El bromur d'hidrogen, un compost químic de fórmula HBr, és una molècula diatòmica amb un enllaç covalent. El compost es classifica com un halur d'hidrogen, sent un gas incolor que a l'dissoldre en aigua forma àcid bromhídric saturant a un 68,85% p / pa temperatura ambient.
Solucions aquoses a el 47,6% p / p formen una mescla azeotròpica d'ebullició constant que bull a 124,3 graus centígrads. Les dissolucions menys concentrades, en ebullició, alliberen H2O fins que s'arriba a la composició de la mescla azeotròpica d'ebullició constant.
Figura1: Estructura el bromur d'hidrogen.
Propietats físiques i químiques
El bromur d'hidrogen és un gas incolor a temperatura ambient amb una olor agre i irritant. El compost és estable, però s'enfosqueix a poc a poc quan s'exposa a l'aire o la llum com s'il·lustra a la figura 2 (National Center for Biotechnology Information, SF).
Figura 2: aparença de l'bromur d'hidrogen.
Posseeix un pes molecular de 80.91 g / mol i una densitat de 3,307 g / L, el que el fa més pesat que l'aire. El gas es condensa produint un líquid incolor de punt d'ebullició de -66,73 graus centígrads.
A l'seguir refredant, el líquid es solidifica obtenint cristalls de color blanc, el punt de fusió és de -86,82 graus centígrads amb una densitat de 2,603 g / ml (Egon Wiberg, 2001). L'aparença d'aquests cristalls es mostra a la figura 3.
Figura 3: aparença de l'bromur d'hidrogen.
La distància d'enllaç entre el brom i l'hidrogen és de 1,414 angstrom i la seva energia de dissociació és de 362,5 kJ / mol.
El bromur d'hidrogen és més soluble en aigua que el clorur d'hidrogen, es podrà dissoldre 221 g en 100 ml d'aigua a 0 graus centígrads, el que equival a un volum de 612 litres d'aquest gas per cada litre d'aigua. També és soluble en alcohol i altres solvents orgànics.
En solució aquosa (àcid bromhídric) les propietats àcides de l'HBr són dominants, (com és el cas de l'HF i el HCl) i, en l'enllaç entre l'hidrogen i l'halogen, és més feble en el cas de l'bromur d'hidrogen que en el clorur d'hidrogen.
Per tant, si es fa passar clor a través del bromur d'hidrogen, s'observa la formació de vapors de color marró característics de l'brom molecular. La reacció que ho explica és la següent:
2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2
Això és indicatiu que el bromur d'hidrogen és un agent reductor més fort que el clorur d'hidrogen i que el clorur d'hidrogen és un millor agent oxidant.
El bromur d'hidrogen és un àcid fort anhidre (sense aigua). Reacciona ràpida i exotèrmicament amb bases de tot tipus (incloent amines i amides).
Reacciona exotèrmicament amb carbonats (incloent pedra calcària i materials de construcció que contenen pedra calcària) i carbonats d'hidrogen per generar diòxid de carboni.
Reacciona amb sulfurs, carburs, borurs i fosfurs per generar gasos tòxics o inflamables.
Reacciona amb molts metalls (incloent alumini, zinc, calci, magnesi, ferro, estany i tots els metalls alcalins) per generar gas d'hidrogen inflamable.
Respon violentament amb:
- anhídrid acètic
- 2-aminoetanol
- hidròxid d'amoni
- fosfur de calci
- àcid clorosulfónico
- 1,1-difluoroetileno
- etilendiamina
- etilenimina
- àcid sulfúric fumant
- àcid perclòric
- b-propiolactona
- òxid de propilè
- perclorat de plata
- Fosfur d'urani (IV)
- acetat de vinil
- carbur de calci
- carbur de rubidi
- Acetilur de cesi
- Acetilur de rubidi
- boruro de magnesi
- sulfat de mercuri (II)
- fosfur de calci
- carbur de calci (Chemical Datasheet, 2016).
Reactivitat i perills
El bromur d'hidrogen és classificat com un compost corrosiu i irritant. És extremadament perillós en cas de contacte amb la pell (irritant i corrosiu) i els ulls (irritant) i en els casos d'ingestió i d'inhalació (irritant pulmonar).
El compost es guarda en contenidors pressuritzats de gas liquat. L'exposició perllongada a foc o a la calor intensa pot resultar en la violenta ruptura de l'contenidor pressuritzat, el qual pot sortir disparat alliberant vapors tòxics irritants.
L'exposició perllongada a concentracions baixes o l'exposició a curt termini a altes concentracions pot resultar en efectes adversos a la salut a causa de la seva inhalació.
La descomposició tèrmica de l'bromur d'hidrogen anhidre produeix gasos tòxics de brom. Pot arribar a ser inflamable si reacciona alliberant hidrogen. En contacte amb cianur produeix gasos tòxics de cianur d'hidrogen.
La inhalació causa una irritació severa del nas i de l'tracte respiratori superior, i pot provocar una lesió pulmonar.
La ingestió causa cremades a la boca ia l'estómac. El contacte amb els ulls causa irritació severa i cremades. El contacte amb la pell causa irritació i cremades.
Si aquest producte químic en solució entra en contacte amb els ulls, s'han de rentar immediatament amb grans quantitats d'aigua, aixecant ocasionalment les parpelles inferior i superior.
No s'han d'usar lents de contacte quan es treballa amb aquest producte químic. Si el teixit ocular està congelat, s'ha de buscar atenció mèdica immediata.
Si el teixit no està congelat, esbandida els ulls immediatament i completament amb grans quantitats d'aigua durant al menys 15 minuts, aixecant ocasionalment les parpelles inferior i superior.
Si persisteix la irritació, dolor, inflor o llagrimeig obtingui atenció mèdica el més aviat possible.
Si aquest producte químic en solució entra en contacte amb la pell i no produeix una congelació, esbandida immediatament la pell contaminada amb aigua.
Si aquest producte químic penetra a la roba, retiri immediatament la roba i renti la pell amb aigua.
Si es produeix congelació, busqui atenció mèdica immediatament. No s'ha de fregar les àrees afectades o esbandir amb aigua. Per tal de prevenir més danys en els teixits, no s'ha d'intentar treure la roba congelada de les àrees amb gebre.
Si s'inhala grans quantitats d'aquest producte químic, s'ha de moure a la persona exposada a l'aire fresc immediatament. Si la respiració s'ha aturat, realitzi la ressuscitació boca a boca. S'ha de mantenir la víctima calenta i en repòs, a més d'intentar obtenir atenció mèdica el més aviat possible.
Si aquest producte químic en solució s'ha empassat, obtingui atenció mèdica immediatament
Maneig i emmagatzematge
Les bombones de bromur d'hidrogen s'han d'emmagatzemar en un lloc fresc i ben ventilat. El seu maneig ha de ser amb ventilació adequada. S'ha de guardar únicament quan la temperatura no superi els 52 graus centígrads.
S'ha d'assegurar fermament els envasos en posició vertical per evitar que caiguin o siguin colpejats. A més, instal·lar la tapa protectora de la vàlvula, si està proveïda, fermament en el seu lloc a mà, així com emmagatzemar els envasos plens i buits per separat (Praxair inc., 2016).
A l'manipular el producte sota pressió, s'ha d'usar canonades i equip adequadament dissenyats per suportar les pressions que es troben. Mai treballi en un sistema pressuritzat i utilitzi un dispositiu de prevenció de flux de retorn a la canonada. Els gasos poden causar asfíxia ràpida a causa de la deficiència d'oxigen.
Emmagatzemar i utilitzar amb ventilació adequada és important. Si es produeix una fugida, tanqui la vàlvula de l'contenidor i apagui el sistema d'una manera segura i ambientalment correcta. Després repari la fuita. Mai poseu un recipient on pugui formar part d'un circuit elèctric.
S'ha d'usar guants de seguretat de cuir i sabates adequades quan es maneja els cilindres. Aquests s'han de protegir i per a això s'ha d'evitar arrossegar-los, fer-los rodar o lliscar.
A l'moure el cilindre, s'ha de mantenir sempre en el seu lloc la tapa de la vàlvula extraïble. Mai s'ha d'intentar aixecar un cilindre per la seva tapa, la qual està destinada únicament protegir la vàlvula.
Quan es moguin els cilindres, fins i tot per a distàncies curtes, utilitzeu un carro (carretó, camió de mà, etc.) dissenyat per transportar cilindres.
Mai s'ha de inserir un objecte (per exemple, clau anglesa, tornavís, barra de palanca) a les obertures de la tapa, ja que fer-ho pot danyar la vàlvula i causar una fugida.
S'utilitza una clau de corretja ajustable per treure les tapes massa atapeïdes o rovellades. La vàlvula ha d'obrir-se lentament i si això fos impossible, s'ha de deixar d'usar i posar-se en contacte amb el proveïdor. Per descomptat, la vàlvula de el recipient s'ha de tancar després de cada ús.
Aquest recipient s'ha de mantenir tancat fins i tot quan està buit. Mai s'ha d'aplicar flama o calor localitzat directament en qualsevol part de l'recipient. Les altes temperatures poden malmetre el contenidor i causar que el dispositiu d'alleujament de pressió falli prematurament, ventilant el contingut de l'recipient (Praxair inc., 2016).
síntesi
El bromur d'hidrogen gasós pot fabricar-se en el laboratori mitjançant la bromació de tetralina (1, 2, 3, 4-tetrahidronaftaleno). El desavantatge és que la meitat de l'brom es perd. El rendiment és aproximadament de l'94%, o el que és el mateix, un 47% de l'brom acaba com HBr.
C 10 H 12 + 4 Br 2 → C 10 H 8 Br 4 + 4 HBr
El gas de bromur d'hidrogen també es pot sintetitzar en el laboratori mitjançant la reacció d'àcid sulfúric concentrat sobre bromur de sodi.
NaBr (s) + H 2 SO 4 → HBr (g) + NaHSO 4
El desavantatge d'aquest mètode és que gran part del producte es perd per oxidació amb excés d'àcid sulfúric per formar brom i diòxid de sofre.
2 HBr + H 2 SO 4 → Br 2 + SO 2 + 2 H 2 O
El bromur d'hidrogen es pot preparar en el laboratori mitjançant la reacció entre gas hidrogen purificat i brom. Aquesta és catalitzada per amiant platinat i es porta a terme en un tub de quars a 250 ° C.
Br 2 + H 2 → 2 HBr
També es pot produir bromur d'hidrogen anhidre a petita escala per termòlisi de bromur de trifenilfosfonio en xilè a reflux.
Es pot obtenir HBr mitjançant el mètode de l'fòsfor vermell. En primer lloc, el fòsfor vermell s'afegeix al reactor d'aigua i posteriorment, de manera lenta, el brom sota agitació i la reacció d'àcid bromhídric i àcid fosforós, per sedimentació, filtració i la destil·lació obtinguda serà àcid bromhídric.
P 4 + 6 Br 2 + 12 H 2 O → 12 HBr + 4 H 3 PO 3
El bromur d'hidrogen preparat pels mètodes anteriors pot contaminar-se amb Br 2, que pot eliminar-se passant el gas a través d'una solució de fenol en tetraclorometano o un altre dissolvent adequat a temperatura ambient, produint 2, 4, 6-tribromofenol i amb això generant-se més HBr.
Aquest procés també es pot dur a terme a través d'encenalls de coure o gasa de coure a alta temperatura (Hydrogen: hydrogen bromide, 1993-2016).
usos
El HBr s'utilitza en la fabricació de bromurs orgànics, com ara bromur de metil, bromoetano, etc., i inorgànics, com ara bromur de sodi, bromur de potassi, bromur de liti i bromur de calci, etc.
També s'empra en aplicacions fotogràfiques i farmacèutiques o per a la síntesi de sedants i anestèsics. A més, s'aplica en l'assecat industrial, acabat tèxtil, agents de revestiment, agents de tractament superficial i d'ignifugació.
El compost també s'usa per gravar làmines de polisilici, per a la fabricació de xips d'ordinador (InterScan Corporation, 2017).
El bromur d'hidrogen és un bon dissolvent per a alguns minerals metàl·lics, utilitzats en el refinament de metalls d'alta puresa.
En la indústria de l'petroli, s'utilitza com a separació de compostos alcoxi i fenoxi, i un catalitzador per a l'oxidació d'hidrocarburs cíclics i hidrocarburs en cadena a cetones, àcid o peròxid. També s'utilitza en tints sintètics i espècies.
Un gas d'alta qualitat de HBr és usat per gravar i netejar per a la matèria primera semiconductora (SHOWA Denko KK, sf).
El compost és usat com reactiu analític en la determinació de sofre, seleni, bismut, zinc i ferro., Per a la separació de l'estany de l'arsènic i de l'antimoni. És un catalitzador de alquilació i agent reductor usat en la síntesi orgànica.
El bromur d'hidrogen es pot usar per a la producció d'àcid bromhídric. L'àcid bromhídric és un àcid mineral molt fort, més fort que l'àcid clorhídric.
HBr és altament reactiu i corrosiu per a la majoria dels metalls. L'àcid és un reactiu comú en la química orgànica, usat per a l'oxidació i la catàlisi. També és eficaç en l'extracció de certs minerals metàl·lics (Hydrogen bromide, 2016).
referències
- InterScan Corporation. (2017). Hydrogen Bromide-and Hydrogen Bromide Monitoring Instrumentation. Retrieved from gasdetection.com.
- Chemical Datasheet. (2016). Retrieved from HYDROGEN Bromide, ANHYDROUS: cameochemicals.noaa.gov.
- Egon Wiberg, NW (2001). Inorganic Chemistry. Academic press.
- Hydrogen bromide. (2016). Retrieved from ChemicalBook.
- Hydrogen: hydrogen bromide. (1993-2016). Retrieved from Webelements.
- Material Safety Data Sheet Hydrogen bromide. (2005, octubre 9). Retrieved from sciencelab.com.
- National Center for Biotechnology Information. (SF). PubChem Compound Database; CID = 260. Retrieved from pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
- Praxair inc. (2016, octubre 17). Hydrogen bromide, anhydrous Safety Data Sheet P-4605. Retrieved from praxair.com.
- SHOWA Denko KK (sf). hydrogen bromide. Retrieved from www.sdk.co.jp.