HYDROBROMINSYRE (HBR): STRUKTUR, EGENSKABER, DANNELSE - KEMI - 2024

Den brombrintesyre er en uorganisk forbindelse er den vandige opløsning af en gas kaldet hydrogenbromid. Dens kemiske formel er HBr, og den kan betragtes på forskellige ækvivalente måder: som et molekylært hydrid eller et hydrogenhalogenid i vand; det vil sige et hydracid.

I kemiske ligninger skal det skrives som HBr (ac), hvilket således indikerer, at det er hydrobromsyren og ikke gassen. Denne syre er en af ​​de stærkeste, endnu mere kendte end saltsyre, HCI. Forklaringen herpå ligger i arten af ​​dens kovalente binding.

Kilde: KES47 via Wikipedia

Hvorfor er HBr en så stærk syre og endnu mere så opløst i vand? Fordi den H-Br kovalente binding er meget svag på grund af den dårlige overlapning af 1s orbitaler i H og 4p af Br.

Dette er ikke overraskende, hvis man ser nærmere på det øverste billede, hvor bromatomet (brunt) klart er meget større end brintatomet (hvidt).

Som følge heraf får enhver forstyrrelse H-Br-bindingen til at gå i stykker, hvilket frigiver H ⁺ -ionen. Så hydrobromsyre er en Brönsted-syre, da den overfører protoner eller brintioner. Dens styrke er således, at det anvendes i syntesen af forskellige organobrominated forbindelser (såsom 1-brom ethan, CH ₃ CH ₂ Br).

Hydrobrominsyre er efter hydroiod, HI, en af ​​de stærkeste og mest nyttige hydracider til fordøjelsen af ​​visse faste prøver.

Struktur af hydrobromsyre

Billedet viser strukturen af ​​H-Br, hvis egenskaber og egenskaber, endog en gas, er tæt knyttet til dens vandige opløsninger. Derfor kommer der et punkt, hvor der er forvirring med hensyn til, hvilken af ​​de to forbindelser der henvises til: HBr eller HBr (ac).

Strukturen af ​​HBr (ac) er forskellig fra strukturen for HBr, da vandmolekylerne nu løser dette diatomiske molekyle. Når det er tæt nok, H ⁺ overføres til et molekyle af H ₂ O som angivet ved følgende reaktionsskema:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

Således strukturen af hydrogenbromidsyre består af Br ^- og H ₃ O ⁺ -ioner interagerende elektrostatisk. Nu er det lidt anderledes end den kovalente binding af H-Br.

Dens store surhedsgrad skyldes, at den voluminøse Br ^- anion næppe kan interagere med H ₃ O ⁺ uden at være i stand til at forhindre den i at overføre H ⁺ til en anden omgivende kemisk art.

Syreindhold

For eksempel Cl ^- og F ^- selvom de ikke danner kovalente bindinger med H ₃ O ⁺, de kan interagere gennem andre intermolekylære kræfter, såsom hydrogenbindinger (som kun F ^- er i stand til at acceptere). Hydrogenbindinger F ^- -H-OH ₂ ⁺ "hindrer" donationen af ​​H ⁺.

Det er af denne grund, at fluoridsyre, HF, er en svagere syre i vand end hydrobromsyre; eftersom de ioniske interaktioner Br ^- H ₃ O ⁺ ikke påvirker overførslen af H ⁺.

Selvom vand er til stede i HBr (aq), er dens opførsel imidlertid til sidst den samme som at betragte et H-Br-molekyle; dvs. en H ⁺ overføres fra HBr eller Br ^- H ₃ O ⁺.

Fysiske og kemiske egenskaber

Molekylformel

HBr.

Molekylær vægt

80,972 g / mol. Bemærk, at som nævnt i det foregående afsnit er det kun HBr, der betragtes som ikke vandmolekylet. Hvis molekylvægten blev taget fra formlen Br ^- H ₃ O ^{+ det} ville have en værdi på ca. 99 g / mol.

Fysisk fremtoning

Farveløs eller lysegul væske, som afhænger af koncentrationen af ​​det opløste HBr. Jo mere gul den er, jo mere koncentreret og farlig bliver den.

Lugt

Fedt, irriterende.

Lugtgrænse

6,67 mg / m ³.

Massefylde

1,49 g / cm ³ (48% vægt / vægt vandig opløsning). Denne værdi såvel som værdien for smelte- og kogepunkter afhænger af mængden af ​​HBr opløst i vandet.

Smeltepunkt

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49% vægt / vægt vandig opløsning).

Kogepunkt

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) ved 700 mmHg (47-49% vægt / vægt vandig opløsning).

Vandopløselighed

-221 g / 100 ml (ved 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Disse værdier henviser til gasformig HBr og ikke hydrobromsyre. Som det ses, når temperaturen stiger, falder opløseligheden af ​​HBr; opførsel, der er naturlig i gasser. Hvis der kræves koncentrerede HBr (aq) -opløsninger, er det derfor bedre at arbejde med dem ved lave temperaturer.

Hvis der arbejdes ved høje temperaturer, vil HBr undslippe i form af gasformige diatomiske molekyler, så reaktoren skal forsegles for at forhindre lækage.

Dampdensitet

2,71 (i forhold til luft = 1).

Syre pKa

-9,0. Denne negative konstant er tegn på dens store surhedsstyrke.

Caloric kapacitet

29,1 kJ / mol.

Standard molær entalpi

198,7 kJ / mol (298 K).

Standard molær entropi

-36,3 kJ / mol.

tændingspunkt

Ikke brandfarligt.

nomenklatur

Dets navn 'hydrobromsyre' kombinerer to kendsgerninger: tilstedeværelsen af ​​vand, og at brom har en valens på -1 i forbindelsen. På engelsk er det noget mere tydeligt: ​​hydrobromsyre, hvor præfikset 'hydro' (eller hydro) refererer til vand; skønt det faktisk også kan henvise til brint.

Brom har en valens på -1, fordi den er bundet til et brintatom mindre elektronegativt end det; men hvis det var bundet eller interagerer med oxygenatomer, kan det have adskillige valenser, såsom: +2, +3, +5 og +7. Med H kan det kun indtage en enkelt valens, og det er grunden til at tilføjelsen -ico føjes til dens navn.

Hvor HBr (g), brombromid, er vandfri; det vil sige, det har intet vand. Derfor benævnes det under andre nomenklaturstandarder, der svarer til standarderne for brinthalogenider.

Hvordan dannes det?

Der er adskillige syntetiske metoder til fremstilling af hydrobromsyre. Nogle af dem er:

Bland af brint og brom i vand

Uden at beskrive de tekniske detaljer kan denne syre opnås ved direkte blanding af brint og brom i en reaktor fyldt med vand.

H ₂ + Br ₂ => HBr

Når HBr dannes, opløses det på denne måde i vandet; dette kan trække det i destillationerne, så opløsninger med forskellige koncentrationer kan ekstraheres. Brint er en gas, og brom er en mørk rødlig væske.

Fosfor tribromid

I en mere detaljeret proces blandes sand, hydreret rød fosfor og brom. Vandfælder anbringes i isbade for at forhindre HBr i at undslippe og danne hydrobromsyre i stedet. Reaktionerne er:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBR ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Svovldioxid og brom

En anden måde at forberede det på er at reagere brom med svovldioxid i vand:

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

Dette er en redoxreaktion. Br ₂ reduceres, vinder elektroner ved at binde til hydrogener; Mens SO ₂ oxiderer, mister det elektroner, når det danner mere kovalente bindinger med andre oxygener, som i svovlsyre.

Applikationer

Bromidpræparation

Bromidsalte kan fremstilles ved omsætning af HBr (vandig) med et metalhydroxid. F.eks. Betragtes produktionen af ​​calciumbromid:

Ca (OH) ₂ + 2 HBr => CABR ₂ + H ₂ O

Et andet eksempel er natriumbromid:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

Således kan mange af de uorganiske bromider fremstilles.

Syntese af alkylhalogenider

Og hvad med organiske bromider? Disse er organobrominerede forbindelser: RBr eller ArBr.

Dehydrering af alkoholer

Råmaterialet for at få dem kan være alkoholer. Når de protoneres af surheden af ​​HBr, danner de vand, som er en god fraspaltelig gruppe, og i stedet placeres det voluminøse Br-atom, som vil blive kovalent bundet med kulstof:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

Denne dehydrering udføres ved temperaturer over 100 ° C, for at lette brydningen af R-OH ₂ ⁺ binding.

Tilsætning til alkener og alkyner

HBr-molekylet kan sættes fra dets vandige opløsning til dobbelt- eller tredobbeltbindingen af ​​en alken eller alken:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Flere produkter kan fås, men under enkle forhold dannes produktet primært, hvor brom er bundet til et sekundært, tertiært eller kvartært kulstof (Markovnikovs regel).

Disse halogenider er involveret i syntesen af ​​andre organiske forbindelser, og deres anvendelsesområde er meget omfattende. Ligeledes kan nogle af dem endda bruges til syntese eller design af nye lægemidler.

Spaltning af etere

Fra etherne kan to alkylhalogenider opnås samtidigt, der hver bærer en af ​​de to sidekæder R eller R 'af den indledende ether RO-R'. Noget svarer til dehydrering af alkoholer sker, men deres reaktionsmekanisme er anderledes.

Reaktionen kan skitseres med følgende kemiske ligning:

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

Og vand frigives også.

Katalysator

Dets surhedsgrad er sådan, at det kan bruges som en effektiv syrekatalysator. I stedet for at tilføje Br ^- anionen til molekylstrukturen, gør det plads for et andet molekyle til at gøre det.

Referencer

1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Organisk kemi. Aminer. (10 ^th edition.). Wiley Plus.
2. Carey F. (2008). Organisk kemi. (Sjette udgave). Mc Graw Hill.
3. Steven A. Hardinger. (2017). Illustreret ordliste for organisk kemi: Hydrobrominsyre. Gendannes fra: chem.ucla.edu
4. Wikipedia. (2018). Hydrobrominsyre. Gendannet fra: en.wikipedia.org
5. Pubchem. (2018). Hydrobrominsyre. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. National Institute of Safety and Hygiene at Work. (2011). Hydrogenbromid. Gendannes fra: insht.es
7. PrepChem. (2016). Fremstilling af hydrobromsyre. Gendannes fra: prepchem.com