ASID HIDROIODIK (HI): STRUKTUR, SIFAT DAN KEGUNAANNYA - KIMIA - 2025

The asid hydroiodic adalah satu penyelesaian akueus iodida hidrogen yang dicirikan oleh keasidan yang tinggi. Definisi yang lebih dekat dengan terminologi kimia dan IUPAC, adalah bahawa ia adalah hidrid, yang formula kimianya adalah HI.

Namun, untuk membezakannya dari molekul hidrogen iodida gas, HI (g) dilambangkan sebagai HI (aq). Atas sebab inilah, dalam persamaan kimia, penting untuk mengenal pasti fasa sederhana atau fizikal di mana reaktan dan produk dijumpai. Walaupun begitu, kekeliruan antara hidrogen iodida dan asid hidroiodik adalah perkara biasa.

Ion asid hidroiodik. Sumber: Gabriel Bolívar.

Sekiranya molekul yang dilakukan dalam identiti mereka diperhatikan, perbezaan ketara akan dijumpai antara HI (g) dan HI (ac). Dalam HI (g), terdapat ikatan HI; sementara di HI (ac), mereka sebenarnya sepasang ion I ^- dan H ₃ O ^{+ yang} berinteraksi secara elektrostatik (gambar atas).

Sebaliknya, HI (ac) adalah sumber HI (g), kerana yang pertama disiapkan dengan melarutkan yang kedua di dalam air. Oleh kerana itu, kecuali dalam persamaan kimia, HI dapat digunakan untuk merujuk kepada asid hidroiodik juga. HI adalah agen penurunan yang kuat dan sumber yang sangat baik saya ^- ion dalam medium akueus.

Struktur asid hidroiodik

Asid hidroiodik, seperti yang baru dijelaskan, terdiri daripada larutan HI di dalam air. Berada di dalam air, molekul HI terlepas sepenuhnya (elektrolit kuat), yang berasal dari ion I ^- dan H ₃ O ⁺ . Pemisahan ini dapat ditunjukkan dengan persamaan kimia berikut:

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

Apa yang setara jika ditulis sebagai:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Walau bagaimanapun, HI (ac) sama sekali tidak mendedahkan apa yang berlaku pada molekul HI gas; ia hanya menunjukkan bahawa mereka berada dalam medium berair.

Oleh itu, struktur sebenar HI (ac) terdiri daripada ion I ^- dan H ₃ O ^{+ yang} dikelilingi oleh molekul air, menghidratnya; semakin pekat asid hidroiodik, semakin kecil bilangan molekul air yang tidak dilindungi.

Pada hakikatnya secara komersial kepekatan HI adalah 48 hingga 57% dalam air; lebih pekat akan setara dengan asid yang terlalu berasap (dan bahkan lebih berbahaya).

Dalam gambar, dapat dilihat bahawa anion I ^- diwakili oleh sfera ungu, dan H ₃ O ⁺ dengan sfera putih dan sfera merah, untuk atom oksigen. Kation H ₃ O ⁺ mempunyai geometri molekul piramid trigonal (dilihat dari satah yang lebih tinggi dalam gambar).

Hartanah

Penerangan fizikal

Cecair tidak berwarna; tetapi, ia dapat menunjukkan nada kekuningan dan coklat jika bersentuhan langsung dengan oksigen. Ini adalah kerana saya yang ^- ion berakhir pengoksidaan kepada iodin molekul, saya ₂ . Sekiranya terdapat banyak I ₂ , kemungkinan besar anion triiodida, I ₃ ^{- terbentuk} , yang menjadikan larutan menjadi coklat.

Jisim molekul

127.91 g / mol.

Bau

Ekar.

Ketumpatan

Ketumpatannya adalah 1.70 g / mL untuk larutan HI 57%; kerana, ketumpatannya berbeza bergantung pada kepekatan HI yang berbeza. Pada kepekatan ini, azeotrope terbentuk (disuling sebagai satu bahan dan bukan sebagai campuran) yang kestabilan relatifnya disebabkan oleh pengkomersialannya berbanding penyelesaian lain.

Takat didih

Azeotrope HI 57% mendidih pada suhu 127 ° C pada tekanan 1.03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1.78.

Keasidan

Ini adalah asid yang sangat kuat, sehingga menghakis semua logam dan kain; walaupun untuk getah.

Ini kerana ikatan HI sangat lemah, dan mudah putus semasa pengionan di dalam air. Selanjutnya, ikatan hidrogen I ^- - HOH ₂ ⁺ lemah, jadi tidak ada gangguan H ₃ O ^{+ yang} bertindak balas dengan sebatian lain; iaitu, H ₃ O ⁺ telah menjadi "bebas", seperti I ^- yang tidak menarik lawannya dengan terlalu banyak kekuatan.

Ejen pengurangan

HI adalah agen pengurangan yang kuat, produk tindak balas utamanya adalah I ₂ .

Tatanama

Tatanama untuk asid hidroiodik berasal dari fakta bahawa iodin "berfungsi" dengan keadaan pengoksidaan tunggal: -1. Dan juga, nama yang sama menunjukkan bahawa ia mempunyai air dalam formula strukturnya. Ini adalah satu-satunya namanya, kerana ia bukan sebatian murni tetapi penyelesaian.

Permohonan

Sumber iodin dalam sintesis organik dan bukan organik

HI adalah sumber ion I yang sangat baik ^- untuk sintesis organik dan organik, dan juga merupakan agen pengurangan yang kuat. Sebagai contoh, larutan berairnya 57% digunakan untuk sintesis alkil iodida (seperti CH ₃ CH ₂ I) dari alkohol primer. Begitu juga, kumpulan OH boleh diganti dengan I.

Ejen pengurangan

Asid hidroiodik telah digunakan untuk mengurangkan, misalnya, karbohidrat. Sekiranya glukosa yang larut dalam asid ini dipanaskan, ia akan kehilangan semua kumpulan OHnya, memperoleh hidrokarbon n-heksana sebagai produk.

Ini juga telah digunakan untuk mengurangi kelompok fungsional dari lembaran graphene, sehingga dapat difungsikan untuk peranti elektronik.

Proses Cativa

Gambarajah kitaran pemangkin untuk proses Cativa. Sumber: Ben Mills HI juga digunakan untuk pengeluaran asid asetik industri menggunakan proses Cativa. Ini terdiri daripada kitaran pemangkin di mana karbonilasi metanol berlaku; iaitu, kumpulan karbonil, C = O, diperkenalkan dengan molekul CH ₃ OH untuk mengubahnya menjadi asid CH ₃ COOH.

Langkah-langkah

Proses bermula (1) dengan kompleks organo-iridium ^- , geometri segi empat sama rata. Sebatian ini "menerima" metil iodida, CH ₃ I, hasil pengasidan CH ₃ OH dengan HI pada 57%. Air juga dihasilkan dalam tindak balas ini, dan berkatnya, asid asetik akhirnya diperoleh, sementara membiarkan HI pulih pada langkah terakhir.

Dalam langkah ini, kumpulan –CH ₃ dan –I mengikat ke pusat logam iridium (2), membentuk kompleks oktahedral dengan aspek yang terdiri daripada tiga ligan I. Salah satu iod akhirnya digantikan oleh molekul karbon monoksida. , CO; dan sekarang (3), kompleks oktahedral mempunyai aspek yang terdiri daripada tiga ligan CO.

Kemudian, penyusunan semula berlaku: kumpulan –CH ₃ "melepaskan" dari Ir dan mengikat ke CO yang berdekatan (4) untuk membentuk kumpulan asetil, -COCH ₃ . Kumpulan ini dibebaskan dari kompleks iridium untuk mengikat ion iodida dan memberikan CH ₃ COI, asetil iodida. Di sini pemangkin iridium pulih, bersedia untuk mengambil bahagian dalam kitaran pemangkin yang lain.

Akhirnya, CH ₃ COI mengalami penggantian I ^- oleh molekul H ₂ O, yang mekanisme akhirnya melepaskan HI dan asid asetik.

Sintesis haram

Reaksi pengurangan efedrin dengan asid hidroiodik dan fosforus merah kepada metamfetamin. Sumber: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Karya terbitan Ring0: bahan saintifik (bicara). Asid hidroiodik telah digunakan untuk sintesis bahan psikotropik yang memanfaatkan daya reduktifnya yang tinggi. Sebagai contoh, anda boleh mengurangkan efedrin (ubat untuk merawat asma) sekiranya terdapat fosforus merah, menjadi metamfetamin (gambar atas).

Dapat dilihat bahawa penggantian kumpulan OH oleh I berlaku pertama, diikuti dengan penggantian kedua oleh H.

Rujukan

1. Wikipedia. (2019). Asid hidroiodik. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24 April 2017). Kegunaan Asid Hidriodik. Ilmu Pengetahuan. Dipulihkan dari: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Asid hidiodik. Dipulihkan dari: alfa.com
4. Pusat Maklumat Nasional Bioteknologi. (2019). Asid hidiodik. Pangkalan Data PubChem., CID = 24841. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Ilustrasi Glosari Kimia Organik: Asid hidroiodik. Dipulihkan dari: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 Mei 2013). Karbohidrat. Dipulihkan dari: 2.chemistry.msu.edu
7. Di Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Pengurangan graphene oksida dengan grafitisasi kimia. DOI: 10.1038 / ncomms1067.