Ácido bromídrico (HBr): estrutura, propriedades, formação

O ácido bromídrico é um composto inorgânico é a solução aquosa de um gás chamado brometo de hidrogénio. Sua fórmula química é HBr, e pode ser considerada de diferentes maneiras equivalentes: como um hidreto molecular ou um halogeneto de hidrogênio na água; isto é, um cloridrato.

Nas equações químicas, deve ser escrito como HBr (ac), para indicar que é ácido bromídrico e não gás. Este ácido é um dos mais fortes conhecidos, ainda mais que o ácido clorídrico, o HCl. A explicação disso está na natureza de sua ligação covalente.

Ácido bromídrico (HBr): estrutura, propriedades, formação 1

Fonte: KES47 via Wikipedia

Por que o HBr é um ácido tão forte e ainda mais dissolvido em água? Como a ligação covalente H-Br é muito fraca, devido à fraca sobreposição dos orbitais 1s do H e 4p do Br.

Isso não surpreende se você observar atentamente a imagem acima, onde o átomo de bromo (marrom) é claramente muito maior que o átomo de hidrogênio (branco).

Consequentemente, qualquer distúrbio causa a quebra da ligação H-Br, liberando o íon H + . Então, o ácido bromídrico é um ácido de Brönsted, pois transfere prótons ou íons hidrogênio. A sua força é tal que é utilizado na síntese de vários compostos organobromadas (tal como um bromo-etano, CH 3 CH 2 Br).

O ácido bromídrico é, após o ácido clorídrico, HI, uma das hidrazidas mais fortes e úteis para a digestão de certas amostras sólidas.

Estrutura de ácido bromídrico

Ácido bromídrico (HBr): estrutura, propriedades, formação 2

A imagem mostra a estrutura do H-Br, cujas propriedades e características, embora as do gás, estejam intimamente relacionadas às suas soluções aquosas. É por isso que chega um ponto em que há confusão sobre qual dos dois compostos se refere: HBr ou HBr (ac).

A estrutura do HBr (ac) é diferente da estrutura do HBr, já que as moléculas de água estão solvatando essa molécula diatômica. Quando suficientemente perto da H transferido + a uma molécula de H 2 O como ilustrado na seguinte equação química:

HBr + H 2 O => Br + H 3 O +

Assim, a estrutura do ácido bromídrico consiste em íons Br e H 3 O + interagindo eletrostaticamente. Agora, é um pouco diferente da ligação covalente do H-Br.

Sua grande acidez se deve ao volumoso ânion Br mal consegue interagir com o H 3 O + , sem ser capaz de impedir a transferência do H + para outra espécie química circundante.

Acidez

Por exemplo, Cl e F embora não formem ligações covalentes com H 3 O + , podem interagir com outras forças intermoleculares, como pontes de hidrogênio (que apenas F é capaz de aceitar). As pontes de hidrogênio F —H-OH 2 + “dificultam” a doação de H + .

Relacionado:  Célula eletrolítica: partes, como funciona e aplicações

É por esse motivo que o ácido fluorídrico , HF, é um ácido mais fraco na água que o ácido bromídrico; desde então, as interações iônicas Br H 3 O + não importam a transferência de H + .

No entanto, embora a água esteja presente no HBr (ac), seu comportamento é semelhante no final do que se for considerado uma molécula de H-Br; isto é, um H + é transferido de HBr ou Br H 3 O + .

Propriedades físicas e químicas

Fórmula molecular

HBr.

Peso molecular

80,972 g / mol. Observe que, como mencionado na seção anterior, apenas o HBr é considerado e não a molécula de água. Se o peso molecular fosse retirado da fórmula Br H 3 O +, teria um valor de aproximadamente 99 g / mol.

Aparência física

Líquido incolor ou amarelo pálido, que dependerá da concentração de HBr dissolvido. Quanto mais amarelo for, mais concentrado e perigoso será.

Cheiro

Ácido, irritante.

Limiar de odor

6,67 mg / m 3 .

Densidade

1,49 g / cm 3 (solução aquosa a 48% w / w). Esse valor, como os correspondentes aos pontos de fusão e ebulição, depende da quantidade de HBr dissolvido na água.

Ponto de fusão

-11 ° C (123 ° F, 393 ° K) (solução aquosa a 49% p / p).

Ponto de ebulição

122 ° C (252 ° F 393 ° K) a 700 mmHg (solução aquosa 47-49% p / p).

Solubilidade em água

-221 g / 100 ml (a 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Esses valores se referem ao HBr gasoso, não ao ácido bromídrico. Como pode ser visto, aumentar a temperatura diminui a solubilidade do HBr; comportamento natural dos gases. Consequentemente, se forem necessárias soluções concentradas de HBr (ac), é melhor trabalhar com elas em baixas temperaturas.

Se estiver trabalhando em altas temperaturas, o HBr escapará na forma de moléculas diatômicas gasosas; portanto, o reator deve ser vedado para evitar vazamentos.

Densidade de vapor

2,71 (em relação ao ar = 1).

Acidez pKa

-9,0. Esta constante tão negativa é indicativa de sua grande força de acidez.

Capacidade calórica

29,1 kJ / mol.

Entalpia molar padrão

198,7 kJ / mol (298 ºK).

Entropia molar padrão

-36,3 kJ / mol.

Ponto de inflamação

Não inflamável

Relacionado:  Níquel: história, propriedades, estrutura, usos, riscos

Nomenclatura

Seu nome ‘ácido bromídrico’ combina dois fatos: a presença de água e que o bromo tem uma valência -1 no composto. Em inglês, é um pouco mais evidente: ácido bromídrico, onde o prefixo ‘hidro’ (ou hidro) se refere à água; embora, na verdade, também possa se referir ao hidrogênio.

O bromo tem uma valência de -1 porque está ligado ao átomo de hidrogênio menos eletronegativo que ele; mas se estiver vinculado ou interagindo com átomos de oxigênio, poderá ter várias valências, como: +2, +3, +5 e +7. Com H, você pode adotar apenas uma única valência, e é por isso que o sufixo -ico é adicionado ao seu nome.

Enquanto HBr (g), brometo de hidrogênio, é anidro; Ou seja, não tem água. Portanto, é nomeado sob outros padrões de nomenclatura, correspondendo ao dos halogenetos de hidrogênio.

Como se forma?

Existem vários métodos sintéticos para preparar o ácido bromídrico. Alguns deles são:

Mistura de hidrogênio e bromo na água

Sem descrever os detalhes técnicos, esse ácido pode ser obtido da mistura direta de hidrogênio e bromo em um reator cheio de água.

H 2 + Br 2 => HBr

Dessa maneira, quando o HBr é formado, ele se dissolve na água; isso pode arrastá-lo nas destilações, pelo que soluções com diferentes concentrações podem ser extraídas. O hidrogênio é um gás e o bromo é um líquido avermelhado escuro.

Tribrometo de fósforo

Em um processo mais elaborado, areia, fósforo vermelho hidratado e bromo são misturados. As armadilhas de água são colocadas em banhos de gelo para impedir que o HBr escape e formando o ácido bromídrico. As reações são:

2P + 3Br 2 => 2PBr 3

PBr 3 + 3H 2 O => 3HBr + H 3 PO 3

Dióxido de enxofre e bromo

Outra maneira de prepará-lo é reagir o bromo com dióxido de enxofre na água:

Br 2 + SO 2 + 2H 2 O => 2HBr + H 2 SO 4

Esta é uma reação redox. Br 2 é reduzido, ganha elétrons ao se ligar ao hidrogênio; enquanto o SO 2 oxida, perde elétrons quando forma ligações mais covalentes com outro oxigênio, como o ácido sulfúrico.

Usos

Preparação de brometo

Os sais de brometo podem ser preparados se o HBr (ac) reagir com um hidróxido de metal. Por exemplo, a produção de brometo de cálcio é considerada:

Ca (OH) 2 + 2HBr => Cabr 2 + H 2 O

Outro exemplo é para o brometo de sódio:

Relacionado:  Quais são as partes de uma equação química?

NaOH + HBr => NaBr + H 2 S

Assim, muitos dos brometos inorgânicos podem ser preparados.

Síntese de halogenetos de alquila

E quanto aos brometos orgânicos? Estes são compostos organobromados: RBr ou ArBr.

Desidratação de álcoois

A matéria-prima para obtê-los pode ser álcoois. Quando protonados pela acidez do HBr, eles formam água, que é um bom grupo de saída, e, em vez disso, o átomo volumoso de Br é incorporado, que se liga covalentemente ao carbono:

ROH + HBr => RBr + H 2 S

Essa desidratação é realizada a temperaturas acima de 100 ° C, a fim de facilitar a ruptura da ligação R-OH 2 + .

Adição de alcenos e alcinos

A molécula de HBr pode ser adicionada de sua solução aquosa à ligação dupla ou tripla de um alceno ou alcino:

R 2 C = CR 2 + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Vários produtos podem ser obtidos, mas em condições simples o produto em que o bromo está ligado a um carbono secundário, terciário ou quaternário é uma prioridade (regra de Markovnikov).

Esses halogenetos estão envolvidos na síntese de outros compostos orgânicos e sua gama de usos é muito extensa. Além disso, alguns deles podem até ser usados ​​na síntese ou no design de novos medicamentos.

Clivagem de éter

A partir dos éteres, dois halogenetos de alquila podem ser obtidos simultaneamente, cada um contendo uma das duas cadeias laterais R ou R ‘do éter inicial RO-R’. Algo semelhante acontece com a desidratação dos álcoois, mas seu mecanismo de reação é diferente.

A reação pode ser esquematizada com a seguinte equação química:

ROR ‘+ 2HBr => RBr + R’Br

E a água também é liberada.

Catalisador

Sua acidez é tal que pode ser usada como um catalisador ácido eficaz. Em vez do anião adicionou-Br à estrutura molecular, o que dá lugar a uma outra molécula faz.

Referências

  1. Graham Solomons TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgânica Aminas (10 ª edição). Wiley Plus
  2. Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill
  3. Steven A. Hardinger (2017). Glossário Ilustrado de Química Orgânica: Ácido bromídrico. Recuperado de: chem.ucla.edu
  4. Wikipedia (2018). Ácido bromídrico Recuperado de: en.wikipedia.org
  5. PubChem (2018). Ácido bromídrico Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  6. Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional. (2011). Brometo de hidrogênio [PDF]. Recuperado de: insht.es
  7. PrepChem (2016). Preparação de ácido bromídrico. Recuperado de: prepchem.com

Deixe um comentário