Yoduro de hidrógeno - Hydrogen iodide
|
|
|
|
| Nombres | |
|---|---|
|
Nombre IUPAC
Yodano
|
|
| Otros nombres
Ácido yodhídrico (solución acuosa)
Hidruro de yodo |
|
| Identificadores | |
|
Modelo 3D ( JSmol )
|
|
| ChemSpider | |
| Tarjeta de información ECHA |
100.030.087 
|
|
PubChem CID
|
|
| Número RTECS | |
| UNII | |
|
Tablero CompTox ( EPA )
|
|
|
|
|
|
| Propiedades | |
| H yo | |
| Masa molar | 127,904 g / mol |
| Apariencia | Gas incoloro |
| Densidad | 2,85 g / ml (-47 ° C) |
| Punto de fusion | −50,80 ° C (−59,44 ° F; 222,35 K) |
| Punto de ebullición | −35,36 ° C (−31,65 ° F; 237,79 K) |
| aproximadamente 245 g / 100 ml | |
| Acidez (p K a ) | -10 (en agua, estimación); -9,5 (± 1,0) 2.8 (en acetonitrilo) |
| Ácido conjugado | Yodonio |
| Base conjugada | Yoduro |
| Estructura | |
| Término | |
| 0,38 D | |
| Riesgos | |
| Principales peligros | Tóxico, corrosivo, nocivo e irritante |
| Ficha de datos de seguridad |
Ver: página de datos yoduro de hidrógeno ácido yodhídrico |
| Frases R (desactualizadas) | R20 , R21 , R22 , R35 |
| Frases S (desactualizadas) | S7 , S9 , S26 , S45 |
| NFPA 704 (diamante de fuego) | |
| punto de inflamabilidad | No es inflamable |
| Compuestos relacionados | |
|
Otros aniones
|
Fluoruro de hidrógeno Cloruro de hidrógeno Bromuro de hidrógeno Astaturo de hidrógeno |
| Página de datos complementarios | |
|
Índice de refracción ( n ), constante dieléctrica (ε r ), etc. |
|
|
Datos termodinámicos |
Comportamiento de fase sólido-líquido-gas |
| UV , IR , RMN , MS | |
|
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). |
|
 verificar ( ¿qué es ?)
  |
|
| Referencias de Infobox | |
Yoduro de hidrógeno ( HI) es una molécula diatómica y un haluro de hidrógeno . Las soluciones acuosas de HI se conocen como ácido yodhídrico o ácido yodhídrico , un ácido fuerte . El yoduro de hidrógeno y el ácido yodhídrico son, sin embargo, diferentes en que el primero es un gas en condiciones estándar, mientras que el otro es una solución acuosa del gas. Son interconvertibles. El HI se utiliza en síntesis orgánica e inorgánica como una de las principales fuentes de yodo y como agente reductor .
Propiedades del yoduro de hidrógeno
HI es un gas incoloro que reacciona con el oxígeno para dar agua y yodo. Con aire húmedo, HI produce una neblina (o vapores) de ácido yodhídrico. Es excepcionalmente soluble en agua, dando ácido yodhídrico. Un litro de agua disolverá 425 litros de gas HI, la solución más concentrada tiene solo cuatro moléculas de agua por molécula de HI.
Ácido yodhídrico
El ácido yodhídrico no es yoduro de hidrógeno puro, sino una mezcla que lo contiene. El ácido yodhídrico "concentrado" comercial generalmente contiene 48 a 57% de HI en masa. La solución forma un azeótropo que hierve a 127 ° C con 57% de HI, 43% de agua. La alta acidez se debe a la dispersión de la carga iónica sobre el anión. El radio del ión yoduro es mucho mayor que el de los otros haluros comunes, lo que hace que la carga negativa se disperse en un gran espacio. Por el contrario, un ion cloruro es mucho más pequeño, lo que significa que su carga negativa está más concentrada, lo que lleva a una interacción más fuerte entre el protón y el ion cloruro. Esta débil H + ··· I - interacción en HI facilita la disociación del protón a partir del anión y es la razón HI es la más fuerte de ácido de los hidrohaluros.
- ALTA (g) + H
2O (l) → H
3O+
(aq) + I - (aq) K a ≈ 10 10 - HBr (g) + H
2O (l) → H
3O+
(aq) + Br - (aq) K a ≈ 10 9 - HCl (g) + H
2O (l) → H
3O+
(aq) + Cl - (aq) K a ≈ 10 6
Síntesis
La preparación industrial de HI implica la reacción de I 2 con hidracina , que también produce nitrógeno gaseoso:
- 2 I 2 + N
2H
4→ 4 HI + N
2
Cuando se realiza en agua, el HI debe destilarse .
El HI también se puede destilar de una solución de NaI u otro yoduro alcalino en ácido fosfórico concentrado (tenga en cuenta que el ácido sulfúrico concentrado no funcionará para acidificar los yoduros, ya que oxidará el yoduro a yodo elemental).
Otra forma en que se puede preparar el HI es burbujeando vapor de sulfuro de hidrógeno a través de una solución acuosa de yodo, formando ácido yodhídrico (que se destila) y azufre elemental (que se filtra):
- H 2 S + I 2 → 2 ALTO + S
Además, el HI se puede preparar simplemente combinando H 2 e I 2 :
- H 2 + I 2 → 2 HI
Este método se emplea generalmente para generar muestras de alta pureza.
Durante muchos años, se consideró que esta reacción implicaba una reacción bimolecular simple entre moléculas de H 2 e I 2 . Sin embargo, cuando se irradia una mezcla de gases con una longitud de onda de luz igual a la energía de disociación de I 2 , aproximadamente 578 nm, la velocidad aumenta significativamente. Esto apoya un mecanismo por el cual I 2 primero se disocia en 2 átomos de yodo, cada uno de los cuales se adhiere a un lado de una molécula de H 2 y rompe el enlace H − H :
![{\ Displaystyle {\ ce {{H2} + {I2} -> [{\ text {578 nm radiación}}] {H2} + 2I-> I {\ cdots} H {\ cdots} H {\ cdots} I -> 2HI}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66229b185f4cf75e9c745f773af370ab34319202)
En el laboratorio, otro método implica la hidrólisis de PI 3 , el yodo equivalente de PBr 3 . En este método, I 2 reacciona con el fósforo para crear triyoduro de fósforo , que luego reacciona con el agua para formar HI y ácido fosforoso :
- 3 I 2 + 2 P + 6 H
2O → 2 PI 3 + 6 H
2O → 6 HI + 2 H 3 PO 3
Reacciones y aplicaciones clave
Las soluciones de yoduro de hidrógeno se oxidan fácilmente con el aire:
- 4 HI + O 2 → 2 H
2O + 2 I 2 - HI + I 2 → HI 3
HOLA
3 es de color marrón oscuro, lo que hace que las soluciones envejecidas de HI aparezcan a menudo de color marrón oscuro.
Al igual que el HBr y el HCl, el HI se suma a los alquenos :
- HI + H 2 C = CH 2 → H
3CCH
2I
HI también se utiliza en química orgánica para convertir alcoholes primarios en haluros de alquilo . Esta reacción es una sustitución S N 2 , en la que el ión yoduro reemplaza al grupo hidroxilo "activado" (agua):
Se prefiere HI sobre otros haluros de hidrógeno porque el ión yoduro es un nucleófilo mucho mejor que el bromuro o el cloruro, por lo que la reacción puede tener lugar a una velocidad razonable sin mucho calentamiento. Esta reacción también ocurre para los alcoholes secundarios y terciarios, pero la sustitución ocurre a través de la ruta S N 1.
También se puede usar HI (o HBr) para escindir éteres en yoduros de alquilo y alcoholes, en una reacción similar a la sustitución de alcoholes. Este tipo de escisión es importante porque puede usarse para convertir un éter químicamente estable e inerte en especies más reactivas. En este ejemplo, el éter dietílico se divide en etanol y yodoetano:
La reacción es regioselectiva, ya que el yoduro tiende a atacar al carbono del éter menos impedido estéricamente .
El HI está sujeto a las mismas pautas de Markovnikov y anti-Markovnikov que el HCl y el HBr.
Aunque duro para los estándares modernos, el HI se empleó comúnmente como agente reductor al principio de la historia de la química orgánica. Los químicos del siglo XIX intentaron preparar ciclohexano mediante la reducción de benceno por HI a altas temperaturas, pero en su lugar aislaron el producto reordenado, metilciclopentano ( ver el artículo sobre ciclohexano ). Como informó Kiliani por primera vez, la reducción con ácido yodhídrico de azúcares y otros polioles da como resultado la escisión reductora de varios o incluso de todos los grupos hidroxi, aunque a menudo con escaso rendimiento y / o reproducibilidad. En el caso de alcoholes bencílicos y alcoholes con grupos α-carbonilo, la reducción por HI puede proporcionar rendimientos sintéticamente útiles del correspondiente producto de hidrocarburo (ROH + 2HI → RH + H
2O + I 2 ). Este proceso puede hacerse catalítico en HI usando fósforo rojo para reducir el I 2 formado .
Referencias
- ^ Bell, RP El protón en química . 2a ed., Cornell University Press, Ithaca, NY, 1973 .
- ^ Trummal, A .; Labio, L .; Kaljurand, I .; Koppel, IA; Leito, I. "Acidez de ácidos fuertes en agua y dimetilsulfóxido" J. Phys. Chem. Una . 2016 , 120 , 3663-3669. doi : 10.1021 / acs.jpca.6b02253
- ^ Raamat, E .; Kaupmees, K .; Ovsjannikov, G .; Trummal, A .; Kütt, A .; Saame, J .; Koppel, I .; Kaljurand, I .; Labio, L .; Rodima, T .; Pihl, V .; Koppel, IA; Leito, I. "Acideces de ácidos Brønsted neutros fuertes en diferentes medios". J. Phys. Org. Chem . 2013 , 26 , 162-170. doi : 10.1002 / poc.2946
- ^ Holleman, AF; Wiberg, E. "Química inorgánica" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5 .
- ^ Greenwood, NN y A. Earnshaw. La química de los elementos . 2ª ed. Oxford: Butterworth-Heineman. p 809–815. 1997.
- ^ Joseph Louis Gay-Lussac (1815), "Una memoria sobre el yodo", Anales de filosofía , 5 : 101
- ^ Holleman, AF Wiberg, E. Química inorgánica . San Diego: Prensa académica. pag. 371, 432–433. 2001.
- ^ a b Breton, GW, PJ Kropp, PJ; Harvey, RG "Yoduro de hidrógeno" en Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica (Ed: L. Paquette) 2004, J. Wiley & Sons, Nueva York. doi : 10.1002 / 047084289X .
- ↑ a b Bruice, Paula Yurkanis. Química Orgánica 4a ed. Prentice Hall: Upper Saddle River, N. J, 2003 p. 438–439, 452.
- ↑ Kiliani, Heinrich (1 de enero de 1886). "Ueber die Constitution der Dextrosecarbonsäure" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 19 (1): 1128-1130. doi : 10.1002 / cber.188601901251 . ISSN 1099-0682 .
- ^ Perlin, AS; Purves, CB (1 de marzo de 1953). "Reducción de Kiliani de glucosa y fructosa cianohidrinas a los correspondientes ácidos heptanoicos y lactonas" . Revista canadiense de química . 31 (3): 227-236. doi : 10.1139 / v53-033 . ISSN 0008-4042 .
- ^ Dobmeier, Michael; Herrmann, Josef M; Lenoir, Dieter; König, Burkhard (2 de marzo de 2012). "Reducción de alcoholes bencílicos y compuestos α-hidroxicarbonílicos por ácido yodhídrico en un medio de reacción bifásico" . Revista Beilstein de Química Orgánica . 8 (1): 330–336. doi : 10.3762 / bjoc.8.36 . PMC 3302097 . PMID 22423302 .
- Nishikata, E., T .; Ishii y T. Ohta. "Viscosidades de soluciones acuosas de ácido clorhídrico y densidades y viscosidades de soluciones acuosas de ácido hidroyódico". J. Chem. Ing. Datos. 26 . 254-256. 1981.