HIDROGĒNSKĀBE (HI): STRUKTŪRA, ĪPAŠĪBAS UN LIETOJUMS - ĶĪMIJA - 2025

Hydroiodic skābe ir ūdeni saturošs šķīdums no ūdeņraža jodīda, kuru raksturo tā augstu skābuma. Definīcija, kas tuvāk ķīmiskajai terminoloģijai un IUPAC, ir tāda, ka tā ir hidratskābe, kuras ķīmiskā formula ir HI.

Tomēr, lai to atšķirtu no gāzveida ūdeņraža jodīda molekulām, HI (g) apzīmē kā HI (aq). Šī iemesla dēļ ķīmiskajos vienādojumos ir svarīgi noteikt vidējo vai fizisko fāzi, kurā atrodas reaģenti un produkti. Pat ja tā, ūdeņraža jodīds un jodijskābe ir bieži sajaukti.

Hidrogēnskābes joni. Avots: Gabriel Bolívar.

Ja tiek novērotas to identitātē noteiktās molekulas, starp HI (g) un HI (ac) tiek novērotas ievērojamas atšķirības. HI (g) ir HI saite; atrodoties HI (ac), tie faktiski ir I ^- un H ₃ O ⁺ jonu pāri, kas mijiedarbojas elektrostatiski (augšējais attēls).

No otras puses, HI (ac) ir HI (g) avots, jo pirmo sagatavo, izšķīdinot otro ūdenī. Tādēļ, ja vien tas nav atrodams ķīmiskajā vienādojumā, HI var izmantot, lai atsauktos arī uz jodūdeņražskābi. HI ir spēcīgs reducētājs un lieliska avots I ^- ions ūdens vidē.

Sālsskābes struktūra

Hidrogēnskābe, kā tikko paskaidrots, sastāv no HI šķīduma ūdenī. Atrodoties ūdenī, HI molekulas pilnībā disociējas (spēcīgs elektrolīts), veidojot I ^- un H ₃ O ⁺ jonus . Šo disociāciju var attēlot ar šādu ķīmisko vienādojumu:

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

Kas būtu līdzvērtīgs, ja to uzrakstītu šādi:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Tomēr HI (ac) vispār neatklāj to, kas noticis ar gāzveida HI molekulām; tas tikai norāda, ka tie atrodas ūdens vidē.

Tāpēc patiesā HI (ac) struktūra sastāv no I ^- un H ₃ O ⁺ joniem, kurus ieskauj ūdens molekulas, tos hidratējot; jo koncentrētāks hidrogēnskābe, jo mazāks nav protonētu ūdens molekulu.

Komerciāli faktiski HI koncentrācija ūdenī ir no 48 līdz 57%; koncentrētāks būtu līdzvērtīgs pārāk skābo (un vēl bīstamāko) skābes saturam.

Attēlā redzams, ka anjonu I ^- skābekļa atomam attēlo purpursarkana lode, bet H ₃ O ⁺ ar baltām sfērām un sarkanu lodīti. H ₃ O ⁺ katjonam ir trigonālās piramīdas molekulārā ģeometrija (redzams attēlā no augstākas plaknes).

Īpašības

Izskata apraksts

Bezkrāsains šķidrums; bet, ja tas ir tiešā saskarē ar skābekli, tam var būt dzeltenīgi un brūni toņi. Tas tādēļ, ka es ^- ions galu galā oksidējošo molekulāro jodu, I ₂ . Ja ir daudz I ₂ , ir vairāk nekā iespējams, ka ^veidojas trijodīda anjons I ₃ , kas šķīdumu padara brūnu.

Molekulārā masa

127,91 g / mol.

Smarža

Acre.

Blīvums

Blīvums ir 1,70 g / ml 57% HI šķīdumam; jo blīvumi mainās atkarībā no dažādām HI koncentrācijām. Šajā koncentrācijā veidojas azeotrops (tas tiek destilēts kā viena viela, nevis kā maisījums), kura relatīvā stabilitāte var būt saistīta ar tā komercializāciju salīdzinājumā ar citiem šķīdumiem.

Vārīšanās punkts

57% HI azeotrops vārās 127 ° C temperatūrā pie 1,03 bar spiediena (IET ATM).

pKa

-1,78.

Skābums

Tā ir ārkārtīgi spēcīga skābe, tik ļoti korozīva visiem metāliem un audumiem; pat gumijām.

Tas notiek tāpēc, ka HI saite ir ļoti vāja, un tā jonizācijas laikā ūdenī viegli saplīst. Turklāt ūdeņraža saites I ^- - HOH ₂ ⁺ ir vājas, tāpēc nekas netraucē H ₃ O ⁺ reaģēt ar citiem savienojumiem; tas ir, H ₃ O ⁺ ir kļuvis “brīvs”, tāpat kā I ^- kas nepiesaista savu pretstatu ar pārāk lielu spēku.

Reduktors

HI ir spēcīgs reducētājs, kura galvenais reakcijas produkts ir I ₂ .

Nomenklatūra

Jodskābes nomenklatūra izriet no tā, ka jods "darbojas" ar vienu oksidācijas stāvokli: -1. Un arī tas pats nosaukums norāda, ka tajā ir ūdens, kas ietilpst tā strukturālajā formulā. Tas ir vienīgais nosaukums, jo tas nav tīrs savienojums, bet gan risinājums.

Lietojumprogrammas

Joda avots organiskās un neorganiskās sintēzēs

HI ir lielisks jonu avots ^- neorganiskām un organiskām sintēzēm, kā arī spēcīgs reducētājs. Piemēram, tās 57% ūdens šķīdumu izmanto sintēzei alkilgrupām jodīdu (piemēram, CH ₃ CH ₂ I) no primārajiem spirtiem. Tāpat OH grupu var aizstāt ar I.

Reduktors

Sālsskābe ir izmantota, lai, piemēram, samazinātu ogļhidrātus. Ja karsē šajā skābē izšķīdinātu glikozi, tā zaudē visas OH grupas, iegūstot ogļūdeņraža n-heksānu kā produktu.

To izmanto arī, lai samazinātu grafēna lokšņu funkcionālās grupas, lai tās varētu funkcionalizēt elektroniskām ierīcēm.

Cativa process

Cativa procesa katalītiskā cikla diagramma. Avots: Ben Mills. HI tiek izmantots arī etiķskābes rūpnieciskai ražošanai, izmantojot Cativa procesu. Tas sastāv no katalītiskā cikla, kurā notiek metanola karbonilēšana; ka ir, karbonilgrupa grupa, C = O, tiek ieviests ar CH ₃ OH molekulas to pārveidot par skābes CH ₃ COOH.

Pakāpieni

Process sākas (1) ar organo-irīdija kompleksu ^- plakanas kvadrātveida ģeometriju. Šis savienojums "saņem" ar metiljodīdu, CH ₃ I, produkts, paskābinot ar CH ₃ OH ar HI 57%. Šajā reakcijā tiek iegūts arī ūdens, un, pateicoties tam, beidzot tiek iegūta etiķskābe, vienlaikus pēdējā posmā ļaujot atgūt HI.

Šajā posmā gan –CH _3, gan –I grupa pievienojas irīdija metāla centram (2), veidojot oktaedrisku kompleksu ar šķautni, kas sastāv no trim I ligandiem. Vienu no jodiem aizvieto oglekļa monoksīda molekula. , CO; un tagad (3), oktaedriskajam kompleksam ir šķautne, kas sastāv no trim CO ligandiem.

Tad, pārgrupēšanās notiek: -CH ₃ grupa "lets go" no IR un saistās pie blakus esošā CO (4), lai veidotu acetilgrupu, -COCH ₃ . Šī grupa tiek atbrīvota no irīdija kompleksa, lai saistītos ar jodīda joniem un iegūtu CH ₃ COI, acetiljodīdu. Šeit tiek iegūts irīdija katalizators, kas gatavs piedalīties citā katalītiskā ciklā.

Visbeidzot, CH ₃ COI tiek aizstāts ar I ^- ar H ₂ O molekulu , kuras darbības rezultātā izdalās HI un etiķskābe.

Nelikumīgas sintēzes

Efedrīna reducēšanas reakcija ar jodskābi un sarkano fosforu līdz metamfetamīnam. Avots: Metamfetamīns_ no_efedrīns_ ar_HI_ru.svg: Ring0 atvasināšanas darbs: materiālu zinātnieks (saruna) Sālsskābe ir izmantota psihotropo vielu sintēzē, izmantojot tās augsto reducējošo spēku. Piemēram, jūs varat samazināt efedrīnu (zāles astmas ārstēšanai) sarkanā fosfora klātbūtnē līdz metamfetamīnam (augšējais attēls).

Var redzēt, ka vispirms OH grupa tiek aizstāta ar I, kam seko otrā H aizstāšana.

Atsauces

1. Wikipedia. (2019. gads). Hidrogēnskābe. Atgūts no: en.wikipedia.org
2. Endrjū, Natālija. (2017. gada 24. aprīlis). Hidrogēnskābes lietojumi. Zinātne. Atgūts no: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019. gads). Hidrogēnskābe. Atgūts no: alfa.com
4. Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2019. gads). Hidrogēnskābe. PubChem datu bāze., CID = 24841. Atgūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Stīvens A. Hardingers. (2017). Ilustrētā organiskās ķīmijas glosārijs: hidrogēnskābe. Atgūts no: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (2013. gada 5. maijs). Ogļhidrāti. Atgūts no: 2.ķīmija.msu.edu
7. Kju Mūnā, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff un Hyoyoung Lee. (2010). Samazināts grafēna oksīds, ķīmiski grafitizējot. DOI: 10.1038 / ncomms1067.