BROMOWODÓR (HBR): CHARAKTERYSTYKA, SYNTEZA I ZASTOSOWANIA - CHEMIA - 2025

Bromek wodoru , związek o wzorze chemicznym HBr jest dwuatomowy cząsteczki wiązaniem kowalencyjnym. Związek jest klasyfikowany jako halogenowodór, będący bezbarwnym gazem, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas bromowodorowy, nasycając się przy 68,85% w / p w temperaturze pokojowej.

Wodne roztwory o stężeniu 47,6% w / w tworzą stałą wrzącą mieszaninę azeotropową wrzącą w temperaturze 124,3 stopni Celsjusza. Mniej stężone, wrzące roztwory uwalniają H2O, aż do osiągnięcia składu stałej wrzącej mieszaniny azeotropowej.

Rysunek 1: Struktura bromowodoru.

Fizyczne i chemiczne właściwości

Bromowodór w temperaturze pokojowej jest bezbarwnym gazem o kwaśnym, drażniącym zapachu. Związek jest stabilny, ale stopniowo ciemnieje pod wpływem powietrza lub światła, jak pokazano na rysunku 2 (National Center for Biotechnology Information, SF).

Rysunek 2: wygląd bromowodoru.

Ma masę cząsteczkową 80,91 g / mol i gęstość 3,307 g / l, co czyni go cięższym od powietrza. Gaz skrapla się tworząc bezbarwną ciecz o temperaturze wrzenia -66,73 stopni Celsjusza.

W miarę stygnięcia ciecz krzepnie, uzyskując białe kryształy, których temperatura topnienia wynosi -86,82 stopni Celsjusza i gęstość 2,603 ​​g / ml (Egon Wiberg, 2001). Wygląd tych kryształów ilustruje rysunek 3.

Rysunek 3: wygląd bromowodoru.

Odległość wiązania między bromem i wodorem wynosi 1,414 angstremów, a ich energia dysocjacji wynosi 362,5 kJ / mol.

Bromowodór jest lepiej rozpuszczalny w wodzie niż chlorowodór, a 221 g można rozpuścić w 100 ml wody o temperaturze 0 stopni Celsjusza, co odpowiada objętości 612 litrów tego gazu na każdy litr wody. Jest również rozpuszczalny w alkoholu i innych rozpuszczalnikach organicznych.

W roztworze wodnym (kwas bromowodorowy) dominują kwaśne właściwości HBr (podobnie jak w przypadku HF i HCl), aw przypadku wiązania wodoru z chlorowcem jest on słabszy w przypadku bromowodoru niż w przypadku chlorek wodoru.

Dlatego, jeśli chlor przepuszcza się przez bromowodór, obserwuje się tworzenie brązowych oparów charakterystycznych dla bromu cząsteczkowego. Reakcja, która to wyjaśnia, jest następująca:

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Wskazuje to, że bromowodór jest silniejszym środkiem redukującym niż chlorowodór i że chlorowodór jest lepszym środkiem utleniającym.

Bromowodór jest silnym bezwodnym kwasem (bez wody). Reaguje szybko i egzotermicznie z wszelkimi zasadami (w tym aminami i amidami).

Reaguje egzotermicznie z węglanami (w tym wapieniem i materiałami budowlanymi zawierającymi wapień) oraz wodorowęglanami, tworząc dwutlenek węgla.

Reaguje z siarczkami, węglikami, borkami i fosforekami, wytwarzając palne lub toksyczne gazy.

Reaguje z wieloma metalami (w tym aluminium, cynkiem, wapniem, magnezem, żelazem, cyną i wszystkimi metalami alkalicznymi), aby wytworzyć łatwopalny wodór.

Odpowiedz gwałtownie:

• Bezwodnik octowy
• 2-aminoetanol
• wodorotlenek amonu
• fosforek wapnia
• kwas chlorosulfonowy
• 1,1-difluoroetylen
• etylenodiamina
• etylenoimina
• dymiący kwas siarkowy
• kwas nadchlorowy
• b-propriolakton
• OXID propylenu
• nadchloran srebra
• Fosforek uranu (IV)
• octan winylu
• węglik wapnia
• węglik rubidu
• acetylenek cezu
• acetylenek rubidu
• borek magnezu
• siarczan rtęci (II)
• fosforek wapnia
• węglik wapnia (arkusz danych chemicznych, 2016).

Reaktywność i zagrożenia

Bromowodór należy do związków żrących i drażniących. Jest wyjątkowo niebezpieczny w przypadku kontaktu ze skórą (drażniący i żrący) i oczami (drażniący) oraz w przypadku połknięcia i wdychania (drażniący płuca).

Związek jest przechowywany w zbiornikach z gazem skroplonym pod ciśnieniem. Długotrwałe narażenie na ogień lub intensywne ciepło może spowodować gwałtowne pęknięcie pojemnika pod ciśnieniem, który może zostać uwolniony, uwalniając drażniące toksyczne opary.

Długotrwałe narażenie na niskie stężenia lub krótkotrwałe narażenie na wysokie stężenia może spowodować niekorzystne skutki zdrowotne spowodowane wdychaniem.

Rozkład termiczny bezwodnego bromowodoru wytwarza toksyczne gazy bromowe. Może stać się łatwopalny, jeśli zareaguje, uwalniając wodór. W kontakcie z cyjankiem wydziela toksyczne gazy cyjanowodór.

Wdychanie powoduje poważne podrażnienie nosa i górnych dróg oddechowych, które może spowodować uszkodzenie płuc.

Spożycie powoduje oparzenia ust i żołądka. Kontakt z oczami powoduje silne podrażnienia i oparzenia. Kontakt ze skórą powoduje podrażnienia i oparzenia.

Jeśli ta substancja chemiczna w roztworze wejdzie w kontakt z oczami, należy je natychmiast przepłukać dużą ilością wody, od czasu do czasu unosząc dolną i górną powiekę.

Podczas pracy z tą substancją chemiczną nie należy nosić soczewek kontaktowych. Jeśli tkanka oka jest zamarznięta, natychmiast zgłoś się do lekarza.

Jeśli tkanka nie jest zamarznięta, natychmiast i dokładnie przemywać oczy dużą ilością wody przez co najmniej 15 minut, od czasu do czasu unosząc dolną i górną powiekę.

Jeśli podrażnienie, ból, obrzęk lub łzawienie nie ustąpią, należy jak najszybciej zgłosić się do lekarza.

Jeśli ta substancja chemiczna w roztworze wejdzie w kontakt ze skórą i nie powoduje odmrożeń, należy natychmiast spłukać zanieczyszczoną skórę wodą.

Jeśli ta substancja chemiczna dostanie się na ubranie, natychmiast zdejmij ubranie i umyj skórę wodą.

Jeśli dojdzie do odmrożenia, należy natychmiast zgłosić się do lekarza. Nie pocierać dotkniętych obszarów ani nie spłukiwać wodą. Aby nie dopuścić do dalszych uszkodzeń tkanin, nie należy podejmować prób zdejmowania zamarzniętej odzieży z mrozów.

W przypadku wdychania dużych ilości tej substancji chemicznej narażoną osobę należy natychmiast wyprowadzić na świeże powietrze. Jeśli oddech ustał, wykonaj resuscytację usta-usta. Ofierze należy zapewnić ciepło i odpoczynek oraz jak najszybciej zwrócić się o pomoc lekarską.

W przypadku połknięcia tej substancji chemicznej w roztworze należy natychmiast wezwać pomoc medyczną.

Obsługa i przechowywanie

Butle z bromowodorem należy przechowywać w chłodnym, dobrze wentylowanym miejscu. Obsługa musi odbywać się przy odpowiedniej wentylacji. Należy go przechowywać tylko wtedy, gdy temperatura nie przekracza 52 stopni Celsjusza.

Pojemniki muszą być mocno zabezpieczone w pozycji pionowej, aby zapobiec ich upadkowi lub uderzeniu. Ponadto załóż kapturek ochronny zaworu, jeśli jest dostarczony, mocno na miejscu ręcznie, a także przechowuj puste i pełne pojemniki oddzielnie (praxair inc., 2016).

Podczas obsługi produktu pod ciśnieniem należy stosować odpowiednio zaprojektowane instalacje hydrauliczne i sprzęt, aby wytrzymać napotykane ciśnienia. Nigdy nie pracuj w systemie pod ciśnieniem i nie używaj urządzenia zapobiegającego przepływowi zwrotnemu w rurociągu. Gazy mogą spowodować szybkie uduszenie z powodu niedoboru tlenu.

Ważne jest przechowywanie i stosowanie przy odpowiedniej wentylacji. W przypadku wycieku zamknąć zawór pojemnika i zamknąć system w bezpieczny i przyjazny dla środowiska sposób. Następnie napraw wyciek. Nigdy nie umieszczaj pojemnika w miejscu, w którym może być częścią obwodu elektrycznego.

Podczas obsługi butli należy nosić skórzane rękawice ochronne i odpowiednie buty. Muszą być one chronione i w tym celu należy ich unikać, ciągnąć, toczyć lub przesuwać.

Podczas przenoszenia butli zdejmowana pokrywa zaworu powinna być zawsze na miejscu. Nigdy nie próbuj podnosić butli za jej nasadkę, co ma na celu wyłącznie ochronę zaworu.

Podczas przenoszenia butli, nawet na krótkie odległości, należy używać wózka (wózek, wózek ręczny itp.) Przeznaczonego do transportu butli.

Przedmiotów (np. Klucza, śrubokręta, łomu) nie należy nigdy wkładać do otworów w pokrywie, ponieważ może to spowodować uszkodzenie zaworu i wyciek.

Regulowany klucz pasowy służy do usuwania zbyt ciasnych lub zardzewiałych zaślepek. Zawór powinien otwierać się powoli, a jeśli to niemożliwe, przestań go używać i skontaktuj się z dostawcą. Oczywiście zawór pojemnika musi być zamknięty po każdym użyciu.

Wspomniany pojemnik musi być zamknięty, nawet gdy jest pusty. Nigdy nie należy kierować płomienia ani miejscowego ciepła bezpośrednio na żadną część pojemnika. Wysokie temperatury mogą uszkodzić pojemnik i spowodować przedwczesną awarię urządzenia obniżającego ciśnienie, odpowietrzając zawartość pojemnika (praxair inc., 2016).

Synteza

Gazowy bromowodór można wytwarzać w laboratorium przez bromowanie tetraliny (1,2,3,4-tetrahydronaftalenu). Wadą jest to, że traci się połowę bromu. Wydajność wynosi około 94%, czyli tyle samo, 47% bromu kończy się jako HBr.

C ₁₀ H ₁₂ + 4 Br ₂ → C ₁₀ H ₈ Br ₄ + 4 HBr

Gazowy bromowodór można również syntetyzować w laboratorium w reakcji stężonego kwasu siarkowego z bromkiem sodu.

NaBr (s) + H ₂ SO ₄ → HBr (g) + NaHSO ₄

Wadą tej metody jest to, że większość produktu jest tracona w wyniku utleniania nadmiarem kwasu siarkowego z wytworzeniem bromu i dwutlenku siarki.

2 HBr + H ₂ SO ₄ → Br ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O

Bromowodór można wytworzyć w laboratorium na drodze reakcji pomiędzy oczyszczonym gazowym wodorem i bromem. Jest to katalizowane przez azbest platynowy i przeprowadzane w rurze kwarcowej w temperaturze 250 ° C.

Br ₂ + H ₂ → 2 HBr

Bezwodny bromowodór można również wytwarzać na małą skalę przez termolizę bromku trifenylofosfoniowego w ksylenie pod chłodnicą zwrotną.

HBr można otrzymać metodą z czerwonym fosforem. Najpierw w reaktorze wodnym dodaje się czerwony fosfor, a następnie powoli, mieszając brom, a reakcję kwasu bromowodorowego i fosforawego drogą sedymentacji, filtracji i otrzymaną destylację stanowi kwas bromowodorowy.

P ₄ +6 Br ₂ +12 H ₂ O → 12 HBr + 4 H ₃ PO ₃

Bromowodór wytworzony powyższymi metodami może być zanieczyszczony Br ₂ , który można usunąć przepuszczając gaz przez roztwór fenolu w tetrachlorometanie lub innym odpowiednim rozpuszczalniku w temperaturze pokojowej, wytwarzając 2, 4, 6-tribromofenol i tym samym wytwarzając plus HBr.

Proces ten można również przeprowadzić za pomocą wysokotemperaturowych wiórów miedzianych lub siatki miedzianej (wodór: bromowodór, 1993-2016).

Aplikacje

HBr jest używany do produkcji organicznych bromków, takich jak bromek metylu, bromoetan itp., Oraz nieorganicznych, takich jak bromek sodu, bromek potasu, bromek litu, bromek wapnia itp.

Jest również używany w zastosowaniach fotograficznych i farmaceutycznych lub do syntezy środków uspokajających i znieczulających. Ponadto znajduje zastosowanie w suszeniu przemysłowym, wykańczaniu tekstyliów, środkach powłokowych, środkach do obróbki powierzchni i zabezpieczeniach przeciwpożarowych.

Związek jest również używany do wytrawiania arkuszy polikrzemowych, do produkcji chipów komputerowych (Interscan Corporation, 2017).

Bromowodór jest dobrym rozpuszczalnikiem dla niektórych minerałów metalicznych, używanym do rafinacji metali o wysokiej czystości.

W przemyśle naftowym służy do rozdzielania związków alkoksylowych i fenoksylowych oraz jako katalizator utleniania węglowodorów cyklicznych i węglowodorów łańcuchowych do ketonów, kwasu lub nadtlenku. Jest również stosowany w syntetycznych barwnikach i przyprawach.

Do trawienia i czyszczenia surowców półprzewodnikowych używany jest wysokiej jakości gaz firmy HBr (SHOWA DENKO KK, nd).

Związek jest używany jako odczynnik analityczny do oznaczania siarki, selenu, bizmutu, cynku i żelaza, do oddzielania cyny od arsenu i antymonu. Jest katalizatorem alkilowania i reduktorem stosowanym w syntezie organicznej.

Do produkcji kwasu bromowodorowego można użyć bromowodoru. Kwas bromowodorowy jest bardzo mocnym kwasem mineralnym, silniejszym od kwasu solnego.

HBr jest wysoce reaktywny i powoduje korozję większości metali. Kwas jest powszechnym odczynnikiem w chemii organicznej, używanym do utleniania i katalizy. Jest również skuteczny w ekstrakcji niektórych minerałów metalicznych (bromowodór, 2016).

Bibliografia

1. Interscan Corporation. (2017). Aparatura do monitorowania bromowodoru i bromowodoru. Pobrane z gasdetection.com.
2. Arkusz danych chemicznych. (2016). Pobrane z HYDROGEN BROMIDE, ANHYDROUS: cameochemicals.noaa.gov.
3. Egon Wiberg, NW (2001). Chemia nieorganiczna. Prasa akademicka.
4. Bromowodór. (2016). Pobrane z ChemicalBook.
5. Wodór: bromowodór. (1993-2016). Pobrane z WebElements.
6. Karta charakterystyki materiału Bromowodór. (2005, 9 października). Odzyskany z sciencelab.com.
7. Narodowe Centrum Informacji Biotechnologicznej. (SF). Baza danych PubChem Compound; CID = 260. Odzyskany z pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. praxair inc. (2016, 17 października). Bromowodór bezwodny Karta Charakterystyki P-4605. Pobrane z praxair.com.
9. SHOWA DENKO KK (nd). bromowodór. Pobrane z www.sdk.co.jp.