HYDROIODIC ACID (HI): STRUKTUR, EGENSKAPER OG BRUKSOMRÅDER - KJEMI - 2026

Den hydrojodsyre er en vandig løsning av hydrogen-jodid, som er kjennetegnet ved sin høye surhet. En definisjon nærmere kjemisk terminologi og IUPAC, er at det er en hydracid, hvis kjemiske formel er HI.

For å skille det fra gassformige hydrogenjodidmolekyler betegnes imidlertid HI (g) som HI (aq). Det er av denne grunn at det i kjemiske ligninger er viktig å identifisere den medium eller fysiske fasen som reaktantene og produktene er i. Likevel er forvirring mellom hydrogenjodid og hydrojodsyre vanlig.

Joner med hydrojodinsyre. Kilde: Gabriel Bolívar.

Hvis molekylene begått i deres identitet blir observert, vil det bli merkbare forskjeller mellom HI (g) og HI (ac). I HI (g) er det en HI-binding; mens i HI (ac), de er faktisk et par I ^- og H ₃ O ⁺ -ioner samvirker elektrostatisk (øverste bilde).

På den annen side er HI (ac) en kilde til HI (g), siden den første tilberedes ved å løse den andre opp i vann. På grunn av dette, med mindre det er i en kjemisk ligning, kan HI også brukes til å referere til hydrojodsyre. HI er et sterkt reduksjonsmiddel og en utmerket kilde til I ^- ioner i vandig medium.

Struktur av hydrojodinsyre

Hydroiodic acid, som nettopp forklart, består av en løsning av HI i vann. Å være i vann, HI molekylene fullstendig dissosierer (sterk elektrolytt), med opprinnelse i I ^- og H ₃ O ⁺ -ioner . Denne dissosiasjonen kan være representert ved følgende kjemiske ligning:

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

Hva ville være likeverdig hvis det ble skrevet som:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Imidlertid avslører HI (ac) overhode ikke hva som har skjedd med de gassformige HI-molekylene; det indikerer bare at de er i et vandig medium.

Derfor er den virkelige strukturen av HI (ac) består av I ^- og H ₃ O ⁺ -ioner som er omgitt av vannmolekyler, hydra dem; jo mer konsentrert hydrojodsyre, jo mindre er antallet av ubeskyttede vannmolekyler.

Kommersielt er faktisk konsentrasjonen av HI 48 til 57% i vann; mer konsentrert vil være ekvivalent med å ha en syre som er for rykende (og enda farligere).

På bildet kan det sees at anionen I ^- er representert av en lilla sfære, og H ₃ O ⁺ med hvite kuler og en rød sfære, for oksygenatom. H ₃ O ⁺ -kationen har trigonal pyramide-molekylær geometri (sett fra et høyere plan i bildet).

Egenskaper

Fysisk beskrivelse

Fargeløs væske; men det kan ha gulaktige og brune toner hvis det er i direkte kontakt med oksygen. Dette fordi I ^- ionene ender med å oksidere til molekylært jod, I ₂ . Hvis det er mye I ₂ , er det mer enn sannsynlig at triiodidanionen, I ₃ ^{- dannes} , noe som gjør løsningen brun.

Molekylmasse

127,91 g / mol.

lukt

Acre.

tetthet

Tettheten er 1,70 g / ml for 57% HI-løsning; siden densitetene varierer avhengig av de forskjellige konsentrasjonene av HI. Ved denne konsentrasjonen dannes en azeotrop (den destilleres som et enkelt stoff og ikke som en blanding), hvis relative stabilitet kan skyldes dens kommersialisering over andre løsninger.

Kokepunkt

57% HI-azeotropen koker ved 127 ° C ved et trykk på 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

surhet

Det er en ekstremt sterk syre, så mye at den er etsende for alle metaller og stoffer; selv for gummi.

Dette er fordi HI-bindingen er veldig svak, og den brytes lett under ionisering i vann. Videre hydrogenbindinger I ^- - HOH ₂ ⁺ er svak, slik at det ikke er noe å forstyrre H ₃ O ⁺ reagere med andre forbindelser; det vil si at H ₃ O ⁺ har blitt "fri", som jeg ^- som ikke tiltrekker sin motion med for mye kraft.

Reduksjonsmiddel

HI er et kraftig reduksjonsmiddel, hvis hovedreaksjonsprodukt er I ₂ .

nomenklatur

Nomenklaturen for hydrojodsyre stammer fra det faktum at jod "fungerer" med en enkelt oksydasjonstilstand: -1. Og det samme navnet indikerer at det har vann i sin strukturformel. Dette er det eneste navnet, siden det ikke er en ren forbindelse, men en løsning.

applikasjoner

Kilde av jod i organiske og uorganiske synteser

HI er en utmerket kilde til I-ioner ^- for uorganisk og organisk syntese, og er også et kraftig reduksjonsmiddel. For eksempel er den 57% vandige oppløsning som brukes for syntese av alkyljodider (såsom CH ₃ CH ₂ I) fra primære alkoholer. På samme måte kan en OH-gruppe erstattes med en I.

Reduksjonsmiddel

Hydroiodic acid har blitt brukt for å redusere for eksempel karbohydrater. Hvis glukose oppløst i denne syren blir oppvarmet, vil den miste alle sine OH-grupper, og oppnå hydrokarbon-n-heksan som et produkt.

Det har også blitt brukt for å redusere de funksjonelle gruppene av grafenark, slik at de kan funksjonaliseres for elektroniske enheter.

Cativa-prosess

Katalytisk syklusdiagram for Cativa-prosessen. Kilde: Ben Mills. HI brukes også til industriell produksjon av eddiksyre ved å bruke Cativa-prosessen. Dette består av en katalytisk syklus hvor karbonylering av metanol skjer; det vil si, en karbonylgruppe, C = O, innføres i CH ₃ OH -molekylet for å omdanne den til syre CH ₃ COOH.

Steps

Prosessen begynner (1) med organo-iridiumkomplekset ^- , flat square geometry. Denne forbindelse "mottar" metyljodid, CH ₃ I, produkt av surgjøring av CH ₃ OH med HI ved 57%. Vann produseres også i denne reaksjonen, og takket være den oppnås endelig eddiksyre, mens HI kan gjenvinnes i siste trinn.

I dette trinn, både -CH ₃ og -I gruppe slutte seg til iridium metallsenteret (2), og danner et oktaedrisk kompleks med en fasett består av tre I-ligandene. Ett av iodes ender opp med å bli erstattet med et karbonmonoksid-molekyl , CO; og nå (3) har oktaedralskomplekset en fasit sammensatt av tre CO-ligander.

Deretter oppstår en omorganisering: –CH _3- gruppen "slipper" fra Ir og binder seg til den tilstøtende CO (4) for å danne en acetylgruppe, -COCH ₃ . Denne gruppen er frigjort fra iridium komplekset for å binde til jodid-ioner og gi CH ₃ COI, acetyljodid. Her utvinnes iridiumkatalysatoren, klar til å delta i en annen katalytisk syklus.

Til slutt, CH ₃ gjennomgår COI en substitusjon av I ^- med et molekyl av H ₂ O, hvis mekanisme ender opp med å frigjøre HI og eddiksyre.

Ulovlige synteser

Reduksjonsreaksjon av efedrin med hydrojodsyre og rød fosfor til metamfetamin. Kilde: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0 derivatarbeid: materialscientist (talk). Hydroiodic acid har blitt brukt til syntese av psykotrope stoffer ved å dra nytte av sin høye reduksjonsevne. For eksempel kan du redusere efedrin (et legemiddel for behandling av astma) i nærvær av rød fosfor, til metamfetamin (toppbilde).

Det kan sees at en substitusjon av OH-gruppen med I skjer først, etterfulgt av en andre substitusjon med en H.

referanser

1. Wikipedia. (2019). Hydroiodic acid. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24. april 2017). Bruken av hydriodic acid. Sciencing. Gjenopprettet fra: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hydriodic acid. Gjenopprettet fra: alfa.com
4. Nasjonalt senter for informasjon om bioteknologi. (2019). Hydriodic acid. PubChem Database., CID = 24841. Gjenopprettet fra: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrert ordliste for organisk kjemi: Hydroiodic acid. Gjenopprettet fra: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5. mai 2013). Karbohydrater. Gjenopprettet fra: 2.chemistry.msu.edu
7. I Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Redusert grafenoksyd ved kjemisk grafitisering. DOI: 10.1038 / ncomms1067.