HIDROJODNA KISELINA (HI): STRUKTURA, SVOJSTVA I UPOTREBE - KEMIJA - 2025

Jodovodična kiselina je vodena otopina vodikovog jodida koji se karakterizira pomoću njenog visoke kiselosti. Definicija bliža kemijskoj terminologiji i IUPAC je da je to hidracid, čija je kemijska formula HI.

Međutim, da bi se to razlikovalo od plinovitih molekula vodik-jodida, HI (g) je označen kao HI (aq). Zbog toga je u kemijskim jednadžbama važno identificirati srednju ili fizičku fazu u kojoj se reaktanti i proizvodi nalaze. Unatoč tome, konfuzija između vodikovog jodida i hidrojodne kiseline je česta.

Ioni hidroidne kiseline. Izvor: Gabriel Bolívar.

Ako se promatraju molekule počinjene u njihovom identitetu, pronaći će se primjetne razlike između HI (g) i HI (ac). U HI (g) postoji HI veza; dok HI (ac) su zapravo par I ^- i H ₃ O ⁺ ioni međusobno elektrostatski (gornja slika).

S druge strane, HI (ac) je izvor HI (g), jer se prvi priprema otapanjem drugog u vodi. Zbog toga, osim ako je u kemijskoj jednadžbi, HI se može koristiti i za upućivanje na hidroiodnu kiselinu. HI je snažno reducirajuće sredstvo i izvrstan je izvor I ^- iona u vodenom mediju.

Struktura hidrojodne kiseline

Hidroiodna kiselina, kao što je upravo objašnjeno, sastoji se od otopine HI u vodi. Se u vodi, HI molekula disocira potpuno (elektrolitom), koji potječu iz I ^- i H ₃ O ⁺ iona. Ta se disocijacija može predstaviti sljedećom kemijskom jednadžbom:

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

Što bi bilo ekvivalentno kad bi bilo napisano kao:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Međutim, HI (ac) uopće ne otkriva što se dogodilo s plinovitim molekulama HI; samo ukazuje da su u vodenom mediju.

Stoga, pravi struktura HI (AC) se sastoji od I ^- i H ₃ O ⁺ iona okružene molekula vode, na njih hidratantna; što je koncentrirana hidrojodna kiselina, manji je broj neprotoniranih molekula vode.

Zapravo komercijalna koncentracija HI je 48 do 57% u vodi; koncentriraniji bi bio ekvivalentan kiselini koja je previše dimna (i još opasnija).

Na slici, može se vidjeti da je anion I ^- predstavljen purpurnog kugle, a H ₃ O ⁺ bijelih kuglica i crvenom području, na atom kisika. H ₃ O ⁺ kation ima trokutasti piramida molekularnu geometriju (viđen na višu razinu na slici).

Svojstva

Fizički opis

Bezbojna tekućina; ali može pokazati žućkaste i smeđe tonove ako je u izravnom dodiru s kisikom. To je zato što I ^- ioni na kraju oksidiraju u molekularni jod, ₂. Ako postoji puno I. ₂, to je više nego vjerojatno da će jodid anion, ja ₃ ^{- nastaje}, koji se okreće smeđa otopina.

Molekularna masa

127,91 g / mol.

Miris

Ral.

Gustoća

Gustoća je 1,70 g / ml za 57% otopinu HI; jer gustoće variraju ovisno o različitim koncentracijama HI. Pri toj koncentraciji nastaje azeotrop (destilira se kao pojedinačna tvar, a ne kao smjesa) čija relativna stabilnost može biti rezultat njegove komercijalizacije u odnosu na druge otopine.

Vrelište

Azeotrop od 57% HI kuha na 127 ° C pod tlakom 1,03 bara (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Kiselost

To je izuzetno jaka kiselina, toliko da je korozivna za sve metale i tkanine; čak i za gumu.

To je zato što je HI veza vrlo slaba i lako se raspada tijekom ionizacije u vodi. Nadalje, vodikove veze I ^- - Hoh ₂ ⁺ slabi, tako da se ništa ne ometa H ₃ O ⁺ reakcijom s drugim spojevima; to jest, H ₃ O ⁺ postao je „besplatno”, kao i ja ^- koja ne privuče njegovu suprotni ion s previše sile.

Redukcijsko sredstvo

HI je snažan redukcijskog sredstva, čiji je glavni produkt reakcije je I ₂.

Nomenklatura

Nomenklatura hidroidne kiseline proizlazi iz činjenice da jod "djeluje" s jednim oksidacijskim stanjem: -1. A isto tako, isti naziv označava da u svojoj strukturnoj formuli ima vode. To je samo njegovo ime, jer nije čisti spoj već rješenje.

Prijave

Izvor joda u organskim i anorganskim sintezama

HI je izvrstan izvor I iona ^- za neorgansku i organsku sintezu, a također je snažno reducirajuće sredstvo. Na primjer, 57% njegove vodena otopina se koristi za sintezu alkil jodida (kao CH ₃ CH ₂ I) iz primarnih alkohola. Slično tome, OH grupa može biti zamijenjena za I.

Redukcijsko sredstvo

Hidroidna kiselina korištena je za smanjenje, na primjer, ugljikohidrata. Ako se glukoza otopljena u ovoj kiselini zagrijava, izgubit će sve svoje OH grupe, dobivajući ugljikovodični n-heksan kao produkt.

Također se koristi za smanjenje funkcionalnih skupina grafenskih limova, tako da se mogu funkcionalno koristiti za elektroničke uređaje.

Cativa postupak

Katalitički ciklusni dijagram za postupak Cativa. Izvor: Ben Mills. HI se također koristi za industrijsku proizvodnju octene kiseline primjenom postupka Cativa. To se sastoji od katalitičkog ciklusa u kojem dolazi do karbonilacije metanola; to jest, karbonilnu skupinu, C = O, uvodi u CH ₃ OH molekule da se transformirati u kiselinski CH ₃ COOH.

koraci

Proces započinje (1) s organo-iridijevim kompleksom ^-, kvadratnom geometrijom. Taj spoj "prima" metil-jodida, CH ₃ I, produkt Zakiseljavanje CH ₃ OH s HI 57%. Voda se također proizvodi u ovoj reakciji, i zahvaljujući njoj se konačno dobiva octena kiselina, omogućujući oporavak HI u posljednjem koraku.

U ovom koraku, i -CH ₃ i -I skupina vežu na iridij metalni centru (2), mogu tvoriti kompleks s oktaedarski aspekt sastoji se od tri I liganda. Jedan od krajeva iodes se zamjenjuje molekule ugljik monoksida, CO; i sada (3), oktaedarski kompleks ima faset sastavljen od tri liganda CO.

Dakle, preraspodjela događa: -CH ₃ skupina „pušta” iz Ir i veže se na susjedne CO (4), čime se dobije acetil skupina, -COCH ₃. Ova skupina se otpušta iz kompleksa u iridija vežu se na ione i jodidi se dobije CH ₃ COI acetil jodida. Ovdje se dobiva katalizator iridija, spreman za sudjelovanje u drugom katalitičkom ciklusu.

Konačno, CH ₃ COI podvrgava ulazak I ^- po molekuli H ₂ O, čiji mehanizam završava otpuštanjem HI i octene kiseline.

Nelegalne sinteze

Reakcija redukcije efedrina s hidroiodnom kiselinom i crvenim fosforom u metamfetamin. Izvor: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Derivatni derivat prstena: materijalistički (razgovor). Hidrojodna kiselina korištena je za sintezu psihotropnih supstanci iskorištavajući njezinu veliku reduktivnu moć. Na primjer, efedrin (lijek za liječenje astme) možete smanjiti u prisutnosti crvenog fosfora, na metamfetamin (gornja slika).

Može se vidjeti da prvo dolazi do supstitucije OH grupe I, a zatim druge zamjene H.

Reference

1. Wikipedia. (2019). Hidroična kiselina. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24. travnja 2017.). Upotreba hidridne kiseline. Sciencing. Oporavilo od: sciaching.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hidriodinska kiselina. Oporavilo od: alfa.com
4. Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Hidriodinska kiselina. PubChem baza podataka., CID = 24841. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrirani pojmovnik organske kemije: hidroiodna kiselina. Oporavak od: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5. svibnja 2013.). Ugljikohidrata. Oporavak od: 2.chemistry.msu.edu
7. U Kyu Moonu, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff i Hyoyoung Lee. (2010). Redukcija grafen oksida kemijskom grafizacijom. DOI: 10.1038 / ncomms1067.