ACIDUL HIDROIODIC (HI): STRUCTURĂ, PROPRIETĂȚI ȘI UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Acidul iodhidric este o soluție apoasă de acid iodhidric , care se caracterizează prin aciditate ridicată. O definiție mai apropiată de terminologia chimică și IUPAC, este aceea că este un hidracid, a cărui formulă chimică este HI.

Cu toate acestea, pentru a-l diferenția de moleculele gazoase de iodură de hidrogen, HI (g) este notat ca HI ​​(aq). Din acest motiv, în ecuațiile chimice este important să se identifice faza medie sau fizică în care se găsesc reactanții și produsele. Chiar și așa, confuzia dintre iodură de hidrogen și acid hidroiodic este frecventă.

Ionii acidului hidroiodic. Sursa: Gabriel Bolívar.

Dacă se observă moleculele angajate în identitatea lor, se vor constata diferențe notabile între HI (g) și HI (ac). În HI (g), există o legătură HI; în timp ce în HI (ac), ele sunt de fapt o pereche de I ^- și H ₃ O ⁺ ioni interactioneaza electrostatic (imaginea de sus).

Pe de altă parte, HI (ac) este o sursă de HI (g), deoarece primul este preparat prin dizolvarea celui de-al doilea în apă. Din această cauză, cu excepția cazului în care se află într-o ecuație chimică, HI poate fi utilizat și pentru a se referi la acid hidroiodic. HI este un puternic agent reducător și o sursă excelentă de I ^- ioni în mediu apos.

Structura acidului hidroiodic

Acidul hidroiodic, așa cum a fost explicat, constă dintr-o soluție de HI în apă. Fiind în apă, moleculele HI complet disociat (electroliți puternic), originar I ^- și H ₃ O ⁺ ioni . Această disociere poate fi reprezentată de următoarea ecuație chimică:

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

Ce ar fi echivalent dacă ar fi scris ca:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Cu toate acestea, HI (ac) nu dezvăluie deloc ce s-a întâmplat cu moleculele HI gazoase; indică doar că sunt într-un mediu apos.

Prin urmare, structura adevărată a HI (ac) este constituit din I ^- și H ₃ O ⁺ ioni înconjurate de moleculele de apă, hidratează - le; cu cât acidul hidroiodic este mai concentrat, cu atât este mai mic numărul de molecule de apă neprotejate.

De fapt comercial concentrația de HI este de 48 până la 57% în apă; mai concentrat ar echivala cu un acid care este prea fumegator (și chiar mai periculos).

În imagine, se poate observa că anionul I ^- este reprezentat de o sferă purpurie, iar H ₃ O ⁺ cu sfere albe și o sferă roșie, pentru atomul de oxigen. H ₃ O ⁺ cation are trigonala piramidă cu geometrie moleculară (văzută dintr - un plan superior în imagine).

Proprietăți

Descriere Fizica

Lichid incolor; dar poate prezenta tonuri de gălbui și maro dacă este în contact direct cu oxigenul. Acest lucru se datorează faptului că I ^- ioni termina oxidarea la iod molecular, I ₂ . Dacă există o mulțime de I ₂ , este mai mult decât probabil că anionul triiodură, I ₃ ^{- se formează} , care se transformă maro soluție.

Masa moleculara

127,91 g / mol.

Miros

Acru.

Densitate

Densitatea este de 1,70 g / ml pentru soluția de 57% HI; deoarece densitățile variază în funcție de concentrațiile diferite de HI. La această concentrație se formează un azeotrop (este distilat ca o singură substanță și nu ca un amestec) a cărui stabilitate relativă se poate datora comercializării sale asupra altor soluții.

Punct de fierbere

Azeotropul cu 57% HI fierbe la 127 ° C la o presiune de 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1.78.

Aciditate

Este un acid extrem de puternic, atât de mult încât este coroziv pentru toate metalele și țesăturile; chiar și pentru cauciucuri.

Acest lucru se datorează faptului că legătura HI este foarte slabă și se rupe ușor în timpul ionizării în apă. În plus, legăturile de hidrogen I ^- - HOH ₂ ⁺ sunt slabe, astfel încât nu există nimic care să interfereze cu H ₃ O ⁺ reacționează cu alți compuși; adică, H ₃ O ⁺ a devenit „liber”, ca și I ^- ceea ce nu-și atrage contraria cu prea multă forță.

Agent de reducere

HI este un agent de reducere puternic, al cărui principal produs de reacție este _I2 .

Nomenclatură

Nomenclatorul acidului hidroiodic derivă din faptul că iodul „funcționează” cu o singură stare de oxidare: -1. De asemenea, același nume indică faptul că are apă în formula sa structurală. Acesta este singurul său nume, deoarece nu este un compus pur, ci o soluție.

Aplicații

Sursa de iod în sinteze organice și anorganice

HI este o sursă excelentă de ioni I ^- pentru sinteza anorganică și organică și este, de asemenea, un puternic agent de reducere. De exemplu, soluția apoasă 57% este utilizată pentru sinteza alchil ioduri (cum ar fi CH ₃ CH ₂ I) din alcooli primari. De asemenea, un grup OH poate fi înlocuit cu un I.

Agent de reducere

Acidul hidroiodic a fost utilizat pentru a reduce, de exemplu, carbohidrații. Dacă glucoza dizolvată în acest acid este încălzită, aceasta își va pierde toate grupele OH, obținând hidrocarburi n-hexan ca produs.

De asemenea, a fost utilizat pentru a reduce grupurile funcționale de foi de grafen, astfel încât acestea să poată fi funcționalizate pentru dispozitive electronice.

Procesul Cativa

Diagrama ciclului catalitic pentru procesul Cativa. Sursa: Ben Mills. HI este, de asemenea, utilizat pentru producția industrială de acid acetic folosind procedeul Cativa. Acesta constă într-un ciclu catalitic în care are loc carbonilarea metanolului; adică, o grupare carbonil, C = O, este introdus la CH ₃ OH molecula pentru ao transforma în CH acidul ₃ COOH.

paşi

Procesul începe (1) cu complexul organo-iridiu ^- , geometrie pătrată plată. Acest compus „primește“ iodura de metil, CH ₃ I, produsul acidifierea CH ₃ OH cu HI la 57%. Apa este produsă și în această reacție și, datorită acesteia, se obține în sfârșit acid acetic, permițând în același timp recuperarea HI în ultima etapă.

În această etapă, ambele grupe –CH ₃ și –I se leagă de centrul metalic iridiu (2), formând un complex octaedric cu o fațetă formată din trei liganzi I. Unul dintre ioduri ajunge să fie înlocuit de o moleculă de monoxid de carbon. , CO; iar acum (3), complexul octaedric are o față compusă din trei liganzi CO.

Apoi, o rearanjare are loc: -CH ₃ gruparea „dă drumul“ de la Ir și la CO se leagă adiacent (4) pentru a forma o grupare acetil, -COCH ₃ . Acest grup este eliberat din complexul iridiul se leaga de iodură de ioni si da CH ₃ COI, acetil iodură. Aici catalizatorul de iridiu este recuperat, gata să participe la un alt ciclu catalitic.

În cele din urmă, CH ₃ COI suferă o substituție de I ^- de o moleculă de H ₂ O, ale căror capete de eliberare sus HI și acid acetic mecanism.

Sinteze ilicite

Reducerea reacției efedrinei cu acid hidroiodic și fosfor roșu la metamfetamină. Sursa: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Lucrare derivată Ring0: materialscientist (discuție) Acidul hidroiodic a fost utilizat pentru sinteza substanțelor psihotrope profitând de puterea sa redusă. De exemplu, puteți reduce efedrina (un medicament pentru tratarea astmului) în prezența fosforului roșu, la metamfetamina (imaginea de sus).

Se poate observa că în primul rând are loc o substituție a grupului OH cu I, urmată de o a doua substituție cu o H.

Referințe

1. Wikipedia. (2019). Acid hidroiodic. Recuperat de la: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24 aprilie 2017). Utilizările acidului hidriodic. Sciencing. Recuperat de la: știința.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Acid hidriodic. Recuperat de la: alfa.com
4. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Acid hidriodic. Baza de date PubChem., CID = 24841. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Glosar ilustrat de chimie organică: acid hidroiodic. Recuperat din: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 mai 2013). Hidrati de carbon. Recuperat din: 2.chemistry.msu.edu
7. În Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff și Hyoyoung Lee. (2010). Redus oxid de grafen prin grafitizare chimică. DOI: 10.1038 / ncomms1067.