галогеноводород

Галогеноводороды ( галогеноводородные кислоты в водной фазе) представляют собой двухатомные неорганические соединения , которые функционируют как кислоты Аррениуса . Формула H X, где X — один из галогенов : фтор , хлор , бром , йод или астат . ^[1] Все известные галогениды водорода являются газами при стандартной температуре и давлении . ^[2]

Сложный	Химическая формула	Длина связи d (H−X) / пм (газовая фаза)	Диполь мк / Д	Водная фаза (кислота)	Водная фаза значения p K _a
фтористый водород (фторан)	ВЧ		1,86	плавиковая кислота	3.1
хлористый водород (хлоран)	HCl		1.11	соляная кислота	-3,9
бромистый водород (броман)	HBr		0,788	бромистоводородная кислота	-5,8
йодистый водород (йодан)	ПРИВЕТ		0,382	йодистоводородная кислота	-10,4 ^[3]
гидроастатид гидрид астата (астатан)	Шапка		−0,06	гидростатическая кислота	?
теннессид водорода теннессин гидрид (теннессан)	ХТ	(оценка 197 часов)	−0,24 ?	гидротеннесовая кислота	? ^[4]

Против. галоидоводородные кислоты

Галогениды водорода представляют собой двухатомные молекулы, не склонные к ионизации в газовой фазе (хотя сжиженный фтористый водород является полярным растворителем, чем-то похожим на воду). Таким образом, химики отличают хлороводород от соляной кислоты. Первый представляет собой газ при комнатной температуре, который реагирует с водой с образованием кислоты. После образования кислоты двухатомная молекула может быть регенерирована с трудом, но не путем обычной перегонки . Обычно названия кислоты и молекул четко не различаются, поэтому на лабораторном жаргоне «HCl» часто означает соляную кислоту, а не газообразный хлороводород.

Вхождение

Хлористый водород в форме соляной кислоты является основным компонентом желудочного сока .

Фторид водорода, хлорид и бромид также являются вулканическими газами .

Синтез

Прямая реакция водорода с фтором и хлором дает фтороводород и хлороводород соответственно. Однако в промышленности эти газы получают обработкой галогенидных солей серной кислотой. Бромоводород образуется при соединении водорода и брома при высоких температурах в присутствии платинового катализатора . Наименее стабильный галогеноводород, HI, производится менее прямым путем реакции йода с сероводородом или с гидразином . ^[1]^{[ нужна страница ]}

Физические свойства

Сравнение температур кипения галогеноводородов и халькогенидов водорода ; здесь видно, что фтористый водород ломает тренды вместе с водой .

Галогениды водорода представляют собой бесцветные газы при стандартных условиях температуры и давления (STP), за исключением фтористого водорода, который кипит при 19 ° C. Один из галогенидов водорода, фтористый водород образует водородные связи между молекулами и, следовательно, имеет самые высокие температуры плавления и кипения в ряду HX. От HCl до HI температура кипения повышается. Эта тенденция объясняется увеличением силы межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил , которая коррелирует с количеством электронов в молекулах. Концентрированные растворы галогеноводородной кислоты выделяют видимые белые пары. Этот туман возникает в результате образования мельчайших капелек их концентрированных водных растворов галогеноводородной кислоты.

Реакции

При растворении в воде, которая сильно экзотермична, галогеноводороды дают соответствующие кислоты. Эти кислоты очень сильные, что отражает их склонность к ионизации в водном растворе с образованием ионов гидроксония (H ₃ O ⁺ ). За исключением плавиковой кислоты, галогеноводороды являются сильными кислотами , причем сила кислоты увеличивается вниз по группе. Плавиковая кислота сложна, потому что ее сила зависит от концентрации из-за эффектов гомоконъюгации . Однако в виде растворов в неводных растворителях, таких как ацетонитрил , галогеноводороды имеют лишь умеренно кислую реакцию.

Точно так же галогеноводороды реагируют с аммиаком (и другими основаниями), образуя галогениды аммония:

НХ + NH ₃ → NH ₄ Х

В органической химии реакция гидрогалогенирования используется для получения галоидоуглеводородов. Например, хлорэтан получают гидрохлорированием этилена : [ 5 ^]

C ₂ H ₄ + HCl → CH ₃ CH ₂ Cl

Смотрите также

Псевдогалоген
Гипогалогеновая кислота
гидриды группы 13
гидриды группы 14
гидриды группы 15
гидриды группы 16

использованная литература

^ б Гринвуд , Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
^ Кислотность галогеноводородов. (2020, 21 августа). Получено 5 мая 2021 г. с https://chem.libretexts.org/@go/page/3699 .
^ J. Chem. Образовательный 2001, 78, 1, 116 Дата публикации: 1 января 2001 г. https://doi.org/10.1021/ed078p116
↑ де Фариас, Робсон Фернандес (январь 2017 г.). «Оценка некоторых физических свойств теннессина и теннессингидрида (ЦХ)». Письма по химической физике . 667 : 1–3. Бибкод : 2017CPL...667....1D . doi : 10.1016/j.cplett.2016.11.023 .
^ М. Россберг и др. «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , 2006 г., Wiley-VCH, Weinheim. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2

[Green-1] б Гринвуд , Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.

[Clark-2] Кислотность галогеноводородов. (2020, 21 августа). Получено 5 мая 2021 г. с https://chem.libretexts.org/@go/page/3699 .

[3] J. Chem. Образовательный 2001, 78, 1, 116 Дата публикации: 1 января 2001 г. https://doi.org/10.1021/ed078p116

[4] де Фариас, Робсон Фернандес (январь 2017 г.). «Оценка некоторых физических свойств теннессина и теннессингидрида (ЦХ)». Письма по химической физике . 667 : 1–3. Бибкод : 2017CPL...667....1D . doi : 10.1016/j.cplett.2016.11.023 .

[Ullmann-5] М. Россберг и др. «Хлорированные углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана , 2006 г., Wiley-VCH, Weinheim. дои : 10.1002/14356007.a06_233.pub2

[1]