IODWASSERSTOFFSÄURE (HI): STRUKTUR, EIGENSCHAFTEN UND VERWENDUNG - CHEMIE - 2025

Die Iodwasserstoffsäure ist eine wässrige Jodwasserstofflösung, die sich durch ihren hohen Säuregehalt auszeichnet. Eine Definition, die der chemischen Terminologie und IUPAC näher kommt, ist, dass es sich um ein Hydracid handelt, dessen chemische Formel HI lautet.

Um es jedoch von gasförmigen Iodwasserstoffmolekülen zu unterscheiden, wird HI (g) als HI (aq) bezeichnet. Aus diesem Grund ist es in chemischen Gleichungen wichtig, das Medium oder die physikalische Phase zu identifizieren, in der sich die Reaktanten und Produkte befinden. Trotzdem kommt es häufig zu Verwechslungen zwischen Jodwasserstoff und Iodwasserstoffsäure.

Ionen von Iodwasserstoffsäure. Quelle: Gabriel Bolívar.

Wenn die in ihrer Identität gebundenen Moleküle beobachtet werden, werden merkliche Unterschiede zwischen HI (g) und HI (ac) gefunden. In HI (g) gibt es eine HI-Bindung; während in HALLO (ac), sind sie tatsächlich ein Paar von I ^- und H ₃ O ⁺ -Ionen elektrostatisch (oberes Bild) zusammenwirkt.

Andererseits ist HI (ac) eine Quelle für HI (g), da das erste durch Auflösen des zweiten in Wasser hergestellt wird. Aus diesem Grund kann HI, sofern es sich nicht um eine chemische Gleichung handelt, auch für Iodwasserstoffsäure verwendet werden. HI ist ein starkes Reduktionsmittel und eine ausgezeichnete Quelle für I ^- Ionen in wässrigem Medium.

Struktur der Iodwasserstoffsäure

Iodwasserstoffsäure besteht, wie gerade erläutert, aus einer Lösung von HI in Wasser. Als in Wasser, das HALLO - Molekül vollständig dissoziieren (starker Elektrolyt), die I Ursprung ^- und H ₃ O ⁺ -Ionen . Diese Dissoziation kann durch die folgende chemische Gleichung dargestellt werden:

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

Was wäre gleichbedeutend, wenn es geschrieben würde als:

HI (g) + H ₂ O (1) => HI (aq)

HI (ac) zeigt jedoch überhaupt nicht, was mit den gasförmigen HI-Molekülen geschehen ist; es zeigt nur an, dass sie sich in einem wässrigen Medium befinden.

Daher besteht die wahre Struktur HALLO (ac) die I ^- und H ₃ O ⁺ -Ionen durch Wassermoleküle umgeben, Hydratisieren sie; Je konzentrierter die Iodwasserstoffsäure ist, desto geringer ist die Anzahl der nicht protonierten Wassermoleküle.

Kommerziell beträgt die Konzentration von HI in Wasser 48 bis 57%; Konzentrierter wäre gleichbedeutend mit einer zu rauchenden (und noch gefährlicheren) Säure.

Auf dem Bild ist zu sehen, dass das Anion I ^- durch eine violette Kugel und H ₃ O ⁺ mit weißen Kugeln und einer roten Kugel für das Sauerstoffatom dargestellt wird. Das H ₃ O ⁺ -Kation weist eine trigonale Pyramidenmolekulargeometrie auf (von einer höheren Ebene im Bild aus gesehen).

Eigenschaften

Physische Beschreibung

Farblose Flüssigkeit; Es kann jedoch gelbliche und braune Töne aufweisen, wenn es in direktem Kontakt mit Sauerstoff steht. Dies liegt daran, dass die I ^- Ionen zu molekularem Jod I ₂ oxidieren . Wenn viel I _{2 vorhanden ist} , ist es mehr als wahrscheinlich, dass das Triiodidanion I ₃ ^{- gebildet wird} , wodurch die Lösung braun wird.

Molekulare Masse

127,91 g / mol.

Geruch

Acre.

Dichte

Die Dichte beträgt 1,70 g / ml für die 57% ige HI-Lösung; da die Dichten in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Konzentrationen von HI variieren. Bei dieser Konzentration wird ein Azeotrop gebildet (es wird als einzelne Substanz und nicht als Gemisch destilliert), zu dessen relativer Stabilität es aufgrund seiner Kommerzialisierung gegenüber anderen Lösungen führen kann.

Siedepunkt

Das 57% HI-Azeotrop siedet bei 127 ° C bei einem Druck von 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Säure

Es ist eine extrem starke Säure, so stark, dass sie alle Metalle und Gewebe angreift. auch für Gummi.

Dies liegt daran, dass die HI-Bindung sehr schwach ist und während der Ionisation in Wasser leicht bricht. Weiterhin Wasserstoffbrücken I ^- - HOH ₂ ⁺ sind schwach, so dass es nichts mit H einzumischen ist ₃ O ⁺ mit anderen Verbindungen reagieren; das heißt, das H ₃ O ⁺ ist wie das I „frei“ geworden ^- was sein Gegenion nicht mit zu viel Kraft anzieht.

Reduktionsmittel

HI ist ein starkes Reduktionsmittel, dessen Hauptreaktionsprodukt I _{2 ist} .

Nomenklatur

Die Nomenklatur für Iodwasserstoffsäure leitet sich aus der Tatsache ab, dass Jod mit einer einzigen Oxidationsstufe "arbeitet": -1. Der gleiche Name weist auch darauf hin, dass die Strukturformel Wasser enthält. Dies ist der einzige Name, da es sich nicht um eine reine Verbindung, sondern um eine Lösung handelt.

Anwendungen

Jodquelle in organischen und anorganischen Synthesen

HI ist eine ausgezeichnete Quelle für I-Ionen ^- für die anorganische und organische Synthese - und ein starkes Reduktionsmittel. Beispielsweise wird seine 57% ige wässrige Lösung zur Synthese von Alkyliodiden (wie CH ₃ CH ₂ I) aus primären Alkoholen verwendet. Ebenso kann ein OH durch eine OH-Gruppe ersetzt werden.

Reduktionsmittel

Iodwasserstoffsäure wurde verwendet, um beispielsweise Kohlenhydrate zu reduzieren. Wenn in dieser Säure gelöste Glucose erhitzt wird, verliert sie alle ihre OH-Gruppen und erhält den Kohlenwasserstoff n-Hexan als Produkt.

Es wurde auch verwendet, um die funktionellen Gruppen von Graphenschichten zu reduzieren, so dass sie für elektronische Geräte funktionalisiert werden können.

Cativa-Prozess

Katalysezyklusdiagramm für den Cativa-Prozess. Quelle: Ben Mills. HI wird auch zur industriellen Herstellung von Essigsäure nach dem Cativa-Verfahren verwendet. Dies besteht aus einem Katalysezyklus, in dem die Carbonylierung von Methanol stattfindet; Das heißt, eine Carbonylgruppe, C = O, wird in das CH ₃ OH- Molekül eingeführt, um es in das saure CH ₃ COOH umzuwandeln .

Schritte

Der Prozess beginnt (1) mit dem Organo-Iridium-Komplex ^- , flache quadratische Geometrie. Diese Verbindung "erhält" das Methyliodid CH ₃ I, Produkt der Ansäuerung von CH ₃ OH mit HI bei 57%. Bei dieser Reaktion wird auch Wasser erzeugt, und dank dieser wird schließlich Essigsäure erhalten, während das HI im letzten Schritt zurückgewonnen werden kann.

In diesem Schritt binden sowohl die -CH _{3 -} als auch die -I-Gruppe an das Iridiummetallzentrum (2) und bilden einen oktaedrischen Komplex mit einer Facette aus drei I-Liganden. Eine der Ioden wird schließlich durch ein Kohlenmonoxidmolekül ersetzt CO; und jetzt (3) hat der oktaedrische Komplex eine Facette, die aus drei CO-Liganden besteht.

Dann erfolgt eine Umlagerung: Die -CH ₃ -Gruppe "lässt los" von Ir und bindet an das benachbarte CO (4), um eine Acetylgruppe, -COCH _{3, zu bilden} . Diese Gruppe wird aus dem Iridiumkomplex freigesetzt, um an Iodidionen zu binden und CH ₃ COI, Acetyliodid, zu ergeben. Hier wird der Iridiumkatalysator gewonnen, der bereit ist, an einem anderen Katalysezyklus teilzunehmen.

Schließlich CH ₃ erfährt COI eine Substitution von I ^- von einem Molekül H ₂ O, dessen Mechanismus endet HALLO und Essigsäure freigesetzt wird .

Illegale Synthesen

Reduktionsreaktion von Ephedrin mit Iodwasserstoffsäure und rotem Phosphor zu Methamphetamin. Quelle: Methamphetamin_von_Ephedrin_mit_HI_ru.svg: Ring0-Derivat Arbeit: Materialwissenschaftler (Diskussion). Iodwasserstoffsäure wurde zur Synthese psychotroper Substanzen verwendet, wobei ihre hohe Reduktionskraft genutzt wurde. Zum Beispiel können Sie Ephedrin (ein Arzneimittel zur Behandlung von Asthma) in Gegenwart von rotem Phosphor auf Methamphetamin reduzieren (oberes Bild).

Es ist ersichtlich, dass zuerst eine Substitution der OH-Gruppe durch I erfolgt, gefolgt von einer zweiten Substitution durch ein H.

Verweise

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2. Andrews, Natalie. (24. April 2017). Die Verwendung von Iodwasserstoffsäure. Wissenschaft. Wiederhergestellt von: sciencing.com
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