โครงสร้างของ Hydrobromic acid (HBr) คุณสมบัติการก่อตัวการใช้งาน

กรด Hydrobromic เป็นสารประกอบอนินทรีย์ซึ่งเป็นผลมาจากสารละลายของก๊าซที่เรียกว่าไฮโดรเจนโบรไมด์ สูตรทางเคมีของมันคือ HBr และสามารถพิจารณาในรูปแบบที่แตกต่างกันเทียบเท่า: เป็นโมเลกุลไฮไดรด์หรือไฮโดรเจนเฮไลด์ในน้ำ นั่นคือไฮดราไซด์.

ในสมการทางเคมีควรเขียนเป็น HBr (ac) เพื่อระบุว่าเป็นกรด hydrobromic ไม่ใช่แก๊ส กรดนี้เป็นหนึ่งในกรดไฮโดรคลอริกที่เป็นที่รู้จักมากที่สุด คำอธิบายสำหรับสิ่งนี้อยู่ในลักษณะของพันธะโควาเลนต์.

ทำไม HBr จึงเป็นกรดและยิ่งละลายในน้ำมากขึ้น? เนื่องจากพันธะโควาเลนต์ H-Br นั้นอ่อนแอมากเนื่องจากการทับซ้อนของวงโคจร 1s ของ H และ 4p ของ Br.

ไม่น่าแปลกใจถ้าคุณดูภาพด้านบนอย่างใกล้ชิดโดยที่ชัดเจนว่าโบรมีนอะตอม (สีน้ำตาล) มีขนาดใหญ่กว่าอะตอมไฮโดรเจน (สีขาว).

ดังนั้นการรบกวนใด ๆ ที่ทำให้เกิดการสลายของพันธะ H-Br ปล่อยไอออน H⁺. จากนั้นกรดไฮโดรโครมิกเป็นกรดBrönstedเนื่องจากมีการถ่ายโอนโปรตอนหรือไฮโดรเจนไอออน ความแข็งแรงของมันเป็นเช่นนั้นจะใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบ organobrominated หลาย (เช่น 1-Bromo ethane, CH₃CH₂bR).

Hydrobromic acid คือหลังจาก hydric, HI หนึ่งในไฮโดรไซด์ที่แข็งแกร่งและมีประโยชน์มากที่สุดสำหรับการย่อยตัวอย่างของแข็งบางชนิด.

ดัชนี

• 1 โครงสร้างของกรด hydrobromic
  • 1.1 ความเป็นกรด
• 2 คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
  • 2.1 สูตรโมเลกุล
  • 2.2 น้ำหนักโมเลกุล
  • 2.3 ลักษณะทางกายภาพ
  • 2.4 กลิ่น
  • 2.5 เกณฑ์กลิ่น
  • 2.6 ความหนาแน่น
  • 2.7 จุดหลอมเหลว
  • 2.8 จุดเดือด
  • 2.9 การละลายในน้ำ
  • 2.10 ความหนาแน่นไอ
  • 2.11 pKa ความเป็นกรด
  • 2.12 ความจุแคลอรี่
  • 2.13 เอนทัลปีฟันกรามมาตรฐาน
  • 2.14 เอนโทรปีของมาตรฐานกราม
  • 2.15 จุดวาบไฟ
• 3 ศัพท์
• 4 มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?
  • 4.1 ส่วนผสมของไฮโดรเจนและโบรมีนในน้ำ
  • 4.2 ฟอสฟอรัสทริโมโตไมด์
  • 4.3 ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโบรมีน
• 5 ใช้
  • 5.1 การเตรียมโบรไมด์
  • 5.2 การสังเคราะห์อัลคิลเฮไลด์
  • 5.3 ตัวเร่งปฏิกิริยา
• 6 อ้างอิง

โครงสร้างของกรด hydrobromic

โครงสร้างของ H-Br แสดงอยู่ในภาพซึ่งมีคุณสมบัติและคุณสมบัติแม้กระทั่งของก๊าซมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสารละลายน้ำ นั่นเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดความสับสนว่าสารประกอบใดในสองชนิดนี้ที่ถูกกล่าวถึง: HBr หรือ HBr (ac).

โครงสร้างของ HBr (ac) นั้นแตกต่างจาก HBr เพราะตอนนี้โมเลกุลของน้ำกำลังแก้โมเลกุลไดอะตอมมิกนี้ เมื่ออยู่ใกล้พอ H จะถูกถ่ายโอน⁺ ถึงโมเลกุลของ H₂หรือตามที่ระบุในสมการทางเคมีต่อไปนี้:

HBr + H₂O => Br^--  +  H₃O⁺

ดังนั้นโครงสร้างของกรด hydrobromic ประกอบด้วย Br ions^--  และเอช₃O⁺ การโต้ตอบกับไฟฟ้าสถิต ตอนนี้มันแตกต่างจากพันธะโควาเลนต์ของ H-Br เล็กน้อย.

ความเป็นกรดที่ดีของมันเกิดจากประจุลบขนาดใหญ่^- แทบจะไม่สามารถโต้ตอบกับ H₃O⁺, ไม่สามารถป้องกันเขาจากการถ่ายโอน H⁺ ไปยังสารเคมีอื่นที่อยู่รอบ ๆ.

ความเปรี้ยว

ตัวอย่างเช่น Cl^- และ F^- แม้ว่าพวกเขาจะไม่ก่อพันธะโควาเลนต์กับ H₃O⁺, พวกมันสามารถโต้ตอบผ่านแรงระหว่างโมเลกุลอื่น ๆ เช่นสะพานไฮโดรเจน (ซึ่งมีเพียงเอฟเท่านั้น)^- สามารถยอมรับได้) สะพานไฮโดรเจน F^--H-OH₂⁺ "ขัดขวาง" การบริจาคของ H⁺.

ด้วยเหตุนี้เองกรดไฮโดรฟลูออริกจึงเป็นกรดอ่อนกว่า ในน้ำ กว่ากรดไฮโดรโบรมิก ตั้งแต่การโต้ตอบไอออนิกซ์ Br^- H₃O⁺ ไม่รบกวนการถ่ายโอนของ H⁺.

อย่างไรก็ตามถึงแม้ว่าน้ำจะมีอยู่ใน HBr (ac) พฤติกรรมของมันในตอนท้ายของบัญชีจะคล้ายกับโมเลกุลของ H-Br; นั่นคือ H⁺ มันถูกถ่ายโอนจาก HBr หรือ Br^-H₃O⁺.

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

สูตรโมเลกุล

HBr.

น้ำหนักโมเลกุล

80,972 g / mol โปรดทราบว่าตามที่กล่าวไว้ในส่วนก่อนหน้านี้มีการพิจารณาเฉพาะ HBr ไม่ใช่โมเลกุลของน้ำ หากนำน้ำหนักโมเลกุลมาจากสูตร Br^-H₃O⁺ มันจะมีค่าประมาณ 99 g / mol โดยประมาณ.

ลักษณะทางกายภาพ

ของเหลวสีเหลืองหรือสีซีดซึ่งจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ HBr ที่ละลาย ยิ่งมีสีเหลืองมากเท่าไหร่ก็ยิ่งเข้มข้นและอันตรายมากเท่านั้น.

กลิ่น

ฉุนเฉียว.

เกณฑ์กลิ่น

6.67 mg / m³.

ความหนาแน่น

1.49 กรัม / ซม³ (สารละลายที่ 48% w / w) ค่านี้เช่นเดียวกับจุดหลอมเหลวและจุดเดือดขึ้นอยู่กับปริมาณของ HBr ที่ละลายในน้ำ.

จุดหลอมเหลว

-11ºC (12ºF, 393ºK) (สารละลายน้ำที่ 49% w / w).

จุดเดือด

122 ° C (252 ° F. 393 ° K) ที่ 700 mmHg (สารละลายน้ำ 47-49% w / w).

การละลายในน้ำ

-221 g / 100 ml (ที่ 0 ºC).

-204 กรัม / 100 มล. (15 ºC).

-130 g / 100 ml (100 ºC).

ค่าเหล่านี้หมายถึงก๊าซ HBr ไม่ใช่กรด hydrobromic ดังที่สามารถเห็นได้การเพิ่มอุณหภูมิจะลดการละลายของ HBr พฤติกรรมที่เป็นธรรมชาติในก๊าซ ดังนั้นหากจำเป็นต้องใช้สารละลายเข้มข้น HBr (ac) จะเป็นการดีกว่าถ้าใช้งานในอุณหภูมิต่ำ.

หากทำงานที่อุณหภูมิสูง HBr จะหนีออกมาในรูปของโมเลกุลไดอะตอมอะตอมดังนั้นก๊าซจะต้องปิดผนึกเครื่องปฏิกรณ์เพื่อป้องกันการรั่วไหล.

ความหนาแน่นของไอ

2.71 (สัมพันธ์กับอากาศ = 1).

ความเป็นกรด pKa

-9.0 ค่าคงที่เป็นลบอย่างนี้จึงบ่งบอกถึงความแข็งแกร่งของกรด.

ความจุแคลอรี่

29.1 kJ / mol.

เอนทัลปีกรามมาตรฐาน

198.7 kJ / mol (298 ºK).

เอนโทรปีของโมลาร์มาตรฐาน

-36.3 kJ / mol.

จุดติดไฟ

ไม่ติดไฟ.

ศัพท์เฉพาะ

ชื่อของมันคือ 'กรดไฮโดรโครมิก' ประกอบด้วยข้อเท็จจริงสองประการ: การปรากฏตัวของน้ำและโบรมีนนั้นมีความจุของ -1 ในสารประกอบ ในภาษาอังกฤษจะเห็นได้ชัดกว่า: กรดไฮโดรโบรมิกซึ่งคำนำหน้า 'ไฮโดร' (หรือไฮโดร) หมายถึงน้ำ แม้ว่าจริงๆแล้วมันสามารถอ้างถึงไฮโดรเจน.

โบรมีนมีความจุของ -1 เพราะมันถูกผูกไว้กับอะตอมไฮโดรเจนน้อยกว่า electronegative; แต่ถ้ามันมีการเชื่อมโยงหรือมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมออกซิเจนก็สามารถมีวาเลนซ์จำนวนมากเช่น: +2, +3, +5 และ +7 ด้วย H สามารถนำเวเลนซ์เดียวมาใช้และนั่นคือสาเหตุที่คำต่อท้าย -ico ถูกเพิ่มเข้ากับชื่อ.

ในขณะที่ HBr (g) ไฮโดรเจนโบรไมด์นั้นปราศจากน้ำ นั่นคือมันไม่มีน้ำ ดังนั้นจึงมีชื่ออยู่ภายใต้มาตรฐานระบบการตั้งชื่ออื่น ๆ ที่สอดคล้องกับไฮโดรเจนเฮไลด์.

มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

มีวิธีการสังเคราะห์หลายวิธีในการเตรียมกรดไฮโดรโครมิก บางส่วนของพวกเขาคือ:

ส่วนผสมของไฮโดรเจนและโบรมีนในน้ำ

กรดนี้สามารถรับได้จากส่วนผสมโดยตรงของไฮโดรเจนและโบรมีนในเครื่องปฏิกรณ์ที่เต็มไปด้วยน้ำโดยไม่ต้องอธิบายรายละเอียดทางเทคนิค.

H₂  +  br₂  => HBr

ด้วยวิธีนี้เมื่อ HBr ก่อตัวมันจะละลายในน้ำ สิ่งนี้สามารถลากมันในการกลั่นดังนั้นวิธีการแก้ปัญหาสามารถสกัดด้วยความเข้มข้นที่แตกต่างกัน ไฮโดรเจนเป็นก๊าซและโบรมีนเป็นของเหลวสีแดงเข้ม.

ฟอสฟอรัสไทม์

ในกระบวนการที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นทรายผสมฟอสฟอรัสแดงและโบรมีนจะถูกผสม กับดักน้ำจะถูกวางไว้ในห้องอาบน้ำแข็งเพื่อป้องกัน HBr จากการหลบหนีและการก่อตัวแทนที่จะเป็นกรดไฮโดรโครมิก ปฏิกิริยาคือ:

2P + 3Br₂  => 2PBr₃

PBR₃  +  3H₂O => 3HBr + H₃PO₃

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโบรมีน

อีกวิธีในการเตรียมตัวคือทำปฏิกิริยาโบรมีนกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในน้ำ:

br₂  +  SW₂  +  2H₂O => 2HBr + H₂SW₄

นี่คือปฏิกิริยารีดอกซ์ The Br₂ มันลดลงจะได้รับอิเล็กตรอนโดยการเชื่อมโยงกับไฮโดรเจน ในขณะที่ SO₂ มันออกซิไดซ์, มันสูญเสียอิเล็กตรอน, เมื่อมันเกิดพันธะโควาเลนต์มากขึ้นกับ oxygens อื่น ๆ , เช่นเดียวกับในกรดซัลฟูริก.

การใช้งาน

การเตรียมโบรไมด์

เกลือโบรไมด์สามารถเตรียมได้ถ้า HBr (ac) ทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์โลหะ ตัวอย่างเช่นการผลิตแคลเซียมโบรไมด์ถือว่าเป็น:

Ca (OH)₂ + 2HBr => CaBr₂ +  H₂O

อีกตัวอย่างหนึ่งคือโซเดียมโบรไมด์:

NaOH + HBr => NaBr + H₂O

ดังนั้นสามารถเตรียมโบรไมด์อนินทรีย์ได้.

การสังเคราะห์อัลคิลเฮไลด์

แล้วโบรไมด์อินทรีย์ล่ะ เหล่านี้คือสารประกอบออร์กาโนโบรมิเนต: RBr หรือ ArBr.

การคายน้ำของแอลกอฮอล์

วัตถุดิบที่จะได้มานั้นสามารถเป็นแอลกอฮอล์ได้ เมื่อเกิดการรวมตัวกันของความเป็นกรดของ HBr พวกมันจะกลายเป็นน้ำซึ่งเป็นกลุ่มที่ส่งออกได้ดีและแทนที่อะตอมที่มีขนาดใหญ่ของ Br จะถูกรวมเข้าด้วยกัน

ROH + HBr => RBr + H₂O

การคายน้ำจะดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 ° C เพื่ออำนวยความสะดวกในการแตกของพันธะ R-OH₂⁺.

นอกจากนี้เพื่อ alkenes และ alkynes

โมเลกุล HBr สามารถเพิ่มได้จากสารละลายที่เป็นพันธะสองหรือสามของอัลคีนหรือแอลคีน:

R₂C = CR₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

สามารถรับผลิตภัณฑ์หลายชนิดได้ แต่ภายใต้เงื่อนไขที่เรียบง่ายผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างขึ้นเป็นครั้งแรกโดยที่โบรมีนเชื่อมโยงกับคาร์บอนทุติยภูมิหรือตติยภูมิสี่ขั้น.

เฮไลด์เหล่านี้เข้ามามีส่วนในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ และขอบเขตการใช้งานนั้นกว้างขวางมาก นอกจากนี้บางคนสามารถใช้ในการสังเคราะห์หรือออกแบบยาใหม่.

ไม่มีตัวตน

จากอีเทอร์สามารถได้อัลคิลเฮไลด์สองตัวพร้อมกันแต่ละอันถือโซ่ด้านใดด้านหนึ่ง R หรือ R 'ของอีเธอร์เริ่มต้น R-O-R' มันเกิดขึ้นคล้ายกับการขาดน้ำของแอลกอฮอล์ แต่กลไกการเกิดปฏิกิริยานั้นแตกต่างกัน.

ปฏิกิริยาสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

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

และน้ำก็จะถูกปล่อยออกมา.

ตัวเร่ง

ความเป็นกรดของมันเป็นเช่นนั้นสามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยากรดที่มีประสิทธิภาพ แทนที่จะเพิ่ม Br anion^- ไปที่โครงสร้างโมเลกุลเปิดทางให้โมเลกุลอื่น ๆ ทำ.

การอ้างอิง

1. Graham Solomons T.W. , Craig B. Fryhle (2011) เคมีอินทรีย์ เอมีน (10^TH ฉบับที่.) ไวลีย์พลัส.
2. Carey F. (2008) เคมีอินทรีย์ (ฉบับที่หก) Mc Graw Hill.
3. Steven A. Hardinger (2017) คำศัพท์ที่แสดงภาพประกอบของเคมีอินทรีย์: กรด Hydrobromic สืบค้นจาก: chem.ucla.edu
4. วิกิพีเดีย (2018) กรด Hydrobromic สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. PubChem (2018) กรด Hydrobromic สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. สถาบันแห่งชาติเพื่อความปลอดภัยและสุขอนามัยในการทำงาน (2011) ไฮโดรเจนโบรไมด์ [PDF] ดึงจาก: insht.es
7. PrepChem (2016) การเตรียมกรดไฮโดรโครมิก ดึงมาจาก: prepchem.com