AXIT HYDROIODIC (HI): CẤU TRÚC, TÍNH CHẤT VÀ CÔNG DỤNG - HÓA HỌC - 2026

Các axit hydroiodic là một dung dịch nước của iodide hydro được đặc trưng bởi độ axit cao của nó. Một định nghĩa gần với thuật ngữ hóa học và IUPAC là nó là một hydracid, có công thức hóa học là HI.

Tuy nhiên, để phân biệt nó với các phân tử hydro iodua ở thể khí, HI (g) được ký hiệu là HI (aq). Chính vì lý do này mà trong các phương trình hóa học, điều quan trọng là phải xác định pha trung bình hoặc pha vật lý trong đó các chất phản ứng và sản phẩm được tìm thấy. Mặc dù vậy, sự nhầm lẫn giữa hydro iodua và axit hydroiodic vẫn thường xảy ra.

Các ion của axit hydroiodic. Nguồn: Gabriel Bolívar.

Nếu các phân tử được xác định trong danh tính của chúng được quan sát, sẽ thấy sự khác biệt đáng chú ý giữa HI (g) và HI (ac). Trong HI (g), có một liên kết HI; trong khi ở HI (ac), chúng thực sự là một cặp ion I ^- và H ₃ O ⁺ tương tác tĩnh điện (hình trên).

Mặt khác, HI (ac) là một nguồn HI (g), vì chất đầu tiên được điều chế bằng cách hòa tan chất thứ hai trong nước. Do đó, trừ khi nó nằm trong một phương trình hóa học, HI có thể được sử dụng để chỉ axit hydroiodic. HI là chất khử mạnh và là nguồn ion I ^- tuyệt vời trong môi trường nước.

Cấu trúc của axit hydroiodic

Axit hydroiodic, như vừa giải thích, bao gồm dung dịch HI trong nước. Ở trong nước, các phân tử HI phân ly hoàn toàn (chất điện li mạnh), tạo thành ion I ^- và H ₃ O ⁺ . Sự phân ly này có thể được biểu diễn bằng phương trình hóa học sau:

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

Điều gì sẽ tương đương nếu nó được viết là:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

Tuy nhiên, HI (ac) hoàn toàn không tiết lộ điều gì đã xảy ra với các phân tử HI ở thể khí; nó chỉ cho biết rằng chúng đang ở trong môi trường nước.

Do đó, cấu trúc thực sự của HI (ac) bao gồm các ion I ^- và H ₃ O ^{+ được} bao quanh bởi các phân tử nước, hydrat hóa chúng; axit hydroiodic càng đậm đặc thì số phân tử nước chưa được tạo ra càng nhỏ.

Trên thực tế, trên thực tế, nồng độ HI trong nước là 48 đến 57%; đậm đặc hơn sẽ tương đương với việc có một axit quá bốc khói (và thậm chí nguy hiểm hơn).

Trong hình ảnh, có thể thấy rằng anion I ^- được biểu diễn bằng quả cầu màu tím, và H ₃ O ⁺ với quả cầu màu trắng và quả cầu màu đỏ, đối với nguyên tử oxy. Cation H ₃ O ⁺ có dạng hình học phân tử hình chóp tam giác (nhìn từ mặt phẳng cao hơn trong hình).

Tính chất

Mô tả vật lý

Chất lỏng không màu; nhưng, nó có thể thể hiện tông màu vàng và nâu nếu tiếp xúc trực tiếp với oxy. Điều này là do các ion I ^- cuối cùng bị oxy hóa thành iốt phân tử, I ₂ . Nếu có nhiều I ₂ , nhiều khả năng anion triiodide, I ₃ ^{- được hình thành} , làm dung dịch chuyển sang màu nâu.

Khối lượng phân tử

127,91 g / mol.

Mùi

Mẫu Anh.

Tỉ trọng

Tỷ trọng là 1,70 g / mL đối với dung dịch HI 57%; vì mật độ thay đổi tùy thuộc vào các nồng độ HI khác nhau. Ở nồng độ này, azeotrope được tạo thành (nó được chưng cất dưới dạng đơn chất chứ không phải hỗn hợp) với độ ổn định tương đối có thể là do nó được thương mại hóa so với các dung dịch khác.

Điểm sôi

Azeotrope 57% HI sôi ở 127 ° C với áp suất 1,03 bar (ĐI VÀO ATM).

pKa

-1,78.

Tính axit

Nó là một axit cực kỳ mạnh, đến nỗi nó có thể ăn mòn tất cả các kim loại và vải; ngay cả đối với mặt mút.

Điều này là do liên kết HI rất yếu và nó dễ dàng bị phá vỡ trong quá trình ion hóa trong nước. Hơn nữa, liên kết hydro I ^- - HOH ₂ ⁺ yếu nên không có gì cản trở H ₃ O ⁺ phản ứng với các hợp chất khác; có nghĩa là, H ₃ O ⁺ đã trở nên “tự do”, giống như I ^- không thu hút phản lực của nó với quá nhiều lực.

Chât khử

HI là chất khử mạnh, sản phẩm phản ứng chính là I ₂ .

Danh pháp

Danh pháp của axit hydroiodic bắt nguồn từ thực tế là iot "hoạt động" với một trạng thái oxi hóa duy nhất: -1. Và ngoài ra, cùng một cái tên cho thấy nó có nước trong công thức cấu tạo của nó. Đây là tên duy nhất của nó, vì nó không phải là một hợp chất tinh khiết mà là một dung dịch.

Các ứng dụng

Nguồn iốt trong tổng hợp hữu cơ và vô cơ

HI là một nguồn ion I tuyệt vời ^- để tổng hợp vô cơ và hữu cơ, đồng thời cũng là một chất khử mạnh. Ví dụ, dung dịch nước 57% của nó được sử dụng để tổng hợp các alkyl iodua (như CH ₃ CH ₂ I) từ rượu chính. Tương tự như vậy, một nhóm OH có thể được thay thế cho I.

Chât khử

Axit hydroiodic đã được sử dụng để khử, ví dụ, carbohydrate. Nếu đun nóng glucozơ trong axit này sẽ mất hết nhóm OH, thu được sản phẩm là hiđrocacbon n-hexan.

Nó cũng đã được sử dụng để giảm các nhóm chức năng của các tấm graphene, để chúng có thể được sử dụng cho các thiết bị điện tử.

Quy trình Cativa

Sơ đồ chu trình xúc tác cho quá trình Cativa. Nguồn: Ben Mills HI cũng được sử dụng để sản xuất công nghiệp axit axetic bằng quy trình Cativa. Điều này bao gồm một chu trình xúc tác trong đó xảy ra quá trình cacbonyl hóa metanol; nghĩa là, một nhóm cacbonyl, C = O, được đưa vào phân tử CH ₃ OH để biến đổi nó thành axit CH ₃ COOH.

Các bước

Quá trình bắt đầu (1) với phức organo-iridium ^- , dạng hình học vuông phẳng. Hợp chất này "nhận" metyl iodua, CH ₃ I, sản phẩm axit hóa CH ₃ OH bằng HI đến 57%. Nước cũng được tạo ra trong phản ứng này, và nhờ nó, axit axetic cuối cùng thu được, đồng thời cho phép thu hồi HI ở bước cuối cùng.

Trong bước này, cả nhóm –CH ₃ và –I đều tham gia vào tâm kim loại iridi (2), tạo thành một phức chất bát diện với một mặt được tạo thành từ ba phối tử I. Một trong các điốt được thay thế bằng phân tử cacbon monoxit , CO; và bây giờ (3), phức chất bát diện có mặt gồm ba phối tử CO.

Sau đó, một sự sắp xếp lại xảy ra: nhóm -CH ₃ "đi" khỏi Ir và liên kết với CO (4) liền kề để tạo thành nhóm acetyl, -COCH ₃ . Nhóm này được giải phóng khỏi phức iridi để liên kết với các ion iodua và cho CH ₃ COI, acetyl iodua. Tại đây chất xúc tác iridi được thu hồi, sẵn sàng tham gia vào một chu trình xúc tác khác.

Cuối cùng, CH ₃ COI trải qua sự thay thế I ^- bởi một phân tử H ₂ O, mà cơ chế của chúng kết thúc giải phóng HI và axit axetic.

Tổng hợp vi phạm pháp luật

Phản ứng khử ephedrin với axit hydroiodic và photpho đỏ thành methamphetamine. Nguồn: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Công trình dẫn xuất Ring0: nhà khoa học vật liệu (nói chuyện). Axit hydroiodic đã được sử dụng để tổng hợp các chất hướng thần tận dụng sức mạnh khử cao của nó. Ví dụ, bạn có thể giảm ephedrine (một loại thuốc điều trị bệnh hen suyễn) khi có phốt pho đỏ, thành methamphetamine (ảnh trên cùng).

Có thể thấy rằng sự thay thế nhóm OH bởi I xảy ra đầu tiên, sau đó là sự thay thế thứ hai bởi H.

Người giới thiệu

1. Wikipedia. (2019). Axit hydroiodic. Khôi phục từ: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (Ngày 24 tháng 4 năm 2017). Công dụng của Axit Hydriodic. Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Axit hydriodic. Khôi phục từ: alfa.com
4. Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2019). Axit hydriodic. Cơ sở dữ liệu PubChem., CID = 24841. Được khôi phục từ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Thuật ngữ minh họa Hóa học hữu cơ: Axit hydroiodic. Được phục hồi từ: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (Ngày 5 tháng 5 năm 2013). Carbohydrate. Được khôi phục từ: 2.chemistry.msu.edu
7. Trong Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Ôxít graphen bị khử bằng quá trình graphit hóa hóa học. DOI: 10.1038 / ncomms1067.