ГІДРОЙОДОВА КИСЛОТА (ПРИВІТ): СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ ТА ВИКОРИСТАННЯ - ХІМІЯ - 2025

Иодистоводородную кислота є водним розчином йодистого водню , який характеризується високою кислотністю. Визначенням, ближчим до хімічної термінології та IUPAC, є те, що це гідрацид, хімічна формула якого HI.

Однак для відмежування його від газоподібних молекул йодиду водню HI (g) позначається як HI (aq). Саме тому в хімічних рівняннях важливо визначити середню або фізичну фазу, в якій знаходяться реактиви та продукти. Незважаючи на це, плутанина між йодидом водню та гідроіодовою кислотою є звичайною.

Іони йодної кислоти. Джерело: Габріель Болівар.

Якщо спостерігатимуться молекули, визначені в їх ідентичності, помітні відмінності будуть виявлені між HI (g) та HI (ac). У HI (g) існує зв'язок HI; перебуваючи в HI (ac), вони насправді є парами I ^- і H ₃ O ⁺ іонів, що взаємодіють електростатично (верхнє зображення).

З іншого боку, HI (ac) є джерелом HI (g), оскільки перший готується шляхом розчинення другого у воді. Через це, якщо воно не знаходиться в хімічному рівнянні, HI може бути використаний для позначення також гідроіодової кислоти. HI є сильним відновником і відмінним джерелом I ^- іонів у водному середовищі.

Структура йодної кислоти

Гідройодова кислота, як тільки було пояснено, складається з розчину HI у воді. Перебуваючи у воді, молекули HI повністю дисоціюють (сильний електроліт), породжуючи іони I ^- і H ₃ O ⁺ . Ця дисоціація може бути представлена ​​наступним хімічним рівнянням:

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

Що було б рівнозначно, якби це було написано так:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Однак HI (ac) взагалі не розкриває, що сталося з газоподібними молекулами HI; це лише вказує на те, що вони знаходяться у водному середовищі.

Тому справжня структура HI (ac) складається з іонів I ^- і H ₃ O ^+, оточених молекулами води, гідратацією їх; чим більш концентрована гідройодова кислота, тим менша кількість непротонованих молекул води.

Фактично комерційно концентрація HI становить 48-57% у воді; більш концентрований був би еквівалентний наявності кислоти, яка занадто димлива (а ще небезпечніша).

На зображенні видно, що аніон I ^- представлений фіолетовою сферою, а H ₃ O ⁺ з білими сферами та червоною сферою - для атома кисню. Катіон H ₃ O ⁺ має трикутну молекулярну геометрію піраміди (видно з вищої площини на зображенні).

Властивості

Фізичний опис

Безбарвна рідина; але він може проявляти жовтуваті та коричневі тони, якщо він безпосередньо контактує з киснем. Це пояснюється тим, що I ^- іони закінчуються окисненням до молекулярного йоду, I ₂ . Якщо I _{2 багато} , то більш ніж ймовірно, що ^{утворюється} трийодидний аніон, I ₃ ^- який стає розчином коричневим.

Молекулярна маса

127,91 г / моль.

Запах

Акр.

Щільність

Щільність становить 1,70 г / мл для 57% розчину HI; оскільки щільність змінюється залежно від різних концентрацій HI. При цій концентрації утворюється азеотроп (його переганяють як єдину речовину, а не як суміш), відносна стабільність якої може бути обумовлена ​​його комерціалізацією над іншими розчинами.

Точка кипіння

Азеотроп 57% HI кипить при 127 ° C при тиску 1,03 бар (ПЕРЕЙДИ ДО АТМ).

pKa

-1,78.

Кислотність

Це надзвичайно сильна кислота, настільки, що є корозійною для всіх металів і тканин; навіть для гумок.

Це тому, що зв'язок HI дуже слабкий, і він легко розривається під час іонізації у воді. Крім того, водневі зв’язки I ^- - HOH ₂ ⁺ є слабкими, тому немає нічого перешкоджати реакції H ₃ O ⁺ з іншими сполуками; тобто H ₃ O ⁺ став "вільним", як і Я ^- який не притягує протилежність із занадто великою силою.

Відновлюючий засіб

HI - потужний відновник, основним продуктом реакції якого є ₂ .

Номенклатура

Номенклатура гідроіодової кислоти походить від того, що йод "працює" з єдиним станом окислення: -1. А також, те саме ім’я вказує на те, що у неї є вода в межах її структурної формули. Це єдина його назва, оскільки це не чиста сполука, а рішення.

Програми

Джерело йоду в органічних та неорганічних синтезах

HI є прекрасним джерелом іонів I ^- для неорганічного та органічного синтезу, а також є потужним відновлювачем. Наприклад, його 57% водний розчин використовується для синтезу йодидів алкілу (таких як CH ₃ CH ₂ I) з первинних спиртів. Аналогічно, групу OH можна замінити на I.

Відновлюючий засіб

Воднева кислота використовується для зменшення, наприклад, вуглеводів. Якщо глюкоза, розчинена в цій кислоті, нагрівається, вона втратить всі свої ОН-групи, отримуючи в якості продукту вуглеводневий н-гексан.

Він також використовувався для зменшення функціональних груп графенових листів, щоб їх можна було функціоналізувати для електронних пристроїв.

Процес Cativa

Каталітична схема циклу процесу Катива. Джерело: Ben Mills. HI також використовується для промислового виробництва оцтової кислоти за допомогою процесу Cativa. Це складається з каталітичного циклу, в якому відбувається карбонілювання метанолу; тобто карбонільну групу C = O вводять до молекули CH ₃ OH для перетворення її в кислоту CH ₃ COOH.

Кроки

Процес починається (1) з органо-іридієвого комплексу ^- , плоскої геометрії квадрата. Ця сполука "отримує" метиловий йодид, CH ₃ I, продукт підкислення CH ₃ OH з HI при 57%. У цій реакції також утворюється вода, і завдяки їй, нарешті, отримується оцтова кислота, дозволяючи відновити HI на останньому етапі.

На цьому етапі обидві групи –CH ₃ та –I зв'язуються з металевим центром іридію (2), утворюючи восьмигранний комплекс з фаскою, складеною з трьох лігандів I. Один з йодів закінчується заміщеною молекулою оксиду вуглецю , СО; і тепер (3) октаедричний комплекс має грань, складену з трьох лігандів СО.

Потім відбувається перегрупування: група -CH ₃ "відпускає" Ір і зв'язується з сусіднім СО (4), утворюючи ацетильну групу -COCH ₃ . Цю групу вивільняють із комплексу іридію, щоб зв’язатись з іонами йодиду та дати СН ₃ COI, ацетил йодид. Тут відновлюється іридієвий каталізатор, готовий взяти участь в іншому каталітичному циклі.

Нарешті, CH ₃ COI зазнає заміщення I ^- молекулою H ₂ O, механізм якої закінчується вивільненням HI та оцтової кислоти.

Незаконні синтези

Реакція відновлення ефедрину гідройодом та червоним фосфором до метамфетаміну. Джерело: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Похідна робота Ring0: Матеріалист (розмова). Гідройодова кислота використовується для синтезу психотропних речовин, використовуючи перевагу її високої відновлювальної сили. Наприклад, можна зменшити ефедрин (ліки для лікування астми) у присутності червоного фосфору до метамфетаміну (верхнє зображення).

Видно, що заміна групи OH на I відбувається спочатку, після чого відбувається друга заміна H.

Список літератури

1. Вікіпедія. (2019). Гідройодова кислота. Відновлено з: en.wikipedia.org
2. Ендрюс, Наталі. (24 квітня 2017 р.). Використання гідріодинової кислоти. Наукові роботи. Відновлено: sciaching.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Воднева кислота. Відновлено з: alfa.com
4. Національний центр інформації про біотехнології. (2019). Воднева кислота. PubChem База даних., CID = 24841. Відновлено з: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Стівен А. Хардінгер. (2017). Ілюстрований словник органічної хімії: гідройодова кислота. Відновлено: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 травня 2013 р.). Вуглеводи. Відновлено з: 2.chemistry.msu.edu
7. У Кю Мун, Джунгінь Лі, Родні С. Руфф і Хйойун Лі. (2010). Знижений оксид графену хімічною графітизацією. DOI: 10.1038 / ncomms1067.