HIDROGÉNSAV (HI): SZERKEZET, TULAJDONSÁGOK ÉS FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2025

A hidrogén-jódsav hidrogén-jodid vizes oldata, amelyet magas savassága jellemez. A kémiai terminológiához és az IUPAC-hoz közelebb álló meghatározás az, hogy egy hidracid, amelynek kémiai képlete HI.

Ahhoz azonban, hogy megkülönböztesse a gáznemű hidrogén-jodid molekuláktól, a HI (g) -et HI (aq) -vel jelöljük. Ez az oka annak, hogy a kémiai egyenletekben fontos meghatározni azt a közepes vagy fizikai fázist, amelyben a reagensek és a termékek megtalálhatók. Ennek ellenére a hidrogén-jodid és a jódsav közötti összetévesztés gyakori.

A hidrogén-jódsav ionjai. Forrás: Gabriel Bolívar.

Ha megfigyeljük az azonosulásukban elkövetett molekulákat, észlelhető különbségeket találunk a HI (g) és a HI (ac) között. A HI (g) -ben HI-kötés van; míg HI (ac), valójában egy pár I ^- és H ₃ O ⁺ ionok kölcsönható elektrosztatikusan (felső kép).

Másrészt, a HI (ac) a HI (g) forrása, mivel az elsőt úgy állítják elő, hogy a másodikot vízben oldják. Emiatt, kivéve ha kémiai egyenletben szerepel, a HI is használható a jódsavra is. HI egy erős redukálószer és kiváló forrása a I ^- ionok vizes közegben.

A hidrogén-jódsav szerkezete

A hidrogén-jódsav, amint a fentiekben kifejtettük, HI vizes oldatából áll. Vízben a HI molekulák teljes mértékben disszociálnak (erős elektrolit), és az I ^- és H ₃ O ⁺ ionokat képezik. Ezt a disszociációt a következő kémiai egyenlettel reprezentálhatjuk:

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

Mi lenne egyenértékű, ha azt írnák:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

A HI (ac) azonban egyáltalán nem deríti fel, hogy mi történt a gáznemű HI molekulákkal; csak azt jelzi, hogy vizes közegben vannak.

Ezért a HI (ac) valódi szerkezete az I ^- és H ₃ O ⁺ ionokból áll, amelyeket vízmolekulák vesznek körül, hidratálva őket; minél koncentráltabb a jódsav, annál kisebb a nem protonált vízmolekulák száma.

Kereskedelmi szempontból a HI koncentrációja vízben 48–57%; koncentráltabb lenne, ha egy savas lenne túl füstölõ (és még veszélyesebb).

A képet, akkor látható, hogy az anion I ^- képviseli egy lila gömb, és a H ₃ O ⁺ fehér gömbök és egy piros gömb, a oxigénatom. A H ₃ O ⁺ kation trigonális piramis molekuláris geometriájú (a kép egy magasabb síkjából nézve).

Tulajdonságok

Fizikai leírás

Színtelen folyadék; de sárgás és barna árnyalatot mutathat, ha közvetlenül érintkezik az oxigénnel. Ez azért van, mert az I ^- ionok végén oxidáló a molekuláris jód, I ₂. Ha nagyon sok I ₂, akkor valószínűbb, hogy az I ₃ triiodid anion ^képződik, amely az oldatot barnává teszi.

Molekulatömeg

127,91 g / mol.

Szag

Acre.

Sűrűség

Az 57% -os HI oldat sűrűsége 1,70 g / ml; mivel a sűrűség a HI különböző koncentrációitól függően változik. Ezen a koncentrációnál azeotróp képződik (egyetlen anyagként desztillálva, és nem keverékként), amelynek relatív stabilitása annak oka lehet, hogy más oldatokkal szemben forgalmazza.

Forráspont

Az 57% -os HI azeotróp 127 ° C-on, 1,03 bar nyomáson forrásban forog (ATM-re megy).

pKa

-1,78.

savasság

Rendkívül erős sav, annyira, hogy korrozív minden fémekre és szövetekre; még gumikhoz is.

Ennek oka az, hogy a HI-kötés nagyon gyenge, és könnyen elbomlik a víz ionizációja során. Továbbá, hidrogénkötések I ^- - HOH ₂ ⁺ gyengék, így semmi sem zavarja H ₃ O ⁺ reagáló más vegyületek; azaz a H ₃ O ⁺ „szabad” lett, mint az I ^-, amely nem vonzza ellenállását túl sok erővel.

Redukálószer

A HI egy erős redukálószer, amelynek fő reakcióterméke az I ₂.

Elnevezéstan

A hidrogén-jódsav nómenklatúrája abból a tényből származik, hogy a jód egyetlen oxidációs állapotban "működik": -1. Ugyanez a név azt is jelzi, hogy a szerkezetének képletében van víz. Ez az egyetlen név, mivel nem tiszta vegyület, hanem oldat.

Alkalmazások

A jód forrása a szerves és szervetlen szintézisekben

A HI kiváló ionionális forrás ^- a szervetlen és szerves szintézishez, és egyben hatékony redukálószer. Például, annak 57% -os vizes oldat szintéziséhez használt alkil-jodidok (például CH ₃ CH ₂ I) a primer alkoholok. Hasonlóképpen, az OH csoport helyettesíthető az I.

Redukálószer

Jódsavat használtak például a szénhidrátok redukálására. Ha az ebben a savban oldott glükózt melegítik, elveszíti összes OH-csoportját, így termékként n-hexán szénhidrogént kap.

Arra is felhasználták, hogy csökkentsék a grafénlemezek funkcionális csoportjait, hogy azok elektronikus eszközök számára funkcionálissá váljanak.

Cativa folyamat

Katalitikus ciklusdiagram a Cativa-folyamathoz. Forrás: Ben Mills. A HI ecetsav ipari előállításához is használják, Cativa-eljárással. Ez egy olyan katalitikus ciklusból áll, amelyben a metanol karbonilezése megtörténik; azaz, karbonilcsoport, C = O, vezetünk be, hogy a CH ₃ OH molekula, átalakítani, hogy a savba CH ₃ COOH.

Lépések

A folyamat azzal kezdődik (1) a szerves-iridium-komplex ^-, sík, négyzet alakú geometria. Ezt a vegyületet „kap” a metil-jodid, CH ₃ I, a termék a savanyítása CH ₃ OH HI 57%. Ebben a reakcióban vizet is előállítanak, és ennek köszönhetően végül ecetsavat kapnak, miközben lehetővé teszik a HI visszanyerését az utolsó lépésben.

Ebben a lépésben, mind a -CH ₃ és -I csoportot kötődnek a irídium fém központ (2), alkotó oktaéderes komplexet egy aspektus alkotja három I ligandumok. Az egyik iodes végül, hogy helyén egy szén-monoxid-molekula, CO; és most (3), az oktaéderes komplex egy három CO-ligandumból áll.

Ezután egy átrendeződés következik be: a -CH ₃ -csoport „elengedi” a Ir, és kötődik a szomszédos CO (4) alkotnak egy acetilcsoport, -COCH ₃. Ez a csoport szabadul fel a iridium-komplex kötődni jodid-ionokat és ad CH ₃ országinformáció, acetil-jodid. Itt az irídium-katalizátort kinyerik, készen áll egy másik katalitikus ciklusban való részvételre.

Végül, CH ₃ országinformáció megy helyettesítése I ^- egy molekula H ₂ O, amelynek mechanizmusát végei fel releasing HI és az ecetsav.

Tiltott szintézisek

Az efedrin redukciós reakciója a jódsavval és a vörös foszformal metamfetaminra. Forrás: Metamfetamin_from_feedrin_ből_HI_ru.svg: Ring0 származékos munka: anyagtudós (beszélgetés) A hidrogén-jodsavat pszichotróp anyagok szintéziséhez használják, kihasználva annak nagy redukáló erejét. Például redukálhatja az efedrint (asztma kezelésére szolgáló gyógyszert) vörös foszfor jelenlétében metamfetaminra (felső kép).

Látható, hogy az OH csoport helyettesítése I-vel történik először, majd egy második H. szubsztitúció következik.

Irodalom

1. Wikipedia. (2019). Jódsav. Helyreállítva: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (2017. április 24.) A hidrogénsav felhasználása. Sciencing. Helyreállítva: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hidrogénsav. Helyreállítva: alfa.com
4. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Hidrogénsav. PubChem Database., CID = 24841. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). A szerves kémia szemléltetett szószedete: Jódsav. Helyreállítva: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (2013. május 5.). Szénhidrátok. Helyreállítva: 2.chemistry.msu.edu
7. A Kyu Moon-ban, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff és Hyoyoung Lee-ben. (2010). Redukált grafén-oxid kémiai grafitizálással. DOI: 10.1038 / ncomms1067.