Das Bromwasserstoffsäure Es ist eine anorganische Verbindung, die aus der wässrigen Auflösung eines Gases namens Bromwasserstoff resultiert. 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.
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 Bild oben 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) verwendet wird3CHzweiBr).
Bromwasserstoffsäure ist nach Hydroiod HI eines der stärksten und nützlichsten Hydracide für den Aufschluss bestimmter fester Proben.
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Das Bild zeigt die Struktur von H-Br, dessen Eigenschaften und Eigenschaften, auch wenn sie die von Gas sind, 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 nah genug ist, wird das H übertragen+ zu einem Molekül von H.zweiOder wie in der folgenden chemischen Gleichung angegeben:
HBr + H.zweiO => Br-- + H.3ODER+
Somit besteht die Struktur der Bromwasserstoffsäure aus Br-Ionen-- und H.3ODER+ elektrostatisch interagieren. Jetzt ist es ein wenig anders als die kovalente Bindung von H-Br.
Sein hoher Säuregehalt ist auf das voluminöse Br-Anion zurückzuführen- kann kaum mit dem H interagieren3ODER+, kann Sie nicht daran hindern, das H zu übertragen+ zu einer anderen umgebenden chemischen Spezies.
Zum Beispiel Cl- und der F.- obwohl sie keine kovalenten Bindungen mit H bilden3ODER+, Sie können durch andere intermolekulare Kräfte wie Wasserstoffbrückenbindungen (die nur F sind) interagieren- kann sie akzeptieren). Wasserstoffbrücken F.--H-OHzwei+ "Hinder" die Spende des H.+.
Aus diesem Grund ist Flusssäure HF eine schwächere Säure. im Wasser als Bromwasserstoffsäure; da die ionischen Wechselwirkungen Br- H.3ODER+ stören Sie nicht die Übertragung des H.+.
Obwohl Wasser in HBr (aq) vorhanden ist, ähnelt sein Verhalten letztendlich dem eines H-Br-Moleküls; das heißt, ein H.+ wird von HBr oder Br übertragen-H.3ODER+.
HBr.
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 entnommen würde-H.3ODER+ hätte einen Wert von ungefähr 99 g / mol.
Farblose oder hellgelbe Flüssigkeit, die von der Konzentration des gelösten HBr abhängt. Je gelber es ist, desto konzentrierter und gefährlicher wird es.
Scharf, irritierend.
6,67 mg / m3.
1,49 g / cm3 (48 Gew .-% wässrige Lösung). Dieser Wert sowie diejenigen, die den Schmelz- und Siedepunkten entsprechen, hängen von der Menge an im Wasser gelöstem HBr ab..
-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (49% w / w wässrige Lösung).
122 ºC (252 ºF. 393 ºK) bei 700 mmHg (wässrige Lösung 47-49% w / w).
-221 g / 100 ml (bei 0 ° C).
-204 g / 100 ml (15 ºC).
-130 g / 100 ml (100 ºC).
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 erforderlich sind, ist es daher besser, bei niedrigen Temperaturen mit ihnen zu arbeiten..
Wenn bei hohen Temperaturen gearbeitet wird, entweicht das HBr in Form von gasförmigen zweiatomigen Molekülen. Daher muss der Reaktor abgedichtet werden, um ein Auslaufen zu verhindern.
2,71 (relativ zu Luft = 1).
-9.0. Diese negative Konstante zeigt seine große Säurestärke an..
29,1 kJ / mol.
198,7 kJ / mol (298 ºK).
-36,3 kJ / mol.
Nicht brennbar.
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.
Während HBr (g), Bromwasserstoff, wasserfrei ist; das heißt, es hat kein Wasser. Daher wird es unter anderen Nomenklaturstandards benannt, die denen von Halogenwasserstoffen entsprechen..
Es gibt verschiedene Synthesemethoden zur Herstellung von Bromwasserstoffsäure. Einige von ihnen sind:
Ohne Beschreibung der technischen Details kann diese Säure durch direktes Mischen von Wasserstoff und Brom in einem mit Wasser gefüllten Reaktor erhalten werden..
H.zwei + Brzwei => 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.
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 + 3Brzwei => 2PBr3
PBr3 + 3HzweiO => 3HBr + H.3PO3
Eine andere Möglichkeit, es herzustellen, besteht darin, Brom mit Schwefeldioxid in Wasser zu reagieren:
Brzwei + SWzwei + 2HzweiO => 2HBr + H.zweiSW4
Dies ist eine Redoxreaktion. Der BRzwei es reduziert, gewinnt Elektronen, indem es sich an Wasserstoff bindet; während die SOzwei oxidiert, verliert Elektronen, wenn es kovalentere Bindungen mit anderen Sauerstoffatomen bildet, wie in Schwefelsäure.
Bromidsalze können hergestellt werden, indem HBr (aq) mit einem Metallhydroxid umgesetzt wird. Zum Beispiel wird die Produktion von Calciumbromid in Betracht gezogen:
Ca (OH)zwei + 2HBr => CaBrzwei + H.zweiODER
Ein anderes Beispiel ist für Natriumbromid:
NaOH + HBr => NaBr + H.zweiODER
Somit können viele der anorganischen Bromide hergestellt werden.
Und was ist mit organischen Bromiden? Dies sind organobrominierte Verbindungen: RBr oder ArBr.
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.zweiODER
Diese Dehydratisierung wird bei Temperaturen über 100 ° C durchgeführt, um das Aufbrechen der R-OH-Bindung zu erleichtern.zwei+.
Das HBr-Molekül kann aus seiner wässrigen Lösung an die Doppel- oder Dreifachbindung eines Alkens oder Alkins angefügt werden:
R.zweiC = CRzwei + HBr => RHC-CRBr
RC≡CR + HBr => RHC = CRBr
Es können mehrere 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..
Aus den Ethern können gleichzeitig zwei Alkylhalogenide erhalten werden, die jeweils eine der beiden Seitenketten R oder R 'des ursprünglichen Ethers R-O-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.
Seine Säure ist so, dass es als wirksamer Säurekatalysator verwendet werden kann. Anstatt das Anion Br hinzuzufügen- Platz für die Molekülstruktur, macht Platz für ein anderes Molekül, um es zu tun.
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