กรดไฮโดรโบรมิก (HBR): โครงสร้างคุณสมบัติการก่อตัว - เคมี - 2026

กรด hydrobromicเป็นสารอนินทรีเป็นสารละลายของก๊าซไฮโดรเจนที่เรียกว่าโบรไมด์ สูตรทางเคมีของมันคือ HBr และสามารถพิจารณาได้ในรูปแบบอื่นที่เทียบเท่ากัน: เป็นโมเลกุลไฮไดรด์หรือไฮโดรเจนเฮไลด์ในน้ำ นั่นคือไฮโดรซิด

ในสมการเคมีควรเขียนเป็น HBr (ac) จึงแสดงว่าเป็นกรดไฮโดรโบรมิกไม่ใช่ก๊าซ กรดนี้เป็นหนึ่งในกรดที่แข็งแกร่งที่สุดที่รู้จักกันดีกว่ากรดไฮโดรคลอริก HCl คำอธิบายนี้อยู่ในลักษณะของพันธะโคเวเลนต์

ที่มา: KES47 ผ่าน Wikipedia

เหตุใด HBr จึงเป็นกรดแก่และยิ่งละลายในน้ำได้มากขึ้น? เนื่องจากพันธะโควาเลนต์ H-Br อ่อนแอมากเนื่องจากการทับซ้อนกันไม่ดีของออร์บิทัล 1s ของ H และ 4p ของ Br

ไม่น่าแปลกใจถ้าคุณมองอย่างใกล้ชิดที่ภาพด้านบนซึ่งเห็นได้ชัดว่าอะตอมโบรมีน (สีน้ำตาล) มีขนาดใหญ่กว่าอะตอมไฮโดรเจน (สีขาว) มาก

ดังนั้นรบกวนใด ๆ ที่ทำให้เกิดพันธะ H-Br จะแบ่งปล่อย H ⁺ไอออน ดังนั้นกรดไฮโดรโบรมิกจึงเป็นกรดBrönstedเนื่องจากจะถ่ายโอนโปรตอนหรือไฮโดรเจนไอออน จุดเด่นของมันคือใช้ในการสังเคราะห์สารประกอบออร์กาโนโบรมีนต่างๆ (เช่น 1-Bromo ethane, CH ₃ CH ₂ Br)

กรดไฮโดรโบรมิกเป็นกรดไฮโดรโบรมิกหลังจากไฮโดรโบรมิคไฮซึ่งเป็นหนึ่งในไฮดราซิดที่แข็งแกร่งและมีประโยชน์ที่สุดสำหรับการย่อยตัวอย่างของแข็งบางชนิด

โครงสร้างของกรดไฮโดรโบรมิก

ภาพแสดงโครงสร้างของ H-Br ซึ่งคุณสมบัติและลักษณะแม้กระทั่งของก๊าซก็มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับสารละลายในน้ำ นั่นคือสาเหตุที่ทำให้เกิดความสับสนเกี่ยวกับสารประกอบทั้งสองชนิดที่อ้างถึง: HBr หรือ HBr (ac)

โครงสร้างของ HBr (ac) แตกต่างจาก HBr เนื่องจากตอนนี้โมเลกุลของน้ำกำลังแก้ปัญหาโมเลกุลไดอะตอมนี้ เมื่อใกล้เพียงพอ H ⁺จะถูกถ่ายโอนไปยังโมเลกุลของ H ₂ O ตามที่ระบุโดยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

HBr + H ₂ O => Br ^- + H ₃ O ⁺

ดังนั้นโครงสร้างของกรดไฮโดรโบรมิกจึงประกอบด้วยไอออน Br ^-และ H ₃ O ^{+ ที่ทำ}ปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิต ตอนนี้มันแตกต่างจากพันธะโควาเลนต์ของ H-Br เล็กน้อย

ความเป็นกรดที่ดีเกิดจากการที่ Br ^- anion ที่มีขนาดใหญ่แทบไม่สามารถโต้ตอบกับ H ₃ O ⁺ได้โดยไม่สามารถป้องกันไม่ให้ถ่ายโอน H ⁺ไปยังสารเคมีชนิดอื่นโดยรอบได้

ความเป็นกรด

ยกตัวอย่างเช่น Cl ^-และ F ^-แม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้แบบพันธะโควาเลนกับ H ₃ O ⁺พวกเขาสามารถโต้ตอบผ่านกองกำลังอื่น ๆ โมเลกุลเช่นพันธะไฮโดรเจน (ซึ่งมีเพียง F ^-มีความสามารถในการยอมรับ) พันธะไฮโดรเจน F ^- -H-OH ₂ ⁺ "ขัดขวาง" การบริจาคของ H +

ด้วยเหตุนี้กรดไฮโดรฟลูออริก HF จึงเป็นกรดที่อ่อนกว่าในน้ำมากกว่ากรดไฮโดรโบรมิก ตั้งแต่ปฏิสัมพันธ์ไอออนิก Br ^- H ₃ O ⁺ไม่ส่งผลกระทบต่อการถ่ายโอนของ H +

อย่างไรก็ตามแม้ว่าน้ำจะมีอยู่ใน HBr (aq) แต่ในที่สุดพฤติกรรมของมันก็คล้ายกับการพิจารณาโมเลกุล H-Br ที่เป็น H ⁺จะถูกโอนจาก HBr หรือ Br ^- H ₃ O +

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

สูตรโมเลกุล

HBr

น้ำหนักโมเลกุล

80.972 ก. / โมล. โปรดทราบว่าดังที่กล่าวไว้ในหัวข้อก่อนหน้านี้จะพิจารณาเฉพาะ HBr เท่านั้นไม่ใช่โมเลกุลของน้ำ ถ้านำน้ำหนักโมเลกุลมาจากสูตร Br ^- H ₃ O ⁺จะมีค่าประมาณ 99 g / mol

ลักษณะทางกายภาพ

ของเหลวไม่มีสีหรือสีเหลืองซีดซึ่งจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของ HBr ที่ละลาย ยิ่งเป็นสีเหลืองก็จะยิ่งเข้มข้นและอันตราย

กลิ่น

ฉุนระคายเคือง

เกณฑ์กลิ่น

6.67 มก. / ม. ³ .

ความหนาแน่น

1.49 g / cm ³ (สารละลายในน้ำ 48% w / w) ค่านี้รวมถึงจุดหลอมเหลวและจุดเดือดขึ้นอยู่กับปริมาณ HBr ที่ละลายในน้ำ

จุดหลอมเหลว

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (สารละลายน้ำ 49% w / w)

จุดเดือด

122 ° C (252 ° F 393 ° K) ที่ 700 mmHg (สารละลายน้ำ 47-49% w / w)

ความสามารถในการละลายน้ำ

-221 g / 100 ml (ที่ 0 ° C)

-204 ก. / 100 มล. (15 ° C)

-130 ก. / 100 มล. (100 ° C)

ค่าเหล่านี้อ้างถึงก๊าซ HBr ไม่ใช่กรดไฮโดรโบรมิก ดังที่เห็นได้เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความสามารถในการละลายของ HBr จะลดลง พฤติกรรมที่เป็นธรรมชาติในก๊าซ ดังนั้นหากต้องการสารละลาย HBr (aq) เข้มข้นควรใช้กับสารละลายที่อุณหภูมิต่ำจะดีกว่า

หากทำงานที่อุณหภูมิสูง HBr จะหลบหนีในรูปของโมเลกุลไดอะตอมของก๊าซดังนั้นจึงต้องปิดผนึกเครื่องปฏิกรณ์เพื่อป้องกันการรั่วไหล

ความหนาแน่นของไอ

2.71 (สัมพันธ์กับอากาศ = 1)

ความเป็นกรด pKa

-9.0 ค่าคงที่เป็นลบนี้บ่งบอกถึงความเป็นกรดที่มีค่ามาก

ความจุแคลอรี่

29.1 กิโลจูล / โมล

เอนทาลปีฟันกรามมาตรฐาน

198.7 กิโลจูล / โมล (298 K)

เอนโทรปีโมลาร์มาตรฐาน

-36.3 กิโลจูล / โมล

จุดระเบิด

ไม่ติดไฟ

ศัพท์เฉพาะ

ชื่อ 'กรดไฮโดรโบรมิก' รวมสองข้อเท็จจริง: การมีอยู่ของน้ำและโบรมีนนั้นมีความจุ -1 ในสารประกอบ ในภาษาอังกฤษค่อนข้างชัดเจนกว่า: กรดไฮโดรโบรมิกโดยที่คำนำหน้า 'ไฮโดร' (หรือไฮโดร) หมายถึงน้ำ แม้ว่าจริงๆแล้วมันสามารถอ้างถึงไฮโดรเจนได้ด้วย

โบรมีนมีความจุ -1 เนื่องจากถูกยึดติดกับอะตอมของไฮโดรเจนที่มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีน้อยกว่ามัน แต่ถ้ามันถูกผูกมัดหรือมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของออกซิเจนก็สามารถมีวาเลนซ์มากมายเช่น +2, +3, +5 และ +7 ด้วย H มันสามารถใช้วาเลนซ์ได้เพียงตัวเดียวและนั่นคือเหตุผลที่คำต่อท้าย -ico ถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อ

ในขณะที่ HBr (g) ไฮโดรเจนโบรไมด์เป็นไฮดรัส นั่นคือมันไม่มีน้ำ ดังนั้นจึงได้รับการตั้งชื่อตามมาตรฐานการตั้งชื่ออื่น ๆ ซึ่งสอดคล้องกับไฮโดรเจนเฮไลด์

มันเกิดขึ้นได้อย่างไร?

มีวิธีการสังเคราะห์หลายวิธีในการเตรียมกรดไฮโดรโบรมิก บางส่วน ได้แก่ :

ผสมไฮโดรเจนและโบรมีนในน้ำ

โดยไม่ต้องอธิบายรายละเอียดทางเทคนิคกรดนี้สามารถหาได้จากการผสมไฮโดรเจนและโบรมีนโดยตรงในเครื่องปฏิกรณ์ที่เต็มไปด้วยน้ำ

H ₂ + Br ₂ => HBr

ด้วยวิธีนี้เมื่อ HBr ถูกสร้างขึ้นมันจะละลายในน้ำ สิ่งนี้สามารถลากไปในการกลั่นดังนั้นจึงสามารถสกัดสารละลายที่มีความเข้มข้นต่างกันได้ ไฮโดรเจนเป็นก๊าซและโบรมีนเป็นของเหลวสีแดงเข้ม

ฟอสฟอรัสไตรโบรไมด์

ในกระบวนการที่ซับซ้อนมากขึ้นจะมีการผสมทรายฟอสฟอรัสแดงและโบรมีนที่ให้ความชุ่มชื้น กับดักน้ำถูกวางไว้ในอ่างน้ำแข็งเพื่อป้องกันไม่ให้ HBr หลุดออกไปและสร้างกรดไฮโดรโบรมิคแทน ปฏิกิริยาคือ:

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และโบรมีน

อีกวิธีหนึ่งในการเตรียมความพร้อมคือการทำปฏิกิริยาโบรมีนกับซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในน้ำ:

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

นี่คือปฏิกิริยารีดอกซ์ Br ₂ลดลงได้รับอิเล็กตรอนโดยการเชื่อมกับไฮโดรเจน ในขณะที่ SO ₂ออกซิไดซ์จะสูญเสียอิเล็กตรอนเมื่อสร้างพันธะโควาเลนต์กับออกซีเจนอื่น ๆ มากขึ้นเช่นเดียวกับกรดซัลฟิวริก

การประยุกต์ใช้งาน

การเตรียมโบรไมด์

เกลือโบรไมด์สามารถเตรียมได้โดยทำปฏิกิริยา HBr (aq) กับโลหะไฮดรอกไซด์ ตัวอย่างเช่นการผลิตแคลเซียมโบรไมด์ถือว่า:

Ca (OH) ₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

อีกตัวอย่างหนึ่งคือโซเดียมโบรไมด์:

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

ดังนั้นจึงสามารถเตรียมโบรไมด์อนินทรีย์จำนวนมากได้

การสังเคราะห์อัลคิลเฮไลด์

แล้วโบรไมด์ออร์แกนิกล่ะ? เหล่านี้คือสารประกอบออร์กาโนโบรมีน: RBr หรือ ArBr

การคายน้ำของแอลกอฮอล์

วัตถุดิบที่จะได้รับอาจเป็นแอลกอฮอล์ เมื่อพวกมันถูกโปรตอนด้วยความเป็นกรดของ HBr พวกมันจะสร้างน้ำซึ่งเป็นกลุ่มทิ้งที่ดีและในสถานที่นั้นอะตอม Br ขนาดใหญ่จะถูกรวมเข้าด้วยกันซึ่งจะกลายเป็นโควาเลนต์ที่ถูกผูกมัดกับคาร์บอน:

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

การคายน้ำนี้ดำเนินการที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 ° C เพื่อให้พันธะ R-OH ₂ ⁺แตกหักได้ง่ายขึ้น

นอกจากอัลคีนและอัลไคน์แล้ว

สามารถเพิ่มโมเลกุล HBr จากสารละลายในน้ำไปยังพันธะคู่หรือสามของแอลคีนหรืออัลคีน:

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

สามารถหาผลิตภัณฑ์ได้หลายอย่าง แต่ภายใต้เงื่อนไขง่ายๆผลิตภัณฑ์จะถูกสร้างขึ้นเป็นหลักโดยที่โบรมีนเชื่อมโยงกับคาร์บอนทุติยภูมิตติยภูมิหรือควอเทอร์นารี (กฎของ Markovnikov)

เฮไลด์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ และช่วงการใช้งานนั้นกว้างขวางมาก ในทำนองเดียวกันยาบางตัวอาจใช้ในการสังเคราะห์หรือออกแบบยาใหม่

ความแตกแยกของอีเทอร์

จากอีเธอร์สามารถหาอัลคิลเฮไลด์สองตัวพร้อมกันแต่ละอันมีโซ่ด้านข้าง R หรือ R 'ของอีเธอร์เริ่มต้น RO-R' สิ่งที่คล้ายกับการคายน้ำของแอลกอฮอล์เกิดขึ้น แต่กลไกการเกิดปฏิกิริยาแตกต่างกัน

ปฏิกิริยาสามารถอธิบายได้ด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

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

และยังมีการปล่อยน้ำ

ตัวเร่ง

ความเป็นกรดเป็นสิ่งที่สามารถใช้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยากรดที่มีประสิทธิภาพ แทนที่จะเพิ่ม Br ^- anion เข้าไปในโครงสร้างโมเลกุลมันกลับทำให้โมเลกุลอื่นทำเช่นนั้นได้

อ้างอิง

1. Graham Solomons TW, Craig B.Fryhle (2011) เคมีอินทรีย์. เอมีน (10 ^THฉบับ.) ไวลีย์พลัส
2. แครี่ F. (2008). เคมีอินทรีย์. (พิมพ์ครั้งที่หก). Mc Graw Hill
3. สตีเวนเอฮาร์ดิงเกอร์ (2017) ภาพประกอบอภิธานศัพท์เคมีอินทรีย์: กรดไฮโดรโบรมิก ดึงมาจาก: chem.ucla.edu
4. วิกิพีเดีย (2018) กรดไฮโดรโบรมิก สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. PubChem (2018) กรดไฮโดรโบรมิก สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. สถาบันความปลอดภัยและสุขอนามัยในการทำงานแห่งชาติ (2011) ไฮโดรเจนโบรไมด์ . กู้คืนจาก: insht.es
7. PrepChem (2016) การเตรียมกรดไฮโดรโบรมิก ดึงมาจาก: prepchem.com