Йодоводород - Википедия - Hydrogen iodide

Йодистый водород
Йодистый водород
Йодистый водород
Имена
Название ИЮПАК
Йодан
Другие имена
Йодоводородная кислота (водный раствор)
Гидрид йода
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
ECHA InfoCard100.030.087 Отредактируйте это в Викиданных
Номер RTECS
  • MW3760000
UNII
Характеристики
ЧАСя
Молярная масса127,904 г / моль
ВнешностьБесцветный газ
Плотность2,85 г / мл (-47 ° С)
Температура плавления -50,80 ° С (-59,44 ° F, 222,35 К)
Точка кипения -35,36 ° С (-31,65 ° F, 237,79 К)
примерно 245 г / 100 мл
Кислотность (пKа)-10 (в воде, оценка);[1] -9.5 (±1.0) [2]

2,8 (в ацетонитриле)[3]

Конъюгированная кислотаЙодоний
Основание конъюгатаЙодид
Структура
Терминус
0.38 D
Опасности
Главный опасностиТоксичный, едкий, вредный и раздражающий
Паспорт безопасностиВидеть: страница данных
йодистый водород
йодистоводородная кислота
R-фразы (устарело)R20, R21, R22, R35
S-фразы (устарело)S7, S9, S26, S45
NFPA 704 (огненный алмаз)
точка возгоранияНегорючий
Родственные соединения
Другой анионы
Фтористый водород
Хлористый водород
Бромистый водород
Водородный астатид
Страница дополнительных данных
Показатель преломления (п),
Диэлектрическая постоянная (εр), так далее.
Термодинамический
данные
Фазовое поведение
твердое тело – жидкость – газ
УФ, ИК, ЯМР, РС
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Йодистый водород (ЧАСя) это двухатомная молекула и галогенид водорода. Водные растворы HI известны как йодистоводородная кислота или же иодоводородная кислота, а сильная кислота. Однако йодоводород и йодистоводородная кислота отличаются тем, что первый представляет собой газ при стандартных условиях, а другой - водный раствор газа. Они взаимозаменяемы. HI используется в органический и неорганический синтез как один из основных источников йод и как Восстановитель.

Свойства иодистого водорода

HI - это газ пенос, который реагирует с кислородом с образованием воды и йода. Один литр воды растворяет 425 литров HI, наиболее концентрированный раствор, содержащий только четыре молекулы воды на молекулу HI.[4]

Йодистоводородная кислота

Йодоводородная кислота - это не чистый йодоводород, а смесь, содержащая его. Коммерческая «концентрированная» иодистоводородная кислота обычно содержит 48–57% HI по массе. Решение образует азеотроп кипение при 127 ° C с 57% HI, 43% воды. Высокая кислотность вызвана распределением ионного заряда по аниону. В йодид Радиус иона намного больше, чем у других распространенных галогенидов, что приводит к тому, что отрицательный заряд рассеивается по большому пространству. Напротив, ион хлорида намного меньше, что означает, что его отрицательный заряд более сконцентрирован, что приводит к более сильному взаимодействию между протон и хлорид-ион. Этот более слабый H+···Я− взаимодействие в HI способствует диссоциация протона от аниона и является причиной того, что HI является сильнейший кислоты гидрогалогенидов.

HI (г) + ЧАС
2О(l) → ЧАС
3О+
(водн.) + I−(водн.)Kа ≈ 1010
HBr (г) + ЧАС
2О(l) → ЧАС
3О+
(водн.) + Br−(водн.)Kа ≈ 109
HCl (г) + ЧАС
2О(l) → ЧАС
3О+
(водн.) + Cl−(водн.)Kа ≈ 106

Синтез

Промышленное получение HI включает реакцию I2 с гидразин, что также дает азот газ:[5]

2 я2 + N
2ЧАС
4 → 4 HI + N
2

При выполнении в воде HI должен быть дистиллированный.

HI также можно перегонять из раствора NaI или другой йодид щелочного металла в концентрированном фосфорная кислота (обратите внимание, что концентрированный серная кислота не подходит для подкисления йодидов, так как он окисляет йодид до элементарного йода).

Другой способ приготовления HI - это кипячение сероводород пар через водный раствор йода, образуя иодистоводородную кислоту (которая перегоняется) и элементарную серу (она фильтруется):[6]

ЧАС2S + I2 → 2 HI + S

Кроме того, HI можно получить, просто комбинируя H2 и я2:

ЧАС2 + Я2 → 2 HI

Этот метод обычно используется для получения образцов высокой чистоты.

Многие годы считалось, что эта реакция включает простую бимолекулярную реакцию между молекулами H2 и я2. Однако, когда смесь газов облучается с длиной волны света, равной энергия диссоциации я2, около 578 нм, скорость значительно увеличивается. Это поддерживает механизм, посредством которого я2 сначала диссоциирует на 2 атома йода, каждый из которых присоединяется к стороне H2 молекула и сломать Связь H − H:[7]

В лаборатории другой метод включает гидролиз из ЧИСЛО ПИ3, йодный эквивалент PBr3. В этом методе я2 реагирует с фосфор создавать трииодид фосфора, который затем реагирует с водой с образованием HI и фосфористая кислота:

3 я2 + 2 П + 6 ЧАС
2О → 2 PI3 + 6 ЧАС
2О → 6 HI + 2 H3PO3

Ключевые реакции и приложения

Растворы йодистого водорода легко окисляются воздухом:

4 HI + O2 → 2 ЧАС
2О + 2 я2
HI + I2 → Привет3

ЗДРАВСТВУЙ
3 имеет темно-коричневый цвет, поэтому выдержанные растворы HI часто выглядят темно-коричневыми.

Подобно HBr и HCl, HI добавляет алкены:[8]

HI + H2C = CH2 → ЧАС
3CCH
2я

HI также используется в органической химии для преобразования первичные спирты в алкилгалогениды.[9] Эта реакция является SN2 замены, в котором иодид-ион заменяет «активированную» гидроксильную группу (воду):

HIsubstitution.gif

HI предпочтительнее других галогенидов водорода, потому что иодид-ион является гораздо лучшим нуклеофилом, чем бромид или хлорид, поэтому реакция может протекать с разумной скоростью без значительного нагревания. Эта реакция также происходит для вторичных и третичных спиртов, но замещение происходит через SN1 путь.

HI (или HBr) также можно использовать для расщепления эфиры на алкилйодиды и спирты по реакции, аналогичной замещению спиртов. Этот тип расщепления важен, поскольку его можно использовать для превращения химически стабильного[9] и инертный эфир в более реактивные частицы. В этом примере диэтиловый эфир расщепляется на этанол и йодэтан:

DEEcleavage.gif

Реакция региоселективная, так как йодид имеет тенденцию атаковать менее стерически затрудненный эфир углерода.

HI подлежит тому же Марковников и антимарковниковские рекомендации как HCl и HBr.

Несмотря на суровость по современным стандартам, HI обычно использовался в качестве восстановителя на ранних этапах истории органической химии. Химики в XIX веке пытались получить циклогексан восстановлением бензола HI при высоких температурах, но вместо этого выделили перегруппированный продукт, метилциклопентан (см. статью о циклогексан ). Как впервые сообщил Килиани,[10] Восстановление сахаров и других полиолов йодоводородной кислотой приводит к восстановительному расщеплению нескольких или даже всех гидроксильных групп, хотя часто с плохим выходом и / или воспроизводимостью.[11] В случае бензиловых спиртов и спиртов с α-карбонильными группами восстановление с помощью HI может обеспечить синтетически полезные выходы соответствующего углеводородного продукта (ROH + 2HI → RH + ЧАС
2О + Я2).[8] Этот процесс можно сделать каталитическим в HI, используя красный фосфор для восстановления образовавшегося I2.[12]

Рекомендации

  1. ^ Белл, Р. Протон в химии. 2-е изд., Издательство Корнельского университета, Итака, Нью-Йорк, 1973.
  2. ^ Trummal, A .; Губа, L .; Кальюранд, I .; Koppel, I.A .; Лейто, И. "Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде" J. Phys. Chem. А. 2016, 120, 3663-3669. Дои:10.1021 / acs.jpca.6b02253
  3. ^ Raamat, E .; Kaupmees, K .; Овсянников, Г .; Trummal, A .; Kütt, A .; Saame, J .; Koppel, I .; Кальюранд, I .; Губа, L .; Родима, Т .; Pihl, V .; Koppel, I.A .; Лейто, И. "Кислотности сильных нейтральных кислот Бренстеда в различных средах". J. Phys. Орг. Chem. 2013, 26, 162-170. Дои:10.1002 / poc.2946
  4. ^ Холлеман, А. Ф .; Виберг, Э. "Неорганическая химия" Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN  0-12-352651-5.
  5. ^ Гринвуд, Н. Н. и А. Эрншоу. Химия элементов. 2-е изд. Оксфорд: Баттерворт-Хейнеман. с. 809–815. 1997 г.
  6. ^ Жозеф Луи Гей-Люссак (1815), «Воспоминания о йоде», Анналы философии, 5: 101
  7. ^ Холлеман, А.Ф. Виберг, Э. Неорганическая химия. Сан-Диего: Academic Press. п. 371, 432–433. 2001 г.
  8. ^ а б Бретон, Г. В., П. Дж. Кропп, П. Дж .; Харви, Р. Г. «Йодистый водород» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (Эд: Л. Пакетт) 2004, J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. Дои:10.1002 / 047084289X.
  9. ^ а б Брюс, Паула Юрканис. Органическая химия 4-е изд. Prentice Hall: Upper Saddle River, N.J, 2003, стр. 438–439, 452.
  10. ^ Килиани, Генрих (1886-01-01). "Ueber die Construction der Dextrosecarbonsäure". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 19 (1): 1128–1130. Дои:10.1002 / cber.188601901251. ISSN  1099-0682.
  11. ^ Perlin, A. S .; Первес, К. Б. (1953-03-01). «Восстановление Килиани циангидринов глюкозы и фруктозы до соответствующих гептановых кислот и лактонов». Канадский химический журнал. 31 (3): 227–236. Дои:10.1139 / v53-033. ISSN  0008-4042.
  12. ^ Добмайер, Майкл; Herrmann, Josef M; Ленуар, Дитер; Кениг, Буркхард (2012-03-02). «Восстановление бензиловых спиртов и α-гидроксикарбонильных соединений йодоводородной кислотой в двухфазной реакционной среде». Журнал органической химии Бейльштейна. 8 (1): 330–336. Дои:10.3762 / bjoc.8.36. ЧВК  3302097. PMID  22423302.
  • Nishikata, E., T .; Исии и Т. Охта. «Вязкости водных растворов соляной кислоты, а также плотности и вязкости водных растворов иодистоводородной кислоты». J. Chem. Англ. Данные. 26. 254-256. 1981.

внешняя ссылка