กรดไฮโดรโอดิก (ไฮ): โครงสร้างคุณสมบัติและการใช้งาน - เคมี - 2025

กรด hydroiodicเป็นสารละลายของไอโอไดด์ไฮโดรเจนซึ่งเป็นลักษณะความเป็นกรดสูง คำจำกัดความที่ใกล้เคียงกับคำศัพท์ทางเคมีและ IUPAC คือมันเป็นไฮดราซิดซึ่งมีสูตรทางเคมีคือ HI

อย่างไรก็ตามเพื่อให้แตกต่างจากโมเลกุลของก๊าซไฮโดรเจนไอโอไดด์ HI (g) จะแสดงเป็น HI (aq) ด้วยเหตุนี้ในสมการเคมีจึงเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องระบุเฟสกลางหรือเฟสทางกายภาพที่พบสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ ถึงกระนั้นความสับสนระหว่างไฮโดรเจนไอโอไดด์และกรดไฮโดรโอไดด์ก็เป็นเรื่องปกติ

ไอออนของกรดไฮโดรโอดิก ที่มา: Gabriel Bolívar

หากสังเกตเห็นโมเลกุลที่ยึดมั่นในอัตลักษณ์ของพวกมันจะพบความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนระหว่าง HI (g) และ HI (ac) ใน HI (g) มีพันธะ HI ในขณะที่อยู่ใน HI (ac) จริงๆแล้วพวกมันเป็นไอออนของ I ^-และ H ₃ O ^{+ คู่หนึ่งที่ทำ}ปฏิกิริยากับไฟฟ้าสถิต (ภาพบน)

ในทางกลับกัน HI (ac) เป็นแหล่งของ HI (g) เนื่องจากขั้นแรกเตรียมโดยการละลายที่สองในน้ำ ด้วยเหตุนี้นอกจากจะอยู่ในสมการเคมีแล้ว HI จึงสามารถใช้เพื่ออ้างถึงกรดไฮโดรโอดิกได้เช่นกัน HI เป็นตัวรีดิวซ์ที่แข็งแกร่งและเป็นแหล่งของ I ^-ไอออนที่ดีเยี่ยมในตัวกลางที่เป็นน้ำ

โครงสร้างของกรดไฮโดรโอดิก

กรดไฮโดรโอดิคตามที่อธิบายไว้ประกอบด้วยสารละลาย HI ในน้ำ อยู่ในน้ำโมเลกุล HI แยกตัวออกอย่างสมบูรณ์ (อิเล็กโทรไลแข็งแกร่ง) มีต้นกำเนิดที่ฉัน^-และ H ₃ O ⁺ไอออน การแยกตัวนี้สามารถแสดงได้ด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

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

จะมีอะไรเทียบเท่าถ้าเขียนเป็น:

ไฮ (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

อย่างไรก็ตาม HI (ac) ไม่ได้เปิดเผยเลยว่าเกิดอะไรขึ้นกับโมเลกุล HI ของก๊าซ เพียงระบุว่าอยู่ในสื่อที่เป็นน้ำ

ดังนั้นโครงสร้างที่แท้จริงของ HI (ac) จึงประกอบด้วย I ^-และ H ₃ O ⁺ไอออนที่ล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ ยิ่งกรดไฮโดรโอนิกมีความเข้มข้นมากเท่าใดโมเลกุลของน้ำที่ไม่ได้รับการย่อยสลายก็จะมีจำนวนน้อยลง

ในความเป็นจริงในเชิงพาณิชย์ความเข้มข้นของ HI คือ 48 ถึง 57% ในน้ำ ความเข้มข้นมากขึ้นจะเทียบเท่ากับการมีกรดที่รมควันมากเกินไป (และอันตรายยิ่งกว่า)

ในภาพจะเห็นได้ว่าไอออน I ^-แสดงด้วยทรงกลมสีม่วงและ H ₃ O ⁺ด้วยทรงกลมสีขาวและทรงกลมสีแดงสำหรับอะตอมออกซิเจน ไอออนบวก H ₃ O ⁺มีเรขาคณิตโมเลกุลของพีระมิดตรีโกณมิติ (เห็นได้จากระนาบที่สูงกว่าในภาพ)

คุณสมบัติ

รายละเอียดทางกายภาพ

ของเหลวไม่มีสี แต่สามารถแสดงโทนสีเหลืองและน้ำตาลได้หากสัมผัสโดยตรงกับออกซิเจน นี้เป็นเพราะฉัน^-ไอออนจบลงด้วยการออกซิไดซ์ไอโอดีนโมเลกุลผม2 ถ้ามี I ₂มากก็จะมีโอกาสเกิดไอออนไตรโอไดด์ I ₃ ^ได้มากกว่าซึ่งจะทำให้สารละลายเป็นสีน้ำตาล

มวลโมเลกุล

127.91 ก. / โมล.

กลิ่น

เอเคอร์

ความหนาแน่น

ความหนาแน่นคือ 1.70 g / mL สำหรับสารละลาย HI 57% เนื่องจากความหนาแน่นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับความเข้มข้นที่แตกต่างกันของ HI ที่ความเข้มข้นนี้จะเกิด azeotrope ขึ้น (กลั่นเป็นสารเดี่ยวและไม่ใช่ของผสม) ซึ่งความเสถียรสัมพัทธ์อาจเกิดจากการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์มากกว่าสารละลายอื่น ๆ

จุดเดือด

กระแสน้ำ HI 57% เดือดที่ 127 ° C ที่ความดัน 1.03 บาร์ (ไปที่ตู้ ATM)

pKa

-1.78

ความเป็นกรด

เป็นกรดที่มีความเข้มข้นสูงมากจนมีฤทธิ์กัดกร่อนโลหะและผ้าทุกชนิด แม้กระทั่งสำหรับยาง

เนื่องจากพันธะ HI นั้นอ่อนแอมากและแตกง่ายระหว่างการแตกตัวเป็นไอออนในน้ำ นอกจากนี้พันธะไฮโดรเจน I ^- - HOH ₂ ⁺ยังอ่อนดังนั้นจึงไม่มีอะไรมาขัดขวาง H ₃ O ^{+ ที่}ทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่น กล่าวคือ H ₃ O ⁺กลายเป็น "อิสระ" เช่นเดียวกับ I ^-ซึ่งไม่ดึงดูดการต่อต้านด้วยแรงมากเกินไป

สารลด

HI เป็นตัวแทนที่มีประสิทธิภาพการลดผลิตภัณฑ์หลักของการเกิดปฏิกิริยาซึ่งเป็นฉัน2

ศัพท์เฉพาะ

ระบบการตั้งชื่อของกรดไฮโดรโอดิกเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าไอโอดีน "ทำงาน" กับสถานะออกซิเดชันเดียว: -1 และชื่อเดียวกันก็บ่งบอกว่ามีน้ำอยู่ในสูตรโครงสร้าง นี่เป็นชื่อเดียวเนื่องจากไม่ใช่สารประกอบบริสุทธิ์ แต่เป็นสารละลาย

การประยุกต์ใช้งาน

แหล่งที่มาของไอโอดีนในการสังเคราะห์อินทรีย์และอนินทรีย์

HI เป็นแหล่งที่ดีของฉันไอออน^-สำหรับการสังเคราะห์นินทรีย์และอินทรีย์และยังเป็นสารที่มีประสิทธิภาพลด ตัวอย่างเช่นสารละลายที่เป็นน้ำ 57% ใช้สำหรับการสังเคราะห์อัลคิลไอโอไดด์ (เช่น CH ₃ CH ₂ I) จากแอลกอฮอล์ขั้นต้น ในทำนองเดียวกันกลุ่ม OH สามารถใช้แทน I ได้

สารลด

กรดไฮโดรโอดิคถูกใช้เพื่อลดตัวอย่างเช่นคาร์โบไฮเดรต ถ้ากลูโคสที่ละลายในกรดนี้ได้รับความร้อนก็จะสูญเสียหมู่ OH ทั้งหมดโดยได้รับไฮโดรคาร์บอน n-hexane เป็นผลิตภัณฑ์

นอกจากนี้ยังใช้เพื่อลดกลุ่มการทำงานของแผ่นกราฟีนเพื่อให้สามารถใช้งานได้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

กระบวนการ Cativa

แผนภาพวงจรเร่งปฏิกิริยาสำหรับกระบวนการ Cativa ที่มา: Ben Mills HI ยังใช้สำหรับการผลิตกรดอะซิติกในระดับอุตสาหกรรมโดยใช้กระบวนการ Cativa ซึ่งประกอบด้วยวัฏจักรการเร่งปฏิกิริยาที่คาร์บอนิลเลชันของเมทานอลเกิดขึ้น นั่นคือหมู่คาร์บอนิล C = O ถูกนำไปใช้กับโมเลกุล CH ₃ OH เพื่อเปลี่ยนเป็นกรด CH ₃ COOH

ขั้นตอน

กระบวนการเริ่มต้น (1) ด้วยออร์กาโนอิริเดียมคอมเพล็กซ์^-เรขาคณิตสี่เหลี่ยมแบน สารประกอบนี้ "ได้รับ" เมทิลไอโอไดด์ CH ₃ I ผลคูณจากการเป็นกรดของ CH ₃ OH กับ HI ที่ 57% น้ำก็เกิดขึ้นในปฏิกิริยานี้เช่นกันและต้องขอบคุณกรดอะซิติกในที่สุดในขณะที่ปล่อยให้ HI ถูกกู้คืนในขั้นตอนสุดท้าย

ในขั้นตอนนี้ทั้งกลุ่ม –CH ₃และ –I จะจับกับศูนย์โลหะอิริเดียม (2) โดยสร้างคอมเพล็กซ์แปดด้านโดยมีด้านที่ประกอบด้วยลิแกนด์ 3 ตัว I หนึ่งใน iodes จะถูกแทนที่ด้วยโมเลกุลของคาร์บอนมอนอกไซด์ , CO; และตอนนี้ (3) คอมเพล็กซ์แปดด้านมีด้านที่ประกอบด้วยแกนด์ CO สามตัว

จากนั้นปรับปรุงใหม่เกิดขึ้นคือ -CH ₃กลุ่ม"ให้ไป" จาก Ir และผูกกับ บริษัท ที่อยู่ติดกัน (4) ในรูปแบบกลุ่ม acetyl, -COCH 3 กลุ่มนี้ถูกปล่อยออกจากอิริเดียมคอมเพล็กซ์เพื่อจับกับไอโอไดด์ไอออนและให้ CH ₃ COI, อะซิทิลไอโอไดด์ ตัวเร่งปฏิกิริยาอิริเดียมได้รับการกู้คืนพร้อมที่จะเข้าร่วมในวงจรเร่งปฏิกิริยาอื่น

ในที่สุด CH ₃ COI ได้รับการแทนที่ I ^-โดยโมเลกุลของ H ₂ O ซึ่งกลไกจะปล่อย HI และกรดอะซิติกออกมา

การสังเคราะห์ที่ผิดกฎหมาย

การลดปฏิกิริยาของอีเฟดรีนด้วยกรดไฮโดรโอดิกและฟอสฟอรัสแดงต่อเมทแอมเฟตามีน ที่มา: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: งานอนุพันธ์ Ring0: materialscientist (พูดคุย) กรดไฮโดรโอนิกถูกนำมาใช้ในการสังเคราะห์สารออกฤทธิ์ต่อจิตและประสาทโดยใช้ประโยชน์จากพลังการเหนี่ยวนำสูง ตัวอย่างเช่นคุณสามารถลดอีเฟดรีน (ยาสำหรับรักษาโรคหอบหืด) เมื่อมีฟอสฟอรัสแดงเป็นเมทแอมเฟตามีน (ภาพบนสุด)

จะเห็นได้ว่าการแทนที่หมู่ OH โดย I เกิดขึ้นก่อนตามด้วยการแทนที่ครั้งที่สองด้วย H.

อ้างอิง

1. วิกิพีเดีย (2019) กรดไฮโดรโอดิก สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
2. แอนดรูว์นาตาลี (24 เมษายน 2560). การใช้กรดไฮดริโอดิก Sciencing ดึงมาจาก: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific (2019) กรดไฮดริโอดิก ดึงมาจาก: alfa.com
4. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (2019) กรดไฮดริโอดิก PubChem Database., CID = 24841 สืบค้นจาก: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. สตีเวนเอฮาร์ดิงเกอร์ (2017) ภาพประกอบอภิธานศัพท์เคมีอินทรีย์: กรดไฮโดรโอดิก ดึงมาจาก: chem.ucla.edu
6. Reusch William (5 พฤษภาคม 2556). คาร์โบไฮเดรต กู้คืนจาก: 2.chemistry.msu.edu
7. ใน Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S.Ruoff และ Hyoyoung Lee (2010) กราฟีนออกไซด์ที่ลดลงด้วยการทำให้เป็นกราฟทางเคมี DOI: 10.1038 / ncomms1067