حمض الهيدرويوديك (مرحبا): الهيكل والخصائص والاستخدامات - كيمياء - 2026

و حمض hydroiodic هو محلول مائي من يوديد الهيدروجين الذي يتميز الحموضة العالية. تعريف أقرب إلى المصطلحات الكيميائية و IUPAC ، هو أنه هيدرازيد ، صيغته الكيميائية هي HI.

ومع ذلك ، لتمييزه عن جزيئات يوديد الهيدروجين الغازية ، يُشار إلى HI (g) على أنه HI (aq). ولهذا السبب ، من المهم في المعادلات الكيميائية تحديد المرحلة المتوسطة أو الفيزيائية التي توجد فيها المواد المتفاعلة والمنتجات. ومع ذلك ، فإن الخلط بين يوديد الهيدروجين وحمض الهيدرويودك شائع.

أيونات حمض الهيدرويوديك. المصدر: غابرييل بوليفار.

إذا تمت ملاحظة الجزيئات الملتزمة بهويتها ، فسيتم العثور على اختلافات ملحوظة بين HI (g) و HI (ac). في HI (g) ، يوجد رابط HI ؛ بينما في HI (ac) ، هم في الواقع زوج من أيونات I ^- و H ₃ O ⁺ تتفاعل كهربائياً (الصورة العلوية).

من ناحية أخرى ، HI (ac) هو مصدر HI (g) ، حيث يتم تحضير الأول عن طريق إذابة الثاني في الماء. وبسبب هذا ، ما لم يكن في معادلة كيميائية ، يمكن استخدام HI للإشارة إلى حمض الهيدرويوديك أيضًا. مرحبا هو عامل مختزل قوي ومصدر ممتاز للI ^- الأيونات في وسط مائي.

هيكل حمض الهيدرويودك

يتكون حمض الهيدرويوديك ، كما أوضحنا للتو ، من محلول HI في الماء. عند وجودها في الماء ، تنفصل جزيئات HI تمامًا (إلكتروليت قوي) ، مكونة أيونات I ^- و H ₃ O ⁺. يمكن تمثيل هذا التفكك بالمعادلة الكيميائية التالية:

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

ماذا سيكون مكافئًا إذا تمت كتابته على النحو التالي:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

ومع ذلك ، لا يكشف HI (ac) على الإطلاق ما حدث لجزيئات HI الغازية ؛ إنه يشير فقط إلى أنهم في وسط مائي.

لذلك ، يتكون الهيكل الحقيقي لـ HI (ac) من I ^- و H ₃ O ⁺ أيونات محاطة بجزيئات الماء ، وترطيبها ؛ كلما زاد تركيز حمض اليود المائي ، قل عدد جزيئات الماء غير المنشطة.

من الناحية التجارية ، يتراوح تركيز HI من 48 إلى 57٪ في الماء ؛ أكثر تركيزًا سيكون مساويًا لوجود حمض شديد الدخان (وأكثر خطورة).

في الصورة ، يمكن ملاحظة أن الأنيون I ^- يمثله كرة أرجوانية ، و H ₃ O ⁺ مع كرات بيضاء وكرة حمراء ، لذرة الأكسجين. يحتوي H ₃ O ⁺ الكاتيون على هندسة جزيئية هرمية مثلثية (تُرى من مستوى أعلى في الصورة).

الخصائص

الوصف المادي

سائل عديم اللون؛ ولكن ، يمكن أن تظهر نغمات صفراء وبنية إذا كانت على اتصال مباشر بالأكسجين. وذلك لأن I ^- الأيونات في نهاية المطاف المؤكسدة إلى اليود الجزيئية، I ₂. إذا كان هناك الكثير من I ₂ ، فمن المرجح أن يتم تشكيل أنيون ثلاثي اليود ، I ₃ ^- ، مما يجعل المحلول بنيًا.

الكتلة الجزيئية

127.91 جم / مول.

رائحة

فدان.

كثافة

الكثافة 1.70 جم / مل لمحلول عالي 57٪ ؛ منذ ذلك الحين ، تختلف الكثافة اعتمادًا على التركيزات المختلفة لـ HI. عند هذا التركيز ، يتم تكوين الأزيوتروب (يتم تقطيره كمادة مفردة وليس كمزيج) بسبب ثباته النسبي الذي قد يكون بسبب تسويقه على الحلول الأخرى.

نقطة الغليان

يغلي أزيوتروب 57٪ عالي الكثافة عند 127 درجة مئوية عند ضغط 1.03 بار (اذهب إلى أجهزة الصراف الآلي).

pKa

-1.78.

حموضة

إنه حمض قوي للغاية ، لدرجة أنه مادة تآكل لجميع المعادن والأقمشة ؛ حتى بالنسبة للمطاط.

هذا لأن رابطة HI ضعيفة جدًا ، وتنكسر بسهولة أثناء التأين في الماء. علاوة على ذلك ، فإن روابط الهيدروجين I ^- - HOH ₂ ⁺ ضعيفة ، لذلك لا يوجد ما يتداخل مع تفاعل H ₃ O ⁺ مع المركبات الأخرى ؛ وهذا يعني أن H ₃ O ⁺ أصبح "حرًا" ، مثل I ^- الذي لا يجذب عدوه بقوة كبيرة.

الحد من وكيل

HI هو عامل اختزال قوي ، منتج التفاعل الرئيسي منه هو I ₂.

التسمية

تُشتق تسمية حمض الهيدرويودك من حقيقة أن اليود "يعمل" بحالة أكسدة واحدة: -1. وأيضًا ، يشير الاسم نفسه إلى أنه يحتوي على ماء داخل صيغته الهيكلية. هذا هو اسمه الوحيد ، فهو ليس مركبًا نقيًا ولكنه حل.

التطبيقات

مصدر اليود في التركيبات العضوية وغير العضوية

HI هو مصدر ممتاز للأيونات ^- للتخليق غير العضوي والعضوي ، وهو أيضًا عامل اختزال قوي. على سبيل المثال ، يتم استخدام محلولها المائي بنسبة 57٪ لتخليق يوديد الألكيل (مثل CH ₃ CH ₂ I) من الكحولات الأولية. وبالمثل ، يمكن استبدال مجموعة OH بـ I.

الحد من وكيل

تم استخدام حمض الهيدرويوديك لتقليل الكربوهيدرات على سبيل المثال. إذا تم تسخين الجلوكوز المذاب في هذا الحمض ، فسوف يفقد جميع مجموعات OH الخاصة به ، ويحصل على الهيدروكربون n-hexane كمنتج.

كما تم استخدامه لتقليل المجموعات الوظيفية لأوراق الجرافين ، بحيث يمكن تشغيلها للأجهزة الإلكترونية.

عملية كاتيفا

مخطط الدورة التحفيزية لعملية كاتيفا. المصدر: بن ميلز يستخدم HI أيضًا في الإنتاج الصناعي لحمض الخليك باستخدام عملية كاتيفا. يتكون هذا من دورة تحفيزية يحدث فيها تفاعل الكاربونيل في الميثانول ؛ أي ، مجموعة كربونيل ، C = O ، يتم إدخالها إلى جزيء CH ₃ OH لتحويلها إلى حمض CH ₃ COOH.

خطوات

تبدأ العملية (1) بمركب الإيريديوم العضوي ^- هندسة مربعة مسطحة. هذا المركب "يستقبل" يوديد الميثيل ، CH ₃ I ، منتج تحمض CH ₃ OH مع HI عند 57٪. ينتج الماء أيضًا في هذا التفاعل ، وبفضله ، يتم الحصول على حمض الأسيتيك أخيرًا ، مع السماح باستعادة HI في الخطوة الأخيرة.

في هذه الخطوة ، تنضم كل من مجموعة –CH ₃ و –I إلى مركز معدن الإيريديوم (2) ، وتشكيل مركب ثماني السطوح بواجهة مكونة من ثلاثة روابط I. ، أول أكسيد الكربون ؛ والآن (3) ، يحتوي مجمع الاوكتاهدرا على وجه مكون من ثلاثة بروابط CO.

ثم يحدث إعادة ترتيب: مجموعة -CH ₃ "دعنا نذهب" من Ir وترتبط بـ CO المجاور (4) لتشكيل مجموعة أسيتيل ، -COCH ₃. يتم تحرير هذه المجموعة من مركب الإيريديوم لربط أيونات اليوديد وإعطاء CH ₃ COI ، أسيتيل يوديد. هنا يتم استعادة محفز الإيريديوم ، ويكون جاهزًا للمشاركة في دورة تحفيزية أخرى.

أخيرًا ، يخضع CH ₃ COI لاستبدال I ^- بجزيء H ₂ O ، الذي تنتهي آليته بإطلاق HI وحمض الخليك.

التوليفات غير المشروعة

تقليل تفاعل الايفيدرين مع حمض الهيدرويودك والفوسفور الأحمر للميثامفيتامين. المصدر: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: عمل مشتق Ring0: عالم المواد (نقاش). تم استخدام حمض Hydroiodic لتخليق المؤثرات العقلية مع الاستفادة من قدرته الاختزالية العالية. على سبيل المثال ، يمكنك تقليل الإيفيدرين (دواء لعلاج الربو) في وجود الفوسفور الأحمر إلى الميتامفيتامين (الصورة العلوية).

يمكن ملاحظة أن استبدال مجموعة OH بـ I يحدث أولاً ، متبوعًا باستبدال ثانٍ بـ H.

المراجع

1. ويكيبيديا. (2019). حمض الهيدرويوديك. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
2. أندروز ، ناتالي. (24 أبريل 2017). استخدامات حمض الهيدروديك. علم. تم الاسترجاع من: sciencing.com
3. الفا ايسر ، Thermo Fisher Scientific. (2019). حمض الهيدروديك. تم الاسترجاع من: alfa.com
4. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2019). حمض الهيدروديك. قاعدة بيانات PubChem. ، إدارة البحث الجنائي = 24841. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. ستيفن إيه هاردينجر. (2017). مسرد مصور للكيمياء العضوية: حمض الهيدرويوديك. تم الاسترجاع من: chem.ucla.edu
6. Reusch وليام. (5 مايو 2013). الكربوهيدرات. تم الاسترجاع من: 2.chemistry.msu.edu
7. في Kyu Moon و Junghyun Lee و Rodney S. Ruoff و Hyoyoung Lee. (2010). تقليل أكسيد الجرافين عن طريق الرسم البياني الكيميائي. DOI: 10.1038 / ncomms1067.