HYDROIODIC ACID (HI): STRUKTUR, EGENSKABER OG ANVENDELSER - KEMI - 2025

Den iodbrintesyre er en vandig opløsning af hydrogeniodid som er kendetegnet ved sin høje syreindhold. En definition nærmere kemisk terminologi og IUPAC er, at det er en hydracid, hvis kemiske formel er HI.

For at differentiere det fra gasformigt hydrogeniodidmolekyler betegnes HI (g) imidlertid som HI (aq). Det er af denne grund, at det i kemiske ligninger er vigtigt at identificere den medium eller fysiske fase, hvor reaktanter og produkter findes. Alligevel er forvirring mellem brintiodid og hydrojodsyre almindelig.

Ioner af hydroiodysyre. Kilde: Gabriel Bolívar.

Hvis molekylerne begået i deres identitet observeres, vil der ses mærkbare forskelle mellem HI (g) og HI (ac). I HI (g) er der en Hl-binding; mens de i HI (ac) er de faktisk et par af I ^- og H ₃ O ⁺ -ioner, der interagerer elektrostatisk (øverste billede).

På den anden side er HI (ac) en kilde til HI (g), da den første fremstilles ved at opløse den anden i vand. På grund af dette kan HI, medmindre det er i en kemisk ligning, også bruges til at henvise til hydroiodic acid. HI er et stærkt reduktionsmiddel og en fremragende kilde til I ^- ioner i vandigt medium.

Struktur af hydrojodsyre

Hydroiodic acid består, som netop forklaret, af en opløsning af HI i vand. Bliver i vand, HI molekyler fuldstændigt dissociere (stærk elektrolyt), oprindelse I ^- og H ₃ O ⁺ -ioner. Denne dissociation kan repræsenteres ved følgende kemiske ligning:

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

Hvad ville være ækvivalent, hvis det blev skrevet som:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Imidlertid afslører HI (ac) overhovedet ikke, hvad der er sket med de gasformige HI-molekyler; det indikerer kun, at de er i et vandigt medium.

Derfor, den sande struktur HI (ac) består af I ^- og H ₃ O ⁺ ioner omgivet af vandmolekyler, hydratiserende dem; jo mere koncentreret vandiodensyre, jo mindre er antallet af ubeskyttede vandmolekyler.

Kommercielt faktisk er koncentrationen af ​​HI 48 til 57% i vand; mere koncentreret ville svare til at have en syre, der er for rykende (og endnu farligere).

På billedet kan det ses, at anionen I ^- er repræsenteret ved en lilla kugle, og H ₃ O ⁺ med hvide kugler og en rød kugle, for oxygenatom. H ₃ O ⁺ kation har trigonal pyramide molekylær geometri (set fra et højere plan i billedet).

Ejendomme

Fysisk beskrivelse

Farveløs væske; men det kan udvise gulaktige og brune toner, hvis det er i direkte kontakt med ilt. Dette skyldes, at I ^- ionerne ender med at oxideres til molekylært jod, I ₂. Hvis der er en masse af I ₂, er det mere end sandsynligt, at triiodid anion, I ₃ ^{- dannes}, som drejer opløsning brun.

Molekylmasse

127,91 g / mol.

Lugt

Hektar.

Massefylde

Densiteten er 1,70 g / ml for 57% HI-opløsningen; da densiteterne varierer afhængigt af de forskellige koncentrationer af HI. Ved denne koncentration dannes en azeotrop (den destilleres som et enkelt stof og ikke som en blanding), hvis relative relativitet det kan være på grund af dets kommercialisering i forhold til andre opløsninger.

Kogepunkt

57% HI-azeotrop koges ved 127 ° C ved et tryk på 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Syreindhold

Det er en ekstremt stærk syre, så meget, at den er ætsende for alle metaller og stoffer; selv for gummi.

Dette skyldes, at HI-bindingen er meget svag, og den brydes let under ionisering i vand. Endvidere hydrogenbindinger I ^- - HOH ₂ ⁺ er svage, så der er intet til at interferere med H ₃ O ⁺ reaktion med andre forbindelser; det vil sige, at H ₃ O ⁺ er blevet "fri", ligesom jeg ^- som ikke tiltrækker sin modstand med for meget kraft.

Reduktionsmiddel

HI er et kraftfuldt reduktionsmiddel, hvis hovedreaktionsprodukt er I ₂.

nomenklatur

Nomenklaturen for hydroiodsyre stammer fra det faktum, at jod "fungerer" med en enkelt oxidationstilstand: -1. Og det samme navn angiver, at det har vand i sin strukturformel. Dette er det eneste navn, da det ikke er en ren forbindelse, men en løsning.

Applikationer

Kilde af jod i organiske og uorganiske synteser

HI er en fremragende kilde til I-ioner ^- til uorganisk og organisk syntese og er også et stærkt reduktionsmiddel. For eksempel er dens 57% vandig opløsning, der anvendes til syntese af alkyliodider (såsom CH ₃ CH ₂ I) fra primære alkoholer. Ligeledes kan en OH-gruppe erstattes af en I.

Reduktionsmiddel

Hydroiodic acid er blevet brugt til at reducere for eksempel kulhydrater. Hvis glucose, der er opløst i denne syre, opvarmes, mister den alle dens OH-grupper, hvilket får carbonhydrid-n-hexan som et produkt.

Det er også blevet brugt til at reducere de funktionelle grupper af grafenark, så de kan funktionaliseres til elektroniske enheder.

Cativa-proces

Katalytisk cyklusdiagram for Cativa-processen. Kilde: Ben Mills.HI bruges også til industriel produktion af eddikesyre ved hjælp af Cativa-processen. Dette består af en katalytisk cyklus, hvor carbonylering af methanol finder sted; dvs. en carbonylgruppe, C = O, indføres til CH ₃ OH molekyle at omdanne det til syren CH ₃ COOH.

Steps

Processen begynder (1) med organo-iridiumkomplekset ^-, flad kvadratisk geometri. Denne forbindelse "modtager" den methyliodid, CH ₃ I, produkt fra forsuring af CH ₃ OH med HI på 57%. Vand produceres også i denne reaktion, og takket være den opnås endelig eddikesyre, mens HI tillades at udvindes i det sidste trin.

I dette trin både -CH ₃ og -I gruppe binder til iridium metalcenter (2), der danner en oktaedrisk kompleks med en facet består af tre I-ligander. En af iodes ender med at blive erstattet af en carbonmonoxid-molekyle, CO; og nu (3) har octahedral-komplekset en facet, der består af tre CO-ligander.

Derefter blev en omlejring forekommer: -CH ₃ gruppe "slipper" fra Ir og binder til den tilstødende CO (4) til dannelse af en acetylgruppe, -COCH ₃. Denne gruppe frigives fra iridium komplekset til binder til iodidioner og giver CH ₃ COI, acetyl iodid. Her genvindes iridiumkatalysatoren, klar til at deltage i en anden katalytisk cyklus.

Endelig CH ₃ COI undergår en udskiftning af I ^- ved et molekyle af H ₂ O, hvis mekanisme ender op frigive HI og eddikesyre.

Ulovlige synteser

Reduktionsreaktion af efedrin med hydrojodsyre og rød fosfor til methamphetamin. Kilde: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0-derivatarbejde: materialscientist (tale). Hydroiodic acid er blevet brugt til syntese af psykotrope stoffer, der drager fordel af dens høje reduktive kraft. For eksempel kan du reducere efedrin (et lægemiddel til behandling af astma) i nærvær af rød fosfor til methamphetamin (øverste billede).

Det kan ses, at en substitution af OH-gruppen med I forekommer først, efterfulgt af en anden substitution med en H.

Referencer

1. Wikipedia. (2019). Hydroiodic acid. Gendannet fra: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24. april 2017). Anvendelser af hydriodic acid. Sciencing. Gendannes fra: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hydronsyre. Gendannes fra: alfa.com
4. National Center for Biotechnology Information. (2019). Hydronsyre. PubChem-database., CID = 24841. Gendannes fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Illustreret ordliste for organisk kemi: Hydroiodic acid. Gendannes fra: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5. maj 2013). Kulhydrater. Gendannes fra: 2.chemistry.msu.edu
7. I Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Reduceret grafenoxid ved kemisk grafitisering. DOI: 10.1038 / ncomms1067.