KWAS BROMOWODOROWY (HBR): BUDOWA, WŁAŚCIWOŚCI, TWORZENIE - CHEMIA - 2026

Kwas bromowodorowy jest nieorganicznym związkiem jest wodny roztwór bromku wodoru gazowego wywołana. Jego wzór chemiczny to HBr i można go rozpatrywać na różne równoważne sposoby: jako wodorek cząsteczkowy lub halogenowodór w wodzie; to znaczy wodoracyd.

W równaniach chemicznych należy go zapisać jako HBr (ac), co oznacza, że ​​jest to kwas bromowodorowy, a nie gaz. Ten kwas jest jednym z najsilniejszych znanych, nawet bardziej niż kwas solny, HCl. Wyjaśnienie tego leży w naturze jego wiązania kowalencyjnego.

Źródło: KES47 za pośrednictwem Wikipedii

Dlaczego HBr jest tak mocnym kwasem, a jeszcze bardziej rozpuszczonym w wodzie? Ponieważ wiązanie kowalencyjne H-Br jest bardzo słabe, ze względu na słabe zachodzenie orbitali 1s H i 4p Br.

Nie jest to zaskakujące, jeśli przyjrzysz się uważnie górnemu obrazowi, na którym wyraźnie atom bromu (brązowy) jest znacznie większy niż atom wodoru (biały).

W konsekwencji każde zakłócenie powoduje zerwanie wiązania H-Br, uwalniając jon H ⁺ . Tak więc kwas bromowodorowy jest kwasem Brönsteda, ponieważ przenosi protony lub jony wodoru. Jego siła jest taka, że ​​jest stosowany w syntezie różnych związków bromoorganicznych (np. 1-bromoetan, CH ₃ CH ₂ Br).

Kwas bromowodorowy jest, po jodowodorowym, HI, jednym z najsilniejszych i najbardziej użytecznych węglowodorów do roztwarzania niektórych próbek stałych.

Struktura kwasu bromowodorowego

Zdjęcie przedstawia strukturę H-Br, którego właściwości i właściwości, nawet gazu, są ściśle związane z jego roztworami wodnymi. Z tego powodu dochodzi do nieporozumień co do tego, który z dwóch związków jest określony: HBr czy HBr (ac).

Struktura HBr (ac) różni się od struktury HBr, ponieważ teraz cząsteczki wody rozpuszczają tę dwuatomową cząsteczkę. Kiedy wystarczająco blisko przeniesionego H ⁺ do cząsteczki H ₂ O, jak pokazano w następującym równaniu chemicznym:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

Zatem struktura kwasu bromowodorowego składa się z jonów Br ^- i H ₃ O ⁺ oddziałujących elektrostatycznie. Teraz jest trochę inny niż wiązanie kowalencyjne H-Br.

Jego duża kwasowość wynika z faktu, że obszerny anion Br ^- może ledwo oddziaływać z H ₃ O ⁺ , nie będąc w stanie zapobiec przenoszeniu H ⁺ do innego otaczającego go związku chemicznego.

Kwasowość

Na przykład Cl ^- i F ^- chociaż nie tworzą wiązań kowalencyjnych z H ₃ O ⁺ , mogą oddziaływać poprzez inne siły międzycząsteczkowe, takie jak wiązania wodorowe (które tylko F ^- jest w stanie zaakceptować). Wiązania wodorowe F ^- -H-OH ₂ ⁺ „utrudniają” oddawanie H ⁺ .

Z tego powodu kwas fluorowodorowy, HF, jest w wodzie słabszym kwasem niż kwas bromowodorowy; ponieważ oddziaływania jonowe Br ^- H ₃ O ⁺ nie wpływają na przenoszenie H ⁺ .

Jednakże, chociaż woda jest obecna w HBr (aq), jej zachowanie jest ostatecznie podobne do rozważania cząsteczki H-Br; to znaczy H ⁺ jest przenoszony z HBr lub Br ^- H ₃ O ⁺ .

Fizyczne i chemiczne właściwości

Formuła molekularna

HBr.

Waga molekularna

80,972 g / mol. Należy zauważyć, że jak wspomniano w poprzedniej sekcji, pod uwagę brany jest tylko HBr, a nie cząsteczka wody. Gdyby masę cząsteczkową wziąć ze wzoru Br ^- H ₃ O ^+, miałaby ona wartość około 99 g / mol.

Wygląd fizyczny

Bezbarwna lub bladożółta ciecz, która będzie zależeć od stężenia rozpuszczonego HBr. Im bardziej jest żółty, tym bardziej jest skoncentrowany i niebezpieczny.

Zapach

Ostry, irytujący.

Próg zapachu

6,67 mg / m ³ .

Gęstość

1,49 g / cm ³ (48% w / w roztwór wodny). Wartość ta, podobnie jak wartości temperatury topnienia i wrzenia, zależy od ilości HBr rozpuszczonego w wodzie.

Temperatura topnienia

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49% wag./wag. Roztwór wodny).

Temperatura wrzenia

122 ° C (252 ° F 393 ° K) przy 700 mmHg (47-49% wag./wag. Roztwór wodny).

Rozpuszczalność w wodzie

-221 g / 100 ml (przy 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Wartości te odnoszą się do gazowego HBr, a nie do kwasu bromowodorowego. Jak widać, wraz ze wzrostem temperatury rozpuszczalność HBr spada; zachowanie naturalne w gazach. W konsekwencji, jeśli potrzebne są stężone roztwory HBr (aq), lepiej jest pracować z nimi w niskich temperaturach.

Podczas pracy w wysokich temperaturach HBr będzie uciekał w postaci gazowych cząsteczek dwuatomowych, dlatego reaktor należy uszczelnić, aby zapobiec jego wyciekowi.

Gęstość pary

2,71 (w stosunku do powietrza = 1).

Kwasowość pKa

-9,0. Ta ujemna stała wskazuje na jego dużą siłę kwasowości.

Pojemność kaloryczna

29,1 kJ / mol.

Standardowa entalpia molowa

198,7 kJ / mol (298 K).

Standardowa entropia molowa

-36,3 kJ / mol.

punkt zapłonu

Niepalny.

Nomenklatura

Jego nazwa „kwas bromowodorowy” łączy w sobie dwa fakty: obecność wody i brom ma wartościowość -1 w związku. W języku angielskim jest to nieco bardziej oczywiste: kwas bromowodorowy, gdzie przedrostek „hydro” (lub hydro) odnosi się do wody; chociaż w rzeczywistości może również odnosić się do wodoru.

Brom ma wartościowość -1, ponieważ jest związany z atomem wodoru mniej elektroujemnym niż on; ale gdyby był związany lub oddziaływał z atomami tlenu, może mieć wiele wartościowości, takich jak: +2, +3, +5 i +7. W przypadku litery H może przyjąć tylko jedną wartościowość, dlatego do jej nazwy dodano przyrostek -ico.

HBr (g), bromowodór, jest bezwodny; to znaczy nie ma wody. Dlatego jest nazywany według innych standardów nomenklatury, odpowiadających temu dla halogenków wodoru.

Jak to się tworzy?

Istnieje kilka metod syntezy kwasu bromowodorowego. Niektórzy z nich są:

Mieszanina wodoru i bromu w wodzie

Bez opisywania szczegółów technicznych kwas ten można otrzymać przez bezpośrednie zmieszanie wodoru i bromu w reaktorze wypełnionym wodą.

H ₂ + Br ₂ => HBr

W ten sposób, gdy tworzy się HBr, rozpuszcza się w wodzie; może to wciągać go w destylację, dzięki czemu można ekstrahować roztwory o różnych stężeniach. Wodór to gaz, a brom to ciemnoczerwona ciecz.

Tribromek fosforu

W bardziej złożonym procesie miesza się piasek, uwodniony czerwony fosfor i brom. Pułapki wodne umieszcza się w łaźniach lodowych, aby zapobiec ucieczce HBr i tworzeniu kwasu bromowodorowego. Reakcje są następujące:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Dwutlenek siarki i brom

Innym sposobem przygotowania jest reakcja bromu z dwutlenkiem siarki w wodzie:

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

To jest reakcja redoks. Br ₂ jest redukowany, zyskuje elektrony poprzez wiązanie z wodorami; Podczas gdy SO ₂ utlenia się, traci elektrony, gdy tworzy bardziej kowalencyjne wiązania z innymi tlenami, jak w kwasie siarkowym.

Aplikacje

Przygotowanie bromków

Sole bromkowe można wytworzyć w reakcji HBr (aq) z wodorotlenkiem metalu. Na przykład rozważa się produkcję bromku wapnia:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

Inny przykład dotyczy bromku sodu:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

W ten sposób można wytworzyć wiele nieorganicznych bromków.

Synteza halogenków alkilowych

A co z organicznymi bromkami? Są to związki boroorganiczne: RBr lub ArBr.

Odwodnienie alkoholi

Surowcem do ich uzyskania mogą być alkohole. Kiedy są protonowane przez kwasowość HBr, tworzą wodę, która jest dobrą grupą opuszczającą, a w jej miejsce włączany jest obszerny atom Br, który zostanie kowalencyjnie związany z węglem:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

To odwodnienie przeprowadza się w temperaturach powyżej 100 ° C, aby ułatwić zerwanie wiązania R-OH ₂ ⁺ .

Dodatek do alkenów i alkinów

Cząsteczkę HBr można dodać z jej wodnego roztworu do podwójnego lub potrójnego wiązania alkenu lub alkinu:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Można otrzymać kilka produktów, ale w prostych warunkach produkt powstaje głównie wtedy, gdy brom jest związany z drugorzędowym, trzeciorzędowym lub czwartorzędowym węglem (reguła Markownikowa).

Halogenki te biorą udział w syntezie innych związków organicznych, a zakres ich zastosowań jest bardzo szeroki. Ponadto niektóre z nich można nawet wykorzystać w syntezie lub projektowaniu nowych leków.

Rozszczepienie eterów

Z eterów można jednocześnie otrzymać dwa halogenki alkilowe, każdy zawierający jeden z dwóch łańcuchów bocznych R lub R 'początkowego eteru RO-R'. Dzieje się coś podobnego do odwodnienia alkoholi, ale ich mechanizm reakcji jest inny.

Reakcję można opisać następującym równaniem chemicznym:

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

Uwalnia się również woda.

Katalizator

Jego kwasowość jest taka, że ​​może być stosowany jako skuteczny katalizator kwasowy. Zamiast dodawać anion Br ^- do struktury molekularnej, daje to miejsce innej cząsteczce.

Bibliografia

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Chemia organiczna. Aminy. (10 ^th Edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Chemia organiczna. (Wydanie szóste). Mc Graw Hill.
3. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrowany słownik chemii organicznej: kwas bromowodorowy. Odzyskany z: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Kwas bromowodorowy. Odzyskane z: en.wikipedia.org
5. PubChem. (2018). Kwas bromowodorowy. Odzyskany z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. Państwowy Zakład Bezpieczeństwa i Higieny Pracy. (2011). Bromowodór . Odzyskany z: insht.es
7. PrepChem. (2016). Przygotowanie kwasu bromowodorowego. Odzyskany z: prepchem.com