حمض الهيدروبروميك (HBR): التركيب والخصائص والتكوين - كيمياء - 2025

و حمض hydrobromic هو مركب غير عضوي هو محلول مائي من الغاز تسمى بروميد الهيدروجين. صيغته الكيميائية هي HBr ، ويمكن اعتباره بطرق مكافئة مختلفة: كهيدريد جزيئي ، أو هاليد هيدروجين في الماء ؛ هذا هو الهيدرازيد.

في المعادلات الكيميائية ، يجب كتابتها كـ HBr (ac) ، مما يشير إلى أنه حمض الهيدروبروميك وليس الغاز. هذا الحمض هو أحد أقوى الأحماض المعروفة ، حتى أكثر من حمض الهيدروكلوريك ، حمض الهيدروكلوريك. يكمن تفسير ذلك في طبيعة الرابطة التساهمية.

المصدر: KES47 عبر ويكيبيديا

لماذا يعتبر HBr حمضًا قويًا ومذابًا بشكل أكبر في الماء؟ لأن الرابطة التساهمية H-Br ضعيفة للغاية ، بسبب التداخل الضعيف بين مداري 1s لـ H و 4 p من Br.

هذا ليس مفاجئًا إذا نظرت عن كثب إلى الصورة العلوية ، حيث من الواضح أن ذرة البروم (البني) أكبر بكثير من ذرة الهيدروجين (الأبيض).

وبالتالي ، فإن أي اضطراب يتسبب في كسر رابطة H-Br ، مما يؤدي إلى إطلاق H ⁺ أيون. لذلك ، حمض الهيدروبروميك هو حمض برونستيد ، لأنه ينقل البروتونات أو أيونات الهيدروجين. قوتها تجعلها تستخدم في تخليق العديد من المركبات العضوية البرومينية (مثل 1-برومو الإيثان ، CH ₃ CH ₂ Br).

يعد حمض الهيدروبروميك ، بعد الهيدروودك ، أحد أقوى الهيدرايدات وأكثرها فائدة لهضم عينات صلبة معينة.

هيكل حمض الهيدروبروميك

تُظهر الصورة بنية H-Br ، التي ترتبط خصائصها وخصائصها ، حتى تلك الخاصة بالغاز ، ارتباطًا وثيقًا بمحاليلها المائية. هذا هو السبب في وجود نقطة يوجد فيها التباس بشأن أي من المركبين يشار إليه: HBr أو HBr (ac).

يختلف هيكل HBr (ac) عن هيكل HBr ، حيث تعمل جزيئات الماء الآن على حل هذا الجزيء ثنائي الذرة. عندما يكون قريبًا بدرجة كافية ، يتم نقل H ⁺ إلى جزيء H ₂ O كما هو موضح بالمعادلة الكيميائية التالية:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

وهكذا ، فإن بنية حمض الهيدروبروميك تتكون من Br ^- و H ₃ O ⁺ أيونات تتفاعل كهربائياً. الآن ، إنها مختلفة قليلاً عن الرابطة التساهمية لـ H-Br.

ترجع حموضته الكبيرة إلى حقيقة أن الأنيون Br ^- anion الضخم بالكاد يمكنه التفاعل مع H ₃ O ⁺ ، دون أن يكون قادرًا على منعه من نقل H ⁺ إلى الأنواع الكيميائية المحيطة الأخرى.

حموضة

على سبيل المثال، الكلورين ^- وF ^- على الرغم من أنها لا تشكل روابط تساهمية مع H ₃ O ⁺ ، فإنها يمكن أن تتفاعل من خلال قوى الجزيئات الأخرى، مثل السندات الهيدروجين (وهو فقط F ^- غير قادر على قبول). الروابط الهيدروجينية F ^- -H-OH ₂ ⁺ "تعيق" التبرع بـ H ⁺.

ولهذا السبب فإن حمض الهيدروفلوريك HF هو حمض أضعف في الماء من حمض الهيدروبروميك. منذ ذلك الحين ، لا تؤثر التفاعلات الأيونية Br ^- H ₃ O ⁺ على انتقال H ⁺.

ومع ذلك ، على الرغم من وجود الماء في HBr (aq) ، فإن سلوكه يشبه في النهاية سلوك جزيء H-Br ؛ أي ، يتم نقل H ⁺ من HBr أو Br ^- H ₃ O ⁺.

الخصائص الفيزيائية والكيميائية

الصيغة الجزيئية

HBr.

الوزن الجزيئي الغرامي

80.972 جم / مول. لاحظ أنه ، كما هو مذكور في القسم السابق ، يتم اعتبار HBr فقط وليس جزيء الماء. إذا تم أخذ الوزن الجزيئي من الصيغة Br ^- H ₃ O ^{+ ،} فستكون قيمته حوالي 99 جم / مول.

مظهر جسماني

سائل عديم اللون أو أصفر شاحب ، والذي يعتمد على تركيز HBr الذائب. كلما زاد اللون الأصفر ، زاد تركيزه وخطورته.

رائحة

لاذع ومزعج.

عتبة الرائحة

6.67 مجم / م ³.

كثافة

1.49 جم / سم ³ (48٪ وزن / وزن محلول مائي). تعتمد هذه القيمة ، بالإضافة إلى تلك الخاصة بنقاط الانصهار والغليان ، على كمية HBr الذائبة في الماء.

نقطة الانصهار

-11 درجة مئوية (12 درجة فهرنهايت ، 393 درجة كلفن) (49٪ وزن / وزن محلول مائي).

نقطة الغليان

122 درجة مئوية (252 درجة فهرنهايت 393 درجة كلفن) عند 700 مم زئبق (47-49٪ وزن / وزن محلول مائي).

الذوبان في الماء

-221 جم / 100 مل (عند 0 درجة مئوية).

- 204 جم / 100 مل (15 درجة مئوية).

-130 جم / 100 مل (100 درجة مئوية).

تشير هذه القيم إلى HBr الغازي ، وليس إلى حمض الهيدروبروميك. كما يمكن رؤيته ، مع ارتفاع درجة الحرارة ، تقل قابلية ذوبان HBr ؛ السلوك الطبيعي في الغازات. وبالتالي ، إذا كانت حلول HBr (aq) المركزة مطلوبة ، فمن الأفضل العمل معها في درجات حرارة منخفضة.

إذا كان يعمل في درجات حرارة عالية ، فإن HBr سوف يهرب في شكل جزيئات ثنائية الذرة غازية ، لذلك يجب إغلاق المفاعل لمنع تسربه.

كثافة بخار

2.71 (بالنسبة للهواء = 1).

حموضة pKa

-9.0. هذا الثابت السلبي يدل على قوته الحموضة الكبيرة.

قدرة السعرات الحرارية

29.1 كيلو جول / مول.

المحتوى الحراري المولي القياسي

198.7 كيلو جول / مول (298 كلفن).

الإنتروبيا المولية القياسية

-36.3 كيلوجول / مول.

نقطة الاشتعال

غير قابل للاشتعال.

التسمية

يجمع اسمه "حمض الهيدروبروميك" بين حقيقتين: وجود الماء ، وأن البروم له تكافؤ -1 في المركب. في اللغة الإنجليزية يكون الأمر أكثر وضوحًا إلى حد ما: حمض الهيدروبروميك ، حيث تشير البادئة "hydro" (أو hydro) إلى الماء ؛ بالرغم من أنه في الواقع يمكن أن يشير أيضًا إلى الهيدروجين.

البروم له تكافؤ -1 لأنه مرتبط بذرة هيدروجين أقل كهرسلبية منها ؛ ولكن إذا كانت مرتبطة أو تتفاعل مع ذرات الأكسجين ، فيمكن أن تحتوي على العديد من التكافؤات ، مثل: +2 و +3 و +5 و +7. مع H يمكن أن تتبنى تكافؤ واحد فقط ، وهذا هو سبب إضافة اللاحقة -ico إلى اسمها.

في حين أن HBr (g) ، بروميد الهيدروجين ، لا مائي ؛ أي ليس بها ماء. لذلك ، تم تسميته وفقًا لمعايير التسمية الأخرى ، المقابلة لمعايير هاليدات الهيدروجين.

كيف تتشكل؟

هناك عدة طرق تركيبية لتحضير حمض الهيدروبروميك. ومنهم:

مزيج من الهيدروجين والبروم في الماء

بدون وصف التفاصيل الفنية ، يمكن الحصول على هذا الحمض من الخلط المباشر للهيدروجين والبروم في مفاعل مملوء بالماء.

H ₂ + Br ₂ => HBr

بهذه الطريقة ، عندما يتشكل HBr يذوب في الماء ؛ هذا يمكن أن يسحبه في التقطير ، لذلك يمكن استخلاص المحاليل ذات التركيزات المختلفة. الهيدروجين غاز ، والبروم سائل ضارب إلى الحمرة.

الفوسفور ثلاثي البروميد

في عملية أكثر تفصيلاً ، يتم خلط الرمل والفوسفور الأحمر المائي والبروم. توضع مصائد الماء في حمامات الجليد لمنع HBr من الهروب وتشكيل حمض الهيدروبروميك بدلاً من ذلك. ردود الفعل هي:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

ثاني أكسيد الكبريت والبروم

طريقة أخرى لتحضيره هي تفاعل البروم مع ثاني أكسيد الكبريت في الماء:

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

هذا هو رد فعل الأكسدة والاختزال. ينخفض Br ₂ ويكتسب إلكترونات عن طريق الارتباط بالهيدروجين ؛ بينما يتأكسد SO ₂ ، فإنه يفقد الإلكترونات عندما يشكل المزيد من الروابط التساهمية مع الأكسجين الآخر ، كما هو الحال في حامض الكبريتيك.

التطبيقات

تحضير البروميد

يمكن تحضير أملاح البروميد عن طريق تفاعل HBr (aq) مع هيدروكسيد فلز. على سبيل المثال ، يعتبر إنتاج بروميد الكالسيوم:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

مثال آخر لبروميد الصوديوم:

هيدروكسيد الصوديوم + HBr => NaBr + H ₂ O

وبالتالي ، يمكن تحضير العديد من البروميدات غير العضوية.

توليف هاليدات الألكيل

وماذا عن البروميدات العضوية؟ وهي مركبات عضوية برومينية: RBr أو ArBr.

جفاف الكحول

يمكن أن تكون المواد الخام للحصول عليها عبارة عن كحول. عندما يتم بروتوناتها بواسطة حموضة HBr ، فإنها تشكل الماء ، وهي مجموعة ترك جيدة ، وفي مكانها يتم دمج ذرة Br الضخمة ، والتي ستصبح مرتبطة تساهميًا بالكربون:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

يتم إجراء هذا الجفاف في درجات حرارة أعلى من 100 درجة مئوية ، من أجل تسهيل تكسير رابطة R-OH ₂ ⁺.

إضافة للألكينات والألكينات

يمكن إضافة جزيء HBr من محلوله المائي إلى الرابطة المزدوجة أو الثلاثية للألكين أو الألكين:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

يمكن الحصول على العديد من المنتجات ، ولكن في ظل ظروف بسيطة ، يتم تكوين المنتج بشكل أساسي حيث يرتبط البروم بكربون ثانوي أو ثلاثي أو رباعي (قاعدة ماركوفنيكوف).

وتشارك هذه الهاليدات في تصنيع المركبات العضوية الأخرى ، كما أن نطاق استخدامها واسع للغاية. وبالمثل ، يمكن استخدام بعضها في تخليق أو تصميم أدوية جديدة.

انشقاق الاثيرات

من الإيثرات ، يمكن الحصول على هاليدات ألكيل في وقت واحد ، كل منها يحمل إحدى السلاسل الجانبية R أو R "للأثير الأولي RO-R". يحدث شيء مشابه لجفاف الكحول ، لكن آلية تفاعلها مختلفة.

يمكن تحديد التفاعل بالمعادلة الكيميائية التالية:

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

ويتم إطلاق الماء أيضًا.

عامل حفاز

حموضته يمكن استخدامه كمحفز حمضي فعال. بدلا من إضافة برازيلي ^- أنيون إلى التركيب الجزيئي، فإنه يجعل الطريق لجزيء آخر للقيام بذلك.

المراجع

1. غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. الأمينات. (الطبعة ^{العاشرة}). وايلي بلس.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
3. ستيفن إيه هاردينجر. (2017). مسرد مصور للكيمياء العضوية: حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
4. ويكيبيديا. (2018). حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. بوبكيم. (2018). حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. المعهد الوطني للسلامة والنظافة في العمل. (2011). بروميد الهيدروجين. تم الاسترجاع من: insht.es
7. بريبشيم. (2016). تحضير حمض الهيدروبروميك. تم الاسترجاع من: prepchem.com