Йодоводород
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Йодоводород | |
| Систематическое название ИЮПАК Йодан | |
| Другие имена Иодоводородная кислота (водный раствор) Гидрид йода | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ЧЭБИ | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.030.087 |
| Номер ЕС |
|
| КЕГГ | |
ПабХим CID | |
| номер РТЭКС |
|
| НЕКОТОРЫЙ | |
| Число | 1787 2197 |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| ПРИВЕТ | |
| Молярная масса | 127.912 g·mol −1 |
| Появление | Бесцветный газ |
| Запах | едкий |
| Плотность | 2,85 г/мл (-47 °С) |
| Температура плавления | -50,80 ° C (-59,44 ° F; 222,35 К) |
| Точка кипения | -35,36 ° C (-31,65 ° F; 237,79 К) |
| примерно 245 г/100 мл | |
| Кислотность ( pKa ) | −10 (в воде, оценка); [1] −9.5 (±1.0) [2] 2,8 (в ацетонитриле) [3] |
| Конъюгатная кислота | Йодоний |
| Сопряженная база | Йод |
Показатель преломления ( n D ) | 1,466 (16 °С) [4] |
| Структура | |
| Конечная остановка | |
| 0,38 Д | |
| Термохимия [4] | |
Теплоемкость ( С ) | 29,2 Дж·моль −1 ·К −1 |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | 206,6 Дж·моль −1 ·К −1 |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | 26,5 кДж·моль −1 |
Свободная энергия Гиббса (Δ f G ⦵ ) | 1,7 кДж·моль −1 |
Энтальпия плавления (Δ f H ⦵ фу ) | 2,87 кДж·моль −1 |
Энтальпия испарения (Δ f H vap ) | 17,36 кДж·моль −1 |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности | Токсичный, коррозионный, вредный и раздражающий |
| СГС Маркировка : | |
  | |
| Опасность | |
| Х302 , Х314 | |
| P260 , P264 , P280 , P301+P330+P331 , P303+P361+P353 , P304+P340 , P305+P351+P338 , P310 , P321 , P363 , P405 , P501 | |
| NFPA 704 (огненный алмаз) | |
| точка возгорания | Невоспламеняющийся |
| Летальная доза или концентрация (LD, LC): | |
ЛД 50 ( средняя доза ) | 345 мг/кг (крыса, перорально) [5] |
| Паспорт безопасности (SDS) | йодистый водород |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | фтороводород Хлороводород Бромистый водород Астатид водорода |
| Страница дополнительных данных | |
| Йодоводород (страница данных) | |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Йодоводород (HI) представляет собой двухатомную молекулу и галогеноводород . Водные растворы HI известны как иодистоводородная кислота или иодистоводородная кислота, сильная кислота . Однако йодистый водород и иодистоводородная кислота отличаются тем, что первый представляет собой газ при стандартных условиях, тогда как другой представляет собой водный раствор газа . Они взаимоконвертируемы. HI используется в органическом и неорганическом синтезе как один из основных источников йода и как восстановитель .
Свойства йодоводорода
[ редактировать ]HI — бесцветный газ, который реагирует с кислородом с образованием воды и йода. При влажном воздухе HI дает туман (или пары) иодистоводородной кислоты. Он исключительно растворим в воде, образуя иодоводородную кислоту. Один литр воды растворяет 425 литров газа HI, причем наиболее концентрированный раствор содержит только четыре молекулы воды на молекулу HI. [6]
Иодоводородная кислота
[ редактировать ]Иодоводородная кислота — это не чистый йодоводород, а смесь, содержащая его. Коммерческая «концентрированная» иодистоводородная кислота обычно содержит 48–57% HI по массе. Раствор образует азеотроп , кипящий при 127 °С, с 57% HI, 43% воды. Высокая кислотность вызвана распределением ионного заряда по аниону. Радиус иона йодида намного больше, чем у других распространенных галогенидов , что приводит к тому, что отрицательный заряд рассеивается в большом пространстве. Напротив, ион хлорида намного меньше, а это означает, что его отрицательный заряд более сконцентрирован, что приводит к более сильному взаимодействию между протоном и ионом хлорида. Этот более слабый H + ···Я − Взаимодействие в HI облегчает диссоциацию протона от аниона и является причиной того, что HI является самой сильной кислотой из гидрогалогенидов.
- HI (г) + H 2 O (ж) → H 3 O + (вод) + я − (водн.) К а ≈ 10 10
- HBr (г) + H 2 O (ж) → H 3 O + (вод) + Бр − (водн.) К а ≈ 10 9
- HCl (г) + H 2 O (ж) → H 3 O + (водный раствор) + Cl − (водн.) К а ≈ 10 6
Синтез
[ редактировать ]Промышленное получение HI включает реакцию I 2 с гидразином , при которой также образуется газообразный азот : [7]
- 2 И 2 + Н 2 Ч 4 → 4 ХИ + Н 2
При проведении в воде HI необходимо перегонять .
HI также можно перегнать из раствора NaI или другого йодида щелочного металла в концентрированной фосфорной кислоте (обратите внимание, что концентрированная серная кислота не подходит для подкисления йодидов, так как она окисляет йодид до элементарного йода).
Другой способ получения HI — барботирование пара сероводорода через водный раствор йода с образованием иодистоводородной кислоты (которая перегоняется) и элементарной серы (ее фильтруют): [8]
- Ч 2 С + Я 2 → 2 ХИ + С
Кроме того, HI можно получить простым объединением H 2 и I 2 : это обратимая реакция (с использованием условий 250°C).
- Ч 2 + Я 2 → 2 HI
Этот метод обычно используется для получения образцов высокой чистоты.
Многие годы считалось, что эта реакция представляет собой простую бимолекулярную реакцию между молекулами H 2 и I 2 . Однако при облучении смеси газов длиной волны света, равной энергии диссоциации I 2 , около 578 нм, скорость значительно возрастает. Это подтверждает механизм, согласно которому I 2 сначала диссоциирует на 2 атома йода, каждый из которых прикрепляется к стороне молекулы H 2 и разрывает связь H-H : [9]
- H 2 + I 2 + ( излучение 578 нм) → H 2 + 2I → I···H···H···I → 2HI
лаборатории другой метод включает PI 3 В , йодного аналога PBr гидролиз 3 . В этом методе I 2 реагирует с фосфором с образованием трииодида фосфора , который затем реагирует с водой с образованием HI и фосфористой кислоты :
- 3 I 2 + 2 P + 6 H 2 O → 2 PI 3 + 6 H 2 O → 6 HI + 2 H 3 PO 3
Ключевые реакции и приложения
[ редактировать ]Растворы йодоводорода легко окисляются воздухом:
- 4 HI + O 2 → 2 H 2 O + 2 I 2
- ПРИВ + Я 2 ⇌ ПРИВ 3 [10]
HI 3 имеет темно-коричневый цвет, из-за чего выдержанные растворы HI часто кажутся темно-коричневыми.
Подобно HBr и HCl, HI присоединяется к алкенам : [11]
- HI + H 2 C=CH 2 → H 3 CCH 2 I
HI также используется в органической химии для превращения первичных спиртов в алкилйодиды . [12] Эта реакция представляет собой замену S N 2 , при которой иодид-ион замещает «активированную» гидроксильную группу (воду):
HI предпочтительнее других галогеноводородов, поскольку иодид-ион является гораздо лучшим нуклеофилом, чем бромид или хлорид, поэтому реакция может протекать с разумной скоростью без особого нагрева. Эта реакция протекает также для вторичных и третичных спиртов, но замещение происходит по пути S N 1.
HI (или HBr ) также можно использовать для расщепления простых эфиров на алкилйодиды и спирты по реакции, аналогичной замещению спиртов. Этот тип расщепления важен, поскольку его можно использовать для преобразования химически стабильного [12] и инертный эфир в более реакционноспособные виды. В этом примере диэтиловый эфир расщепляется на этанол и йодэтан:
Реакция является региоселективной , поскольку йодид имеет тенденцию атаковать менее стерически затрудненный углерод эфира. Если использовать избыток HI, спирт, образующийся в этой реакции, будет превращаться во 2-й эквивалент алкилйодида, как при превращении первичных спиртов в алкилйодиды.
На HI распространяются те же рекомендации Марковникова и антимарковниковцев, что и на HCl и HBr.
Несмотря на то, что HI является суровым по современным стандартам, на ранних этапах истории органической химии он обычно использовался в качестве восстановителя. Химики XIX века пытались получить циклогексан путем HI-восстановления бензола при высоких температурах, но вместо этого выделили продукт перегруппировки — метилциклопентан ( см. статью о циклогексане ). Как впервые сообщил Килиани, [13] Восстановление сахаров и других полиолов иодоводородной кислотой приводит к восстановительному расщеплению нескольких или даже всех гидроксигрупп, хотя часто с плохим выходом и/или воспроизводимостью. [14] В случае бензиловых спиртов и спиртов с α-карбонильными группами восстановление HI может обеспечить синтетически полезные выходы соответствующего углеводородного продукта ( ROH + 2HI → RH + H 2 O + I 2 ). [11] Этот процесс можно сделать каталитическим в HI, используя красный фосфор для восстановления образующегося I 2 . [15]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Белл, Р.П. Протон в химии . 2-е изд., Издательство Корнельского университета, Итака, Нью-Йорк, 1973 .
- ^ Труммал, А.; Липпинг, Л.; Кальюранд, И.; Коппель, Айова; Лейто, И. «Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде» J. Phys. хим. А. 2016 , 120 , 3663-3669. doi : 10.1021/acs.jpca.6b02253
- ^ Книга, Э.; Каупмеес, К.; Овсянников Г.; Драм, А.; Хантер, А.; Сааме, Дж.; Коппель, И.; Кальюранд, И.; Липпинг, Л.; Родима, Т.; Пиль, В.; Коппель, Айова; Лейто, И. «Кислотность сильных нейтральных кислот Бренстеда в различных средах». Дж. Физ. Орг. Хим . 2013 , 26 , 162-170. дои : 10.1002/poc.2946
- ^ Перейти обратно: а б CRC справочник по химии и физике: готовый справочник химических и физических данных . Уильям М. Хейнс, Дэвид Р. Лид, Томас Дж. Бруно (2016–2017, 97-е изд.). Бока-Ратон, Флорида. 2016. ISBN 978-1-4987-5428-6 . OCLC 930681942 .
{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ Йодоводород: токсичность
- ^ Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. «Неорганическая химия» Academic Press: Сан-Диего, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Гринвуд, Н. Н. и А. Эрншоу. Химия элементов . 2-е изд. Оксфорд: Баттерворт-Хейнеман. стр 809–815. 1997.
- ^ Жозеф Луи Гей-Люссак (1815), «Мемуары о йоде», Анналы философии , 5 : 101
- ^ Холлеман, А.Ф. Виберг, Э. Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. п. 371, 432–433. 2001.
- ^ Магнусон, Дж.А.; Вулфенден, Дж. Х. (1 декабря 1956 г.). «Трийодид водорода» . Журнал физической химии . 60 (12): 1665–1666. дои : 10.1021/j150546a021 . Проверено 26 мая 2022 г.
- ^ Перейти обратно: а б Бретон, Г.В., П.Дж. Кропп, П.Дж.; Харви, Р.Г. «Йодид водорода» в Энциклопедии реагентов для органического синтеза (под ред.: Л. Пакетт), 2004 г., J. Wiley & Sons, Нью-Йорк. дои : 10.1002/047084289X .
- ^ Перейти обратно: а б Брюс, Паула Юрканис. Органическая химия 4-е изд. Прентис Холл: Аппер-Сэддл-Ривер, Нью-Джерси, 2003 г., стр. 438–439, 452.
- ^ Килиани, Генрих (1 января 1886 г.). «О строении декстрозокарбоновой кислоты» . Отчеты Немецкого химического общества . 19 (1): 1128–1130. дои : 10.1002/cber.188601901251 . ISSN 1099-0682 .
- ^ Перлин, А.С.; Первс, CB (1 марта 1953 г.). «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 .
- ^ Добмайер, Майкл; Херрманн, Йозеф М; Ленуар, Дитер; Кениг, Буркхард (2 марта 2012 г.). «Восстановление бензиловых спиртов и α-гидроксикарбонильных соединений иодоводородной кислотой в двухфазной реакционной среде» . Журнал органической химии Байльштейна . 8 (1): 330–336. дои : 10.3762/bjoc.8.36 . ПМК 3302097 . ПМИД 22423302 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|