حمض الهيدروبروميك (HBr) هيكل ، والخصائص ، وتشكيل ، والاستخدامات

ال حمض الهيدروبروميك هو مركب غير عضوي ينتج عن المحلول المائي لغاز يسمى بروميد الهيدروجين. تركيبة كيميائية لها هي HBr ، ويمكن اعتبارها بطرق مختلفة مكافئة: مثل هيدريد جزيئي ، أو هاليد هيدروجين في الماء ؛ وهذا هو ، هيدرازيد.

في المعادلات الكيميائية ، يجب كتابتها كـ HBr (ac) ، للإشارة إلى أنه حمض هيدروبروميك وليس غازًا. هذا الحمض هو واحد من أقوى حمض الهيدروكلوريك ، حتى حمض الهيدروكلوريك. يكمن تفسير هذا في طبيعة الرابطة التساهمية.

لماذا HBr مثل هذا الحمض ، وحتى أكثر يذوب في الماء؟ لأن الرابطة التساهمية H-Br ضعيفة للغاية ، بسبب التداخل الضعيف للمدارات 1 لـ H و 4 p لل Br.

هذا ليس مفاجئًا إذا نظرت عن كثب إلى الصورة أعلاه ، حيث من الواضح أن ذرة البروم (البني) أكبر بكثير من ذرة الهيدروجين (أبيض).

وبالتالي ، فإن أي اضطراب يتسبب في انهيار رابطة H-Br ، مما يؤدي إلى إطلاق H⁺. بعد ذلك ، فإن حمض الهيدروبروميك هو حمض برونستيد ، لأنه ينقل البروتونات أو أيونات الهيدروجين. قوتها بحيث يتم استخدامها في تخليق العديد من المركبات البروم العضوية (مثل 1-برومو الإيثان ، CH₃CH₂ر).

يعد حمض الهيدروبروميك ، بعد الهيدروكربون ، HI ، أحد أقوى الهيدروكربونات وأكثرها فائدة لهضم عينات صلبة معينة.

مؤشر

• 1 هيكل حمض الهيدروبروميك
  • 1.1 الحموضة
• 2 الخصائص الفيزيائية والكيميائية
  • 2.1 الصيغة الجزيئية
  • 2.2 الوزن الجزيئي
  • 2.3 المظهر الجسدي
  • 2.4 الرائحة
  • 2.5 عتبة الرائحة
  • 2.6 الكثافة
  • 2.7 نقطة انصهار
  • 2.8 نقطة الغليان
  • 2.9 الذوبان في الماء
  • 2.10 كثافة البخار
  • 2.11 pKa الحموضة
  • 2.12 قدرة السعرات الحرارية
  • 2.13 enthalpy المولي القياسية
  • 2.14 الانتروبيا المولية
  • 2.15 نقطة فلاش
• 3 تسميات
• 4 كيف يتم تشكيلها?
  • 4.1 مزيج من الهيدروجين والبروم في الماء
  • 4.2 الفوسفور ثلاثي البروميد
  • 4.3 ثاني أكسيد الكبريت والبروم
• 5 الاستخدامات
  • 5.1 تحضير البروميد
  • 5.2 توليف هاليدات الألكيل
  • 5.3 محفز
• 6 المراجع

هيكل حمض الهيدروبروميك

يظهر هيكل H-Br في الصورة ، حيث ترتبط خواصها وخصائصها ، حتى خصائص الغاز ، ارتباطًا وثيقًا بمحلولها المائي. هذا هو السبب في أن هناك نقطة حيث تحصل في حيرة حول أي من المركبين يتم الإشارة إليهما: HBr أو HBr (ac).

يختلف هيكل HBr (ac) عن هيكل HBr ، لأن جزيئات الماء تعمل الآن على إذابة هذا الجزيء ثنائي الذرة. عندما تكون قريبة بما فيه الكفاية ، يتم نقل H⁺ إلى جزيء H₂أو كما هو مبين في المعادلة الكيميائية التالية:

HBr + H₂يا => برا^--  +  H₃O⁺

وبالتالي ، فإن هيكل حمض الهيدروبروميك يتكون من أيونات Br^--  و ح₃O⁺ التفاعل الكهربائي الآن ، يختلف الأمر قليلاً عن الرابطة التساهمية لـ H-Br.

حموضة كبيرة ويرجع ذلك إلى أنيون ضخمة^- يمكن بالكاد التفاعل مع H₃O⁺, غير قادر على منعه من نقل H⁺ إلى الأنواع الكيميائية المحيطة الأخرى.

خميرة

على سبيل المثال ، Cl^- و F^- على الرغم من أنها لا تشكل روابط تساهمية مع H₃O⁺, يمكن أن تتفاعل من خلال قوى الجزيئات الأخرى ، مثل جسور الهيدروجين (والتي فقط F^- قادر على قبولهم). جسور الهيدروجين F^--H-OH₂⁺ "تعيق" تبرع H⁺.

ولهذا السبب فإن حمض الهيدروفلوريك ، HF ، هو حمض أضعف في الماء من حمض الهيدروبروميك. منذ ذلك الحين ، التفاعلات الأيونية Br^- H₃O⁺ لا تهتم نقل H⁺.

ومع ذلك ، على الرغم من وجود الماء في HBr (ac) ، فإن سلوكه في نهاية الحساب يشبه سلوك جزيء H-Br ؛ وهذا هو ، ح⁺ يتم نقله من HBr أو Br^-H₃O⁺.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الصيغة الجزيئية

دورية هارفارد.

الوزن الجزيئي

80972 جم / مول. لاحظ أنه ، كما ذكر في القسم السابق ، يعتبر HBr فقط وليس جزيء الماء. إذا تم أخذ الوزن الجزيئي من الصيغة Br^-H₃O⁺ سيكون لها قيمة 99 جم / مول تقريبًا.

المظهر الجسدي

سائل أصفر عديم اللون أو شاحب ، والذي سيعتمد على تركيز HBr المذاب. كلما كان لونها أصفر ، كلما كانت أكثر تركيزًا وخطورة.

رائحة

Acrid ، غضب.

رائحة العتبة

6.67 ملغ / م³.

كثافة

1.49 جم / سم³ (محلول مائي بنسبة 48 ٪ ث / ث). هذه القيمة ، مثل تلك المقابلة لنقاط الانصهار والغليان ، تعتمد على مقدار HBr المذاب في الماء.

نقطة انصهار

-11ºC (12ºF ، 393ºK) (محلول مائي عند 49 ٪ وزن / وزن).

نقطة الغليان

122 درجة مئوية (252 درجة فهرنهايت 393 درجة مئوية) عند 700 مم زئبق (محلول مائي 47-49٪ وزن / وزن).

الذوبان في الماء

-221 جم / 100 مل (عند 0 درجة مئوية).

-204 جم / 100 مل (15 درجة مئوية).

-130 جم / 100 مل (100 درجة مئوية).

تشير هذه القيم إلى HBr الغازي ، وليس إلى حمض الهيدروبروميك. كما يمكن أن يرى ، فإن زيادة درجة الحرارة تقلل من قابلية ذوبان HBr ؛ السلوك الطبيعي في الغازات. وبالتالي ، إذا كانت حلول HBr (ac) المركزة مطلوبة ، فمن الأفضل العمل معها في درجات حرارة منخفضة.

إذا كان يعمل في درجات حرارة عالية ، فسوف يهرب HBr في شكل جزيئات ثنائية الذرة الغازية ، لذلك يجب إغلاق المفاعل لمنع التسرب.

كثافة البخار

2.71 (فيما يتعلق بالهواء = 1).

الحموضة pKa

-9.0. هذا الثابت السلبي للغاية يدل على قوة حموضة كبيرة.

قدرة السعرات الحرارية

29.1 كيلو جول / مول.

مولان القياسية

198.7 كيلو جول / مول (298 كرونة).

الكون المولي القياسي

-36.3 كيلو جول / مول.

نقطة الاشتعال

غير قابلة للاشتعال.

تسمية

يجمع اسم "حمض الهيدروبروميك" بين حقيقتين: وجود الماء ، وهذا البروم يحتوي على تكافؤ -1 في المركب. في اللغة الإنجليزية ، يكون الأمر أكثر وضوحًا: حمض الهيدروبروميك ، حيث تشير البادئة "هيدرو" (أو هيدرو) إلى الماء ؛ على الرغم من أنه يمكن أن يشير أيضًا إلى الهيدروجين.

يحتوي البروم على تكافؤ -1 لأنه مرتبط بذرة الهيدروجين أقل كهربيًا منه ؛ ولكن إذا كانت مرتبطة أو تتفاعل مع ذرات الأكسجين ، فيمكن أن تحتوي على العديد من التكافؤ ، مثل: +2 ، +3 ، +5 و +7. مع H يمكن فقط اعتماد التكافؤ واحد ، وهذا هو السبب يضاف لاحقة -ico لاسمها.

في حين أن HBr (g) ، بروميد الهيدروجين ، لا مائي ؛ وهذا هو ، ليس لديها ماء. لذلك ، تم تسميته وفقًا لمعايير التسمية الأخرى ، المقابلة لتلك الخاصة بهاليدات الهيدروجين.

كيف يتم تشكيلها?

هناك عدة طرق اصطناعية لتحضير حمض الهيدروبروميك. البعض منهم:

مزيج من الهيدروجين والبروم في الماء

بدون وصف التفاصيل الفنية ، يمكن الحصول على هذا الحمض من المزيج المباشر من الهيدروجين والبروم في مفاعل مملوء بالماء.

H₂  +  ر₂  => HBr

بهذه الطريقة ، عندما يتشكل HBr ، يذوب في الماء ؛ يمكن أن يسحبه في التقطير ، لذلك يمكن استخراج المحاليل بتركيزات مختلفة. الهيدروجين غاز ، والبروم سائل محمر داكن.

الفوسفور تريبروميد

في عملية أكثر تفصيلا ، يتم خلط الرمل والفوسفور الأحمر المائي والبروم. يتم وضع مصائد المياه في حمامات الجليد لمنع HBr من الهروب وتشكيل ، بدلا من ذلك ، حمض الهيدروبروميك. ردود الفعل هي:

2P + 3Br₂  => 2PBr₃

PBR₃  +  3H₂O => 3HBr + H₃PO₃

ثاني أكسيد الكبريت والبروم

هناك طريقة أخرى لإعداده وهي تفاعل البروم مع ثاني أكسيد الكبريت في الماء:

ر₂  +  SW₂  +  2H₂O => 2HBr + H₂SW₄

هذا هو رد فعل الأكسدة والاختزال. ذا برا₂ أنه يقلل ، ويكسب الإلكترونات ، من خلال الربط مع الهيدروجين. بينما SO₂ يتأكسد ، ويفقد الإلكترونات ، عندما يشكل روابط تساهمية أكثر مع أكسجين آخر ، كما هو الحال في حمض الكبريتيك.

تطبيقات

تحضير البروميد

يمكن تحضير أملاح البروميد إذا تفاعل HBr (ac) مع هيدروكسيد فلز. على سبيل المثال ، يعتبر إنتاج بروميد الكالسيوم:

كاليفورنيا (أوهايو)₂ + 2HBr => CaBr₂ +  H₂O

مثال آخر على بروميد الصوديوم:

NaOH + HBr => NaBr + H₂O

وبالتالي ، يمكن تحضير العديد من البروميدات غير العضوية.

توليف هاليدات الألكيل

وماذا عن البروميدات العضوية؟ هذه مركبات برومينية: RBr أو ArBr.

الجفاف من الكحول

المواد الخام للحصول عليها يمكن أن تكون الكحول. عندما يتم البروتون بواسطة حموضة HBr ، فإنها تشكل ماء ، وهي مجموعة صادرة جيدة ، وبدلاً من ذلك يتم دمج الذرة الضخمة لـ Br ، والتي ستصبح مرتبطة بالتساهمي بالكربون:

ROH + HBr => RBr + H₂O

يتم إجراء هذا الجفاف عند درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية ، من أجل تسهيل تمزق رابطة R-OH₂⁺.

بالإضافة إلى الألكينات والألكينات

يمكن إضافة جزيء HBr من محلوله المائي إلى رابطة مزدوجة أو ثلاثية من ألكين أو ألكين:

R₂C = CR₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

يمكن الحصول على العديد من المنتجات ، ولكن في ظل ظروف بسيطة ، يتم تكوين المنتج أولاً حيث يرتبط البروم بكربون ثانوي أو ثلاثي أو رباعي (قاعدة ماركوفنيكوف).

تتداخل هذه الهاليدات في تخليق المركبات العضوية الأخرى ، ومدى استخدامها واسع للغاية. أيضًا ، يمكن استخدام بعضها في تصنيع أو تصميم أدوية جديدة.

شق أثيري

من الإيثرات ، يمكن الحصول على هاليدات ألكيل في وقت واحد ، يحمل كل منهما أحد السلاسل الجانبية R أو R 'للأثير الأولي R-O-R'. يحدث شيء مشابه لجفاف الكحول ، لكن آلية تفاعله مختلفة.

يمكن تخطيط التفاعل باستخدام المعادلة الكيميائية التالية:

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

ويصدر الماء أيضا.

الحفاز

الحموضة الخاصة به هي بحيث يمكن استخدامه كعامل مساعد فعال للحمض. بدلا من إضافة Br أنيون^- إلى التركيب الجزيئي ، يفتح الطريق أمام جزيء آخر للقيام بذلك.

مراجع

1. غراهام سولومونز تي. دبليو ، كريج بي فرايل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (10^عشر طبعة). وايلي بلس.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية (الطبعة السادسة). مولودية جراو هيل.
3. ستيفن هاردينجر. (2017). مسرد مصور للكيمياء العضوية: حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
4. ويكيبيديا. (2018). حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. بوب كيم. (2018). حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. المعهد الوطني للسلامة والنظافة في العمل. (2011). بروميد الهيدروجين [PDF]. تم الاسترجاع من: insht.es
7. PrepChem. (2016). إعداد حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: prepchem.com