việc chuyển H+.

Tuy nhiên, mặc dù nước có trong HBr (ac), hành vi của nó ở cuối tài khoản tương tự như phân tử H-Br; đó là một H+ Nó được chuyển từ HBr hoặc Br-H3Ôi+.

Tính chất hóa lý

Công thức phân tử

HBr.

Trọng lượng phân tử

80.972 g / mol. Lưu ý rằng, như đã đề cập trong phần trước, chỉ HBr được xem xét và không phải là phân tử nước. Nếu trọng lượng phân tử được lấy từ công thức Br-H3Ôi+ nó sẽ có giá trị khoảng 99 g / mol.

Ngoại hình

Chất lỏng không màu hoặc màu vàng nhạt, sẽ phụ thuộc vào nồng độ của HBr hòa tan. Càng nhiều màu vàng, nó sẽ càng tập trung và nguy hiểm.

Mùi

Vị chát, khó chịu.

Ngưỡng mùi

6,67 mg / m3.

Mật độ

1,49 g / cm3 (dung dịch nước ở 48% w / w). Giá trị này, giống như giá trị tương ứng với điểm nóng chảy và sôi, phụ thuộc vào lượng HBr hòa tan trong nước.

Điểm nóng chảy

-11ºC (12ºF, 393ºK) (dung dịch nước ở 49% w / w).

Điểm sôi

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) ở 700 mmHg (dung dịch nước 47-49% w / w).

Độ hòa tan trong nước

-221 g / 100 ml (ở 0 ºC).

-204 g / 100 ml (15 CC).

-130 g / 100 ml (100 ºC).

Các giá trị này đề cập đến HBr dạng khí, không phải axit hydrobromic. Có thể thấy, việc tăng nhiệt độ làm giảm độ hòa tan của HBr; hành vi đó là tự nhiên trong khí. Do đó, nếu cần các giải pháp HBr (ac) đậm đặc, tốt hơn là làm việc với chúng ở nhiệt độ thấp.

Nếu làm việc ở nhiệt độ cao, HBr sẽ thoát ra dưới dạng các phân tử diatomic dạng khí, vì vậy lò phản ứng phải được niêm phong để tránh rò rỉ.

Mật độ hơi

2,71 (liên quan đến không khí = 1).

Tính axit pKa

-9.0. Hằng số âm tính này cho thấy sức mạnh to lớn của tính axit.

Năng lượng calo

29,1 kJ / mol.

Entanpi mol tiêu chuẩn

198,7 kJ / mol (298 ºK).

Entropy mol chuẩn

-36,3 kJ / mol.

Điểm đánh lửa

Không bắt lửa.

Danh pháp

Tên của nó, "axit hydrobromic" kết hợp hai sự thật: sự hiện diện của nước và nước brom có ​​hóa trị -1 trong hợp chất. Trong tiếng Anh, nó có phần rõ ràng hơn: axit hydrobromic, trong đó tiền tố 'hydro' (hoặc hydro) dùng để chỉ nước; Mặc dù, thực sự, nó cũng có thể đề cập đến hydro.

Brom có ​​hóa trị -1 vì nó liên kết với nguyên tử hydro ít có độ âm điện hơn so với thực tế; nhưng nếu nó được liên kết hoặc tương tác với các nguyên tử oxy, nó có thể có nhiều giá trị, chẳng hạn như: +2, +3, +5 và +7. Với H chỉ có thể áp dụng một hóa trị duy nhất và đó là lý do tại sao hậu tố -ico được thêm vào tên của nó.

Trong khi HBr (g), hydro bromide, khan; nghĩa là nó không có nước Do đó, nó được đặt tên theo các tiêu chuẩn danh pháp khác, tương ứng với các halogen hydro.

Nó được hình thành như thế nào?

Có một số phương pháp tổng hợp để điều chế axit hydrobromic. Một số trong số họ là:

Hỗn hợp hydro và brom trong nước

Không mô tả các chi tiết kỹ thuật, axit này có thể thu được từ hỗn hợp trực tiếp hydro và brom trong lò phản ứng chứa đầy nước.

H2  +  Br2  => HBr

Theo cách này, khi HBr hình thành, nó hòa tan trong nước; Điều này có thể kéo nó trong chưng cất, vì vậy các giải pháp có thể được chiết xuất với các nồng độ khác nhau. Hydrogen là một chất khí và brom là một chất lỏng màu đỏ sẫm.

Photpho tribromide

Trong một quy trình phức tạp hơn, cát, phốt pho đỏ ngậm nước và nước brom được trộn lẫn. Bẫy nước được đặt trong bể nước đá để ngăn chặn HBr thoát ra và hình thành, thay vào đó, axit hydrobromic. Các phản ứng là:

2P + 3Br2  => 2Pr3

PBr3  +  3 giờ2O => 3HBr + H3PO3

Sulfur dioxide và brom

Một cách khác để chuẩn bị nó là phản ứng brom với sulfur dioxide trong nước:

Br2  +  VẬY2  +  2 giờ2O => 2HBr + H2VẬY4

Đây là một phản ứng oxy hóa khử. Br2 nó giảm, nó thu được các điện tử, bằng cách liên kết với hydrogens; trong khi SO2 nó oxy hóa, nó mất các electron, khi nó hình thành liên kết cộng hóa trị nhiều hơn với các oxy khác, như trong axit sulfuric.

Công dụng

Chuẩn bị bromides

Các muối bromide có thể được điều chế nếu HBr (ac) phản ứng với một hydroxit kim loại. Ví dụ, việc sản xuất canxi bromide được xem xét:

Ca (OH)2 + 2HBr => CaBr2 +  H2Ôi

Một ví dụ khác là natri bromide:

NaOH + HBr => NaBr + H2Ôi

Vì vậy, nhiều bromua vô cơ có thể được điều chế.

Tổng hợp các halogenua alkyl

Và những gì về bromides hữu cơ? Đây là những hợp chất hữu cơ: RBr hoặc ArBr.

Mất nước của rượu

Nguyên liệu thô để thu được chúng có thể là rượu. Khi được proton hóa bởi tính axit của HBr, chúng tạo thành nước, là một nhóm đi ra tốt, và thay vào đó, nguyên tử bay hơi của Br được kết hợp, sẽ liên kết cộng hóa trị với carbon:

ROH + HBr => RBr + H2Ôi

Việc khử nước này được thực hiện ở nhiệt độ trên 100 ° C, để tạo điều kiện cho sự đứt gãy của liên kết R-OH2+.

Ngoài ra anken và alkynes

Phân tử HBr có thể được thêm từ dung dịch nước của nó vào liên kết đôi hoặc ba của một anken hoặc alkyne:

R2C = CR2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Một số sản phẩm có thể thu được, nhưng trong điều kiện đơn giản, sản phẩm được tạo thành trước tiên trong đó brom được liên kết với carbon thứ cấp, bậc ba hoặc bậc bốn (quy tắc Markovnikov).

Các halogen này can thiệp vào quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ khác và phạm vi sử dụng của chúng rất rộng. Ngoài ra, một số trong số chúng thậm chí có thể được sử dụng trong việc tổng hợp hoặc thiết kế các loại thuốc mới.

Ethereum clivage

Từ các ete, hai halogenua có thể thu được đồng thời, mỗi chuỗi mang một trong hai chuỗi bên R hoặc R 'của ether ban đầu R-O-R'. Nó xảy ra một cái gì đó tương tự như sự mất nước của rượu, nhưng cơ chế phản ứng của nó là khác nhau.

Phản ứng có thể được sơ đồ hóa với phương trình hóa học sau:

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

Và nước cũng được giải phóng.

Xúc tác

Tính axit của nó là như vậy nó có thể được sử dụng như một chất xúc tác axit hiệu quả. Thay vì thêm Br anion- đến cấu trúc phân tử, mở đường cho một phân tử khác làm điều đó.

Tài liệu tham khảo

  1. Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Hóa hữu cơ. Amin (10thứ phiên bản.). Wiley Plus.
  2. Carey F. (2008). Hóa hữu cơ (Ấn bản thứ sáu). Đồi Mc Graw.
  3. Steven A. Hardinger. (2017). Thuật ngữ minh họa của hóa học hữu cơ: axit hydrobromic. Lấy từ: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia. (2018). Axit hydrobromic. Lấy từ: en.wikipedia.org
  5. PubChem. (2018). Axit hydrobromic. Lấy từ: pubool.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Viện quốc gia về an toàn và vệ sinh tại nơi làm việc. (2011). Hydrogen bromide [PDF] Lấy từ: insht.es
  7. Chuẩn bị. (2016). Chuẩn bị axit hydrobromic. Lấy từ: preool.com