BROMWASSERSTOFFSÄURE (HBR): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN, BILDUNG - CHEMIE - 2025

Die Bromwasserstoffsäure ist eine anorganische Verbindung und die wässrige Lösung eines Gases namens Bromwasserstoff. Seine chemische Formel lautet HBr und kann auf verschiedene äquivalente Weise betrachtet werden: als molekulares Hydrid oder als Halogenwasserstoff in Wasser; das heißt, ein Hydracid.

In chemischen Gleichungen sollte es als HBr (ac) geschrieben werden, was darauf hinweist, dass es sich um die Bromwasserstoffsäure und nicht um das Gas handelt. Diese Säure ist eine der stärksten bekannten, noch mehr als Salzsäure, HCl. Die Erklärung dafür liegt in der Natur seiner kovalenten Bindung.

Quelle: KES47 über Wikipedia

Warum ist HBr eine so starke Säure und noch mehr in Wasser gelöst? Weil die kovalente H-Br-Bindung aufgrund der schlechten Überlappung der 1s-Orbitale von H und 4p von Br sehr schwach ist.

Dies ist nicht überraschend, wenn Sie sich das obere Bild genau ansehen, in dem das Bromatom (braun) deutlich größer ist als das Wasserstoffatom (weiß).

Folglich führt jede Störung dazu, dass die H-Br-Bindung bricht und das H ⁺ -Ion freigesetzt wird . Bromwasserstoffsäure ist also eine Brönsted-Säure, da sie Protonen oder Wasserstoffionen überträgt. Seine Stärke ist derart, dass es bei der Synthese verschiedener organobromierter Verbindungen (wie 1-Bromethan, CH ₃ CH ₂ Br) verwendet wird.

Bromwasserstoffsäure ist nach Hydroiod HI eines der stärksten und nützlichsten Hydracide für den Aufschluss bestimmter fester Proben.

Struktur der Bromwasserstoffsäure

Das Bild zeigt die Struktur von H-Br, dessen Eigenschaften und Eigenschaften, auch die eines Gases, eng mit seinen wässrigen Lösungen zusammenhängen. Aus diesem Grund gibt es einen Punkt, an dem Unklarheiten darüber bestehen, auf welche der beiden Verbindungen Bezug genommen wird: HBr oder HBr (ac).

Die Struktur von HBr (ac) unterscheidet sich von der von HBr, da jetzt die Wassermoleküle dieses zweiatomige Molekül lösen. Wenn es nahe genug ist, wird das H ⁺ auf ein Molekül von H ₂ O übertragen, wie durch die folgende chemische Gleichung angezeigt:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

Somit besteht die Struktur der Bromwasserstoffsäure aus Br ^- und H ₃ O ⁺ -Ionen, die elektrostatisch interagieren. Jetzt ist es ein wenig anders als die kovalente Bindung von H-Br.

Seine große Säure beruht auf der Tatsache, dass das sperrige Br ^- Anion kaum mit dem H ₃ O ⁺ interagieren kann , ohne verhindern zu können, dass es das H ⁺ auf eine andere umgebende chemische Spezies überträgt .

Säure

Zum Beispiel können Cl ^- und F ^- obwohl sie keine kovalenten Bindungen mit H ₃ O ^{+ bilden} , durch andere intermolekulare Kräfte wie Wasserstoffbrücken (die nur F ^- akzeptieren kann) interagieren . Wasserstoffbrücken F ^- -H-OH ₂ ⁺ "behindern" die Spende von H ⁺ .

Aus diesem Grund ist Flusssäure HF eine schwächere Säure in Wasser als Bromwasserstoffsäure; da die ionischen Wechselwirkungen Br ^- H ₃ O ⁺ den Transfer von H ⁺ nicht beeinflussen .

Obwohl Wasser in HBr (aq) vorhanden ist, ähnelt sein Verhalten letztendlich dem der Betrachtung eines H-Br-Moleküls; das heißt, ein H ⁺ wird von HBr oder Br ^- H ₃ O ^{+ übertragen} .

Physikalische und chemische Eigenschaften

Molekularformel

HBr.

Molekulargewicht

80,972 g / mol. Beachten Sie, dass, wie im vorherigen Abschnitt erwähnt, nur das HBr und nicht das Wassermolekül berücksichtigt wird. Wenn das Molekulargewicht aus der Formel Br ^- H ₃ O ⁺ entnommen würde, hätte es einen Wert von ungefähr 99 g / mol.

Aussehen

Farblose oder hellgelbe Flüssigkeit, die von der Konzentration des gelösten HBr abhängt. Je gelber es ist, desto konzentrierter und gefährlicher wird es.

Geruch

Beißend, irritierend.

Geruchsschwelle

6,67 mg / m ³ .

Dichte

1,49 g / cm ³ (48% w / w wässrige Lösung). Dieser Wert sowie die Werte für den Schmelz- und Siedepunkt hängen von der Menge des im Wasser gelösten HBr ab.

Schmelzpunkt

-11ºC (12ºF, 393ºK) (49 Gew .-% wässrige Lösung).

Siedepunkt

122 ° C (252 ° F, 393 ° K) bei 700 mmHg (47-49% w / w wässrige Lösung).

Wasserlöslichkeit

-221 g / 100 ml (bei 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Diese Werte beziehen sich auf gasförmiges HBr, nicht auf Bromwasserstoffsäure. Wie zu sehen ist, nimmt mit zunehmender Temperatur die Löslichkeit von HBr ab; Verhalten, das in Gasen natürlich ist. Wenn konzentrierte HBr (aq) -Lösungen benötigt werden, ist es daher besser, bei niedrigen Temperaturen mit ihnen zu arbeiten.

Wenn bei hohen Temperaturen gearbeitet wird, entweicht das HBr in Form gasförmiger zweiatomiger Moleküle. Daher muss der Reaktor abgedichtet werden, um ein Auslaufen zu verhindern.

Wasserdampfdichte

2,71 (bezogen auf Luft = 1).

Säure pKa

-9.0. Diese negative Konstante zeigt seine große Säurestärke an.

Kalorienkapazität

29,1 kJ / mol.

Standard molare Enthalpie

198,7 kJ / mol (298 K).

Standard molare Entropie

-36,3 kJ / mol.

Zündpunkt

Nicht brennbar.

Nomenklatur

Sein Name "Bromwasserstoffsäure" kombiniert zwei Tatsachen: das Vorhandensein von Wasser, und dieses Brom hat eine Wertigkeit von -1 in der Verbindung. Im Englischen ist es etwas offensichtlicher: Bromwasserstoffsäure, wobei sich das Präfix 'hydro' (oder hydro) auf Wasser bezieht; obwohl es sich tatsächlich auch auf Wasserstoff beziehen kann.

Brom hat eine Wertigkeit von -1, weil es an ein Wasserstoffatom gebunden ist, das weniger elektronegativ ist als es; Wenn es jedoch gebunden ist oder mit Sauerstoffatomen interagiert, kann es zahlreiche Valenzen aufweisen, wie z. B.: +2, +3, +5 und +7. Mit dem H kann es nur eine einzige Wertigkeit annehmen, und deshalb wird das Suffix -ico zu seinem Namen hinzugefügt.

HBr (g), Bromwasserstoff, ist wasserfrei. das heißt, es hat kein Wasser. Daher wird es unter anderen Nomenklaturstandards benannt, die denen von Halogenwasserstoffen entsprechen.

Wie ist es gebildet?

Es gibt verschiedene Synthesemethoden zur Herstellung von Bromwasserstoffsäure. Einige von ihnen sind:

Mischung aus Wasserstoff und Brom in Wasser

Ohne Beschreibung der technischen Details kann diese Säure durch direktes Mischen von Wasserstoff und Brom in einem mit Wasser gefüllten Reaktor erhalten werden.

H ₂ + Br ₂ => HBr

Auf diese Weise löst sich das HBr bei seiner Bildung im Wasser auf; Dies kann es in die Destillationen ziehen, so dass Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen extrahiert werden können. Wasserstoff ist ein Gas und Brom ist eine dunkelrote Flüssigkeit.

Phosphortribromid

In einem aufwändigeren Verfahren werden Sand, hydratisierter roter Phosphor und Brom gemischt. Wasserfallen werden in Eisbäder gestellt, um zu verhindern, dass HBr entweicht und stattdessen Bromwasserstoffsäure bildet. Die Reaktionen sind:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

Schwefeldioxid und Brom

Eine andere Möglichkeit, es herzustellen, besteht darin, Brom mit Schwefeldioxid in Wasser zu reagieren:

Br ₂ + SO ₂ + 2H ₂ O => 2HBr + H ₂ SO ₄

Dies ist eine Redoxreaktion. Br ₂ wird reduziert, gewinnt Elektronen durch Bindung an Wasserstoff; Während SO ₂ oxidiert, verliert es Elektronen, wenn es mit anderen Sauerstoffatomen wie in Schwefelsäure kovalentere Bindungen eingeht.

Anwendungen

Bromidzubereitung

Bromidsalze können durch Umsetzen von HBr (aq) mit einem Metallhydroxid hergestellt werden. Zum Beispiel wird die Produktion von Calciumbromid in Betracht gezogen:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O.

Ein anderes Beispiel ist für Natriumbromid:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O.

Somit können viele der anorganischen Bromide hergestellt werden.

Synthese von Alkylhalogeniden

Und was ist mit organischen Bromiden? Dies sind organobrominierte Verbindungen: RBr oder ArBr.

Dehydration von Alkoholen

Der Rohstoff, um sie zu erhalten, können Alkohole sein. Wenn sie durch die Säure von HBr protoniert werden, bilden sie Wasser, das eine gute Abgangsgruppe darstellt, und an seiner Stelle wird das sperrige Br-Atom eingebaut, das kovalent an Kohlenstoff gebunden wird:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O.

Diese Dehydratisierung wird bei Temperaturen über 100 ° C durchgeführt, um das Brechen der R-OH zu erleichtern ₂ ⁺ Bindung .

Zugabe zu Alkenen und Alkinen

Das HBr-Molekül kann aus seiner wässrigen Lösung an die Doppel- oder Dreifachbindung eines Alkens oder Alkins angefügt werden:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Es können verschiedene Produkte erhalten werden, aber unter einfachen Bedingungen wird das Produkt hauptsächlich dort gebildet, wo das Brom an einen sekundären, tertiären oder quaternären Kohlenstoff gebunden ist (Markovnikov-Regel).

Diese Halogenide sind an der Synthese anderer organischer Verbindungen beteiligt, und ihr Anwendungsbereich ist sehr umfangreich. Ebenso können einige von ihnen sogar zur Synthese oder zum Design neuer Arzneimittel verwendet werden.

Spaltung von Ethern

Aus den Ethern können gleichzeitig zwei Alkylhalogenide erhalten werden, die jeweils eine der beiden Seitenketten R oder R 'des ursprünglichen Ethers RO-R' tragen. Etwas Ähnliches wie die Dehydratisierung von Alkoholen passiert, aber ihr Reaktionsmechanismus ist unterschiedlich.

Die Reaktion kann mit der folgenden chemischen Gleichung umrissen werden:

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

Und auch Wasser wird freigesetzt.

Katalysator

Seine Säure ist so, dass es als wirksamer Säurekatalysator verwendet werden kann. Anstatt das Br ^- Anion zur Molekülstruktur hinzuzufügen , kann ein anderes Molekül dies tun.

Verweise

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