ÀCID IODHÍDRIC (HI): ESTRUCTURA, PROPIETATS I USOS - QUIMICA - 2026

L' àcid iodhídric és una dissolució aquosa de iodur d'hidrogen que es caracteritza per la seva elevada acidesa. Una definició més aferrada a la terminologia química i de la IUPAC, és que es tracta d'un hidràcid, la fórmula química és HI.

No obstant això, per a diferenciar-ho de les molècules gasoses de iodur d'hidrogen, HI (g), es denota com HI (ac). És per aquesta raó que en les equacions químiques és important identificar el mitjà o la fase física en què s'hagin els reactius i productes. Així i tot, sol ser comú les confusions entre el iodur d'hidrogen i l'àcid iodhídric.

Ions de l'àcid iodhídric. Font: Gabriel Bolívar.

Si s'observen les molècules compromeses en la seva identitat es trobarà diferències notòries entre HI (g) i HI (ac). Al HI (g), hi ha un enllaç HI; mentre que en el HI (ac), són en realitat un parell d'ions I ^- i H ₃ O ⁺ interaccionant electrostàticament (imatge superior).

D'altra banda, el HI (ac) és una font d'HI (g), ja que el primer es prepara per la dissolució de l'segon en aigua. A causa d'això, llevat que sigui en una equació química, HI pot utilitzar-se per referir-se també a l'àcid iodhídric. L'HI és un fort agent reductor i una excel·lent font de ions I ^- al mig aquós.

Estructura de l'àcid iodhídric

L'àcid iodhídric, com recentment es va explicar, consisteix d'una dissolució de HI en aigua. A l'estar en l'aigua, les molècules de HI es dissocien completament (electròlit fort), originant els ions I ^- i H ₃ O ⁺. Aquesta dissociació es pot representar amb la següent equació química:

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

El que seria equivalent si s'escrivís com:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (ac)

No obstant això, HI (ac) no revela en absolut què li ha passat a les molècules de HI gasoses; només indica que estan al mig aquós.

Per tant, la veritable estructura de l'HI (ac) consisteix dels ions I ^- i H ₃ O ⁺ envoltats per molècules d'aigua hidratant; com més concentrat sigui l'àcid iodhídric, menor serà el nombre de molècules d'aigua sense protonarse.

Comercialment de fet la concentració de HI és de 48 a 57% en aigua; més concentrat equivaldria a tenir un àcid massa fumant (i encara més perillós).

A la imatge, es pot apreciar que l'anió I ^- es representa amb una esfera morada, i H ₃ O ⁺ amb esferes blanques i una vermella, per a l'àtom d'oxigen. El catió H ₃ O ⁺ presenta geometria molecular piràmide trigonal (vist des d'un pla superior a la imatge).

propietats

Descripció física

Líquid incolor; però, pot exhibir tonalitats groguenques i marrons si està en contacte directe amb l'oxigen. Això es deu al fet que els ions I ^- acaben oxidant a iode molecular, I ₂. Si hi ha molt I ₂, és més que probable que es formi l'anió triiodur, I ₃ ^-, el qual tenyeix de marró la solució.

massa molecular

127,91 g / mol.

olor

Acre.

densitat

La densitat és de 1,70 g / ml per a la solució HI a l'57%; ja que, les densitats varien en funció de les diferents concentracions de HI. A aquesta concentració es forma un azeòtrop (es destil·la com una única substància i no com una barreja) a la relativa estabilitat pot ser que se li degui la seva comercialització per sobre d'altres dissolucions.

Punt d'ebullició

El azeòtrop HI a l'57% bull a 127ºC a una pressió de 1,03 bar (PASSAR A ATM).

pKa

-1,78.

acidesa

És un àcid extremadament fort, tant, que resulta corrosiu per a tots els metalls i teixits; fins per als cautxús.

Això es deu al fet que l'enllaç HI és molt feble, i es trenca fàcilment durant la seva ionització en aigua. A més, els ponts d'hidrogen I ^- - HOH ₂ ⁺ són febles, de manera que no hi ha res interfereixi que l'H ₃ O ⁺ reaccioni amb altres compostos; és a dir, l'H ₃ O ⁺ s'hagi "lliure", a l'igual que l'I ^- que no atreu amb massa força al seu contraión.

Agent reductor

L'HI és un poderós agent reductor, el principal producte de reacció és el I ₂.

Nomenclatura

La nomenclatura de l'àcid iodhídric deriva de el fet que el iode "treballa" amb un únic estat d'oxidació: -1. I a més, el mateix nom indica que posseeix aigua dins de la seva fórmula estructural. Aquest és el seu únic nom, al no tractar-se d'un compost pur sinó d'una dissolució.

usos

Font de iode en síntesis orgàniques i inorgàniques

L'HI és una excel·lent font de ions I ^- per a síntesi inorgàniques i orgàniques, i és a més un poderós agent reductor. Per exemple, s'utilitza la seva dissolució aquosa a l'57% per a la síntesi de iodurs d'alquil (com el CH ₃ CH ₂ I) a partir d'alcohols primaris. Així mateix, pot substituir en una estructura un grup OH per un I.

Agent reductor

L'àcid iodhídric s'ha utilitzat per a reduir, per exemple, carbohidrats. Si s'escalfa glucosa dissolta en aquest àcid, perdrà tots els seus grups OH, obtenint com a producte l'hidrocarbur n-hexà.

Així mateix, s'ha utilitzat per reduir els grups funcionals de làmines de grafè, de tal manera que puguin funcionalizarse per a dispositius electrònics.

procés Cativa

Diagrama de l'cicle catalític per al procés Cativa. Font: Ben Mills.El HI també s'utilitza per a la producció industrial de l'àcid acètic mitjançant el procés Cativa. Aquest consta d'un cicle catalític en què ocorre la carbonilació de l'metanol; és a dir, a la molècula de CH ₃ OH se li introdueix un grup carbonil, C = O, per transformar-se en l'àcid CH ₃ COOH.

passos

El procés comença (1) amb el complex òrgan-iridi ^-, de geometria pla quadrat. Aquest compost "rep" el iodur de metil, CH ₃ I, producte de l'acidificació de l'CH ₃ OH amb HI a l'57%. L'aigua també es produeix en aquesta reacció, i gràcies a ella s'obté a la fin l'àcid acètic, alhora que permet recuperar el HI en l'últim pas.

En aquest pas tant el grup -CH ₃ com el -I s'uneixen a centre metàl·lic de iridi (2), formant-se un complex octaèdric amb una faceta composta per tres lligands I. Un dels yodos acaba substituint-se per una molècula de monòxid de carboni, CO; i ara (3), el complex octaèdric posseeix una faceta compost per tres lligands CO.

Després, ocorre un reordenament: el grup -CH ₃ es "deixa anar" de l'Anar i s'uneix a el CO adjacent (4) per formar un grup acetil, -COCH ₃. Aquest grup s'allibera de el complex d'iridi per enllaçar-als ions iodurs i donar CH ₃ COI, iodur de acetil. Aquí es recupera el catalitzador d'iridi, a punt per participar en un altre cicle catalític.

Finalment, el CH ₃ COI pateix una substitució de l'I ^- per una molècula d'H ₂ O, el mecanisme acaba per alliberar HI i l'àcid acètic.

síntesi il·lícites

Reacció de reducció de l'efedrina amb àcid iodhídric i fòsfor vermell a metamfetamina. Font: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0trabajo derivat: materialscientist (parlar).El àcid iodhídric s'ha utilitzat per a síntesi de substància psicotròpiques aprofitant el seu alt poder reductiu. Per exemple, pot reduir l'efedrina (un medicament per al tractament de l'asma) en presència de fòsfor vermell, a metamfetamina (imatge superior).

Es pot apreciar que primer ocorre una substitució de el grup OH per l'I, seguit d'una segona substitució per un H.

referències

1. Wikipedia. (2019). Hydroiodic acid. Recuperat de: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24 d'abril del 2017). The Uses of Hydriodic Acid. Sciencing. Recuperat de: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Hydriodic acid. Recuperat de: alfa.com
4. National Center for Biotechnology Information. (2019). Hydriodic acid. PubChem Database., CID = 24841. Recuperat de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Illustrated Glossary of Organic Chemistry: Hydroiodic acid. Recuperat de: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (05 de maig de 2013). Carbohydrates. Recuperat de: 2.chemistry.msu.edu
7. In Kyu-moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff & Hyoyoung Lee. (2010). Reduced grafè oxide by chemical graphitization. DOI: 10.1038 / ncomms1067.