HYDROIODIC ACID (HI): STRUKTUR, EGENSKAPER OCH ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2024

Den jodvätesyra är en vattenlösning av vätejodid som kännetecknas av dess höga surhet. En definition närmare kemisk terminologi och IUPAC är att det är en hydracid, vars kemiska formel är HI.

För att differentiera den från gasformiga vätejodidmolekyler betecknas HI (g) dock som HI (aq). Det är av detta skäl att det i kemiska ekvationer är viktigt att identifiera den medium eller fysiska fasen där reaktanterna och produkterna finns. Trots det är förvirring mellan vätejodid och hydrojodsyra vanligt.

Joner av hydrojodsyra. Källa: Gabriel Bolívar.

Om molekylerna som begås i sin identitet observeras kommer märkbara skillnader att finnas mellan HI (g) och HI (ac). I HI (g) finns det en HI-bindning; medan i HI (ac), de är faktiskt ett par av I ^- och H ₃ O ⁺ -joner interagera elektrostatiskt (övre bild).

Å andra sidan är HI (ac) en källa till HI (g), eftersom den första bereds genom att lösa den andra i vatten. På grund av detta kan HI inte användas i en kemisk ekvation för att även referera till hydrojodsyra. Hl är ett starkt reduktionsmedel och en utmärkt källa av I ^- joner i vattenhaltigt medium.

Struktur av hydrojodsyra

Hydrojodsyra består, som just förklarats, av en lösning av HI i vatten. Att vara i vatten, de HI molekylerna helt dissociera (stark elektrolyt), med ursprung I ^- och H ₃ O ⁺ -joner . Denna dissociation kan representeras av följande kemiska ekvation:

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

Vad skulle vara likvärdigt om det skulle skrivas som:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

HI (ac) avslöjar dock inte alls vad som har hänt med de gasformiga HI-molekylerna; det indikerar bara att de är i ett vattenhaltigt medium.

Därför, den sanna strukturen av Hl (ac) består av I ^- och H ₃ O ⁺ -joner omgivna av vattenmolekyler, hydratisera dem; ju mer koncentrerad hydrojodsyra, desto mindre är antalet oskyddade vattenmolekyler.

Kommersiellt är faktiskt koncentrationen av HI 48 till 57% i vatten; mer koncentrerad skulle motsvara att ha en syra som är för rykande (och ännu farligare).

I bilden, kan det ses att anjonen I ^- representeras av en lila sfär, och H ₃ O ⁺ med vita sfärer och en röd sfär, till syreatomen. H ₃ O ⁺ katjon har trigonal pyramid molekylär geometri (sett från ett högre plan i bilden).

Egenskaper

Fysisk beskrivning

Färglös vätska; men det kan uppvisa gulaktiga och bruna toner om det är i direkt kontakt med syre. Detta beror på att jag ^- joner hamna oxidera till molekylär jod, I ₂ . Om det finns en hel del jag _två , är det mer än troligt att trijodid anjon, I ₃ ^{- bildas} , som vänder lösningen brun.

Molekylär massa

127,91 g / mol.

Odör

Tunnland.

Densitet

Densiteten är 1,70 g / ml för 57% HI-lösning; eftersom densiteterna varierar beroende på de olika koncentrationerna av HI. Vid denna koncentration bildas en azeotrop (den destilleras som en enda substans och inte som en blandning) till vars relativa stabilitet det kan bero på dess kommersialisering över andra lösningar.

Kokpunkt

57% HI-azeotropen kokar vid 127 ° C vid ett tryck av 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Aciditet

Det är en extremt stark syra, så mycket att den är frätande för alla metaller och tyger; även för gummin.

Detta beror på att HI-bindningen är mycket svag, och den bryts lätt under jonisering i vatten. Dessutom, vätebindningar I ^- - HOH ₂ ⁺ är svaga, så finns det inget som stör H ₃ O ⁺ reagera med andra föreningar; det vill säga, H ₃ O ⁺ har blivit ”gratis”, som jag ^- som inte lockar sin motjon med för mycket kraft.

Reduktionsmedel

HI är ett kraftfullt reduktionsmedel vars huvudreaktionsprodukt är I ₂ .

Nomenklatur

Nomenklaturen för hydrojodsyra härrör från det faktum att jod "fungerar" med ett enda oxidationstillstånd: -1. Och samma namn indikerar att det har vatten i sin strukturformel. Detta är dess enda namn, eftersom det inte är en ren förening utan en lösning.

tillämpningar

Källa för jod i organiska och oorganiska synteser

HI är en utmärkt källa till I-joner ^- för oorganisk och organisk syntes, och är också ett kraftfullt reduktionsmedel. Till exempel, är dess 57% vattenhaltig lösning som används för syntes av alkyljodider (såsom CH ₃ CH ₂ I) från primära alkoholer. På liknande sätt kan en OH-grupp ersättas med en I.

Reduktionsmedel

Hydrojodsyra har använts för att reducera till exempel kolhydrater. Om glukos upplöst i denna syra upphettas, kommer den att förlora alla sina OH-grupper och erhålla kolväte n-hexan som en produkt.

Det har också använts för att minska de funktionella grupperna av grafenark, så att de kan funktionaliseras för elektroniska enheter.

Cativa process

Katalytiskt cykeldiagram för Cativa-processen. Källa: Ben Mills, HI används också för industriell produktion av ättiksyra med Cativa-processen. Detta består av en katalytisk cykel där karbonyleringen av metanol sker; det vill säga, en karbonylgrupp, C = O, introduceras till CH ₃ OH -molekylen för att omvandla den till syra CH ₃ COOH.

Steg

Processen börjar (1) med organo-iridiumkomplexet ^- , platt kvadratisk geometri. Denna förening "tar emot" metyljodid, CH ₃ I, produkten av försurning av CH ₃ OH med Hl vid 57%. Vatten produceras också i denna reaktion, och tack vare den erhålles äntligen ättiksyra, medan HI kan återvinnas i det sista steget.

I detta steg, både -CH ₃ och -I grupp gå med iridium metallcentrum (2), som bildar en oktaedrisk komplex med en facett som består av tre I-ligander. En av de iodes ändar upp på att ersättas av en kolmonoxidmolekyl CO, och nu (3) har octahedrerkomplexet en fasett bestående av tre CO-ligander.

Därefter sker en omlagring: -CH ₃ gruppen "släpper" från Ir och binder till den intilliggande CO (4) för att bilda en acetylgrupp, -COCH ₃ . Denna grupp frigörs från iridium komplex för att binda till jodid joner och ge CH ₃ COI, acetyl jodid. Här utvinns iridiumkatalysatorn, redo att delta i en annan katalytisk cykel.

Slutligen, CH ₃ COI undergår ett byte av I ^- genom en molekyl av H ₂ O, vars mekanism ändar upp frigöra Hl och ättiksyra.

Olagliga synteser

Reduktionsreaktion av efedrin med hydrojodsyra och röd fosfor till metamfetamin. Källa: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0-derivatarbete: materialvetenskap (samtal). Hydrojodsyra har använts för syntes av psykotropa ämnen som utnyttjar dess höga reduktionskraft. Till exempel kan du reducera efedrin (ett läkemedel för behandling av astma) i närvaro av röd fosfor till metamfetamin (toppbild).

Det kan ses att en substitution av OH-gruppen med I sker först, följt av en andra substitution med en H.

referenser

1. Wikipedia. (2019). Hydroiodic acid. Återställd från: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24 april 2017). Användningar av vätesyra. Sciencing. Återställd från: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hydriodic acid. Återställd från: alfa.com
4. National Center for Biotechnology Information. (2019). Hydriodic acid. PubChem-databas., CID = 24841. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrerad ordlista för organisk kemi: vätesyra. Återställdes från: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 maj 2013). Kolhydrater. Återställd från: 2.chemistry.msu.edu
7. I Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Minskad grafenoxid genom kemisk grafitisering. DOI: 10.1038 / ncomms1067.