Ácido clorídrico (HI): estrutura, propriedades e usos

O ácido iodídrico é uma solução aquosa de iodeto de hidrogénio, que é caracterizada pela sua elevada acidez. Uma definição mais anexada à terminologia química e ao IUPAC é que é uma hidrazida, cuja fórmula química é HI.

No entanto, para diferenciá-lo das moléculas gasosas de iodeto de hidrogênio, HI (g), é indicado como HI (ac). É por esse motivo que nas equações químicas é importante identificar o meio ou a fase física em que estão os reagentes e os produtos. Mesmo assim, confusões entre iodeto de hidrogênio e iodeto são geralmente comuns.

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Iodo de iodeto Fonte: Gabriel Bolívar

Se as moléculas comprometidas em sua identidade forem observadas, serão encontradas diferenças visíveis entre HI (g) e HI (ac). Em HI (g), há um link HI; enquanto em HI (ac), eles são na verdade um par de íons I e H 3 O + interagindo eletrostaticamente (imagem acima).

Por outro lado, HI (ac) é uma fonte de HI (g), uma vez que o primeiro é preparado dissolvendo o último em água. Por esse motivo, a menos que esteja em uma equação química, o HI também pode ser usado para se referir ao ácido iodídrico. O HI é um forte agente redutor e uma excelente fonte de íons I em meio aquoso.

Estrutura de ácido clorídrico

O ácido clorídrico, como acabamos de explicar, consiste em uma solução de HI na água. Estando na água, as moléculas HI se dissociam completamente (eletrólito forte), causando os íons I e H 3 O + . Essa dissociação pode ser representada com a seguinte equação química:

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

O que seria equivalente se fosse escrito como:

HI (g) + H 2 O (l) => HI (aq)

No entanto, HI (ac) não revela absolutamente o que aconteceu com as moléculas gasosas de HI; Apenas indica que eles estão em meio aquoso.

Portanto, a verdadeira estrutura de HI (ac) consiste nos íons I e H 3 O + cercados por moléculas de água que os hidratam; Quanto mais concentrado o ácido clorídrico, menor o número de moléculas de água sem protonação.

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Comercialmente, de fato, a concentração de HI é de 48 a 57% em água; mais concentrado seria equivalente a um excesso de fumar (e ainda mais perigoso) ácido.

Na imagem, pode-se observar que o ânion I é representado por uma esfera roxa e H 3 O + por esferas brancas e uma vermelha por átomo de oxigênio. O cátion H 3 O + possui geometria molecular de pirâmide trigonal (vista de um plano superior na imagem).

Propriedades

Descrição física

Líquido incolor; mas pode exibir tons amarelados e marrons se estiver em contato direto com o oxigênio. Isso ocorre porque os íons I acabam oxidando em iodo molecular, I 2 . Se houver muito I 2 , o ânion tri-iodeto I 3 , que mancha a solução marrom, é mais do que provável .

Massa molecular

127,91 g / mol.

Cheiro

Acre.

Densidade

A densidade é de 1,70 g / mL para a solução HI a 57%; desde então, as densidades variam dependendo das diferentes concentrações de HI. Nesta concentração, forma-se um azeótropo (é destilado como uma substância única e não como uma mistura) cuja estabilidade relativa pode ser devida à sua comercialização sobre outras soluções.

Ponto de ebulição

O azeótropo HI a 57% ferve a 127 ° C a uma pressão de 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Acidez

É um ácido extremamente forte, tanto que é corrosivo para todos os metais e tecidos; mesmo para borrachas.

Isso ocorre porque a ligação HI é muito fraca e se quebra facilmente durante a ionização na água. Além disso, as ligações de hidrogênio I – HOH 2 + são fracas, portanto não há nada que interfira com a reação de H 3 O + com outros compostos; isto é, o H 3 O + foi “livre”, assim como o I que não atrai muita força para seu contra-íon.

Agente redutor

O HI é um poderoso agente redutor, cujo principal produto da reação é I 2 .

Nomenclatura

A nomenclatura do ácido iodídrico deriva do fato de o iodo “funcionar” com um único estado de oxidação: -1. Além disso, o mesmo nome indica que ele possui água dentro de sua fórmula estrutural [I ] [H 3 O + ]. Esse é seu único nome, pois não é um composto puro, mas uma solução.

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Usos

Fonte de iodo na síntese orgânica e inorgânica

HI é uma excelente fonte de iões I para a síntese inorgânica e orgânica, e é também um potente agente de redução. Por exemplo, a solução aquosa é usado 57% para a síntese de iodetos de alquilo (tal como CH 3 CH 2 I) a partir de álcoois primários. Você também pode substituir um grupo OH em uma estrutura por um I.

Agente redutor

O ácido clorídrico tem sido usado para reduzir, por exemplo, carboidratos. Se a glicose dissolvida nesse ácido for aquecida, ela perderá todos os seus grupos OH, obtendo como produto o hidrocarboneto n-hexano.

Também foi utilizado para reduzir os grupos funcionais de folhas de grafeno, para que possam ser funcionalizadas para dispositivos eletrônicos.

Processo cativa

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Diagrama do ciclo catalítico para o processo Cativa. Fonte: Ben Mills [Domínio público].
O HI também é usado para a produção industrial de ácido acético através do processo Cativa. Isso consiste em um ciclo catalítico no qual ocorre a carbonilação do metanol; ou seja, a molécula de CH 3 OH é introduzido um grupo carbonilo, C = O, para se tornar o ácido CH 3 COOH.

Passos

O processo começa (1) com o complexo organo-irídio [Ir (CO) 2 I 2 ] , de geometria de plano quadrado. Este composto “recebe” iodeto de metilo, CH 3 I, acidificação do produto CH 3 OH, com 57% HI. A água também é produzida nessa reação e, graças a ela, o ácido acético é obtido no final, permitindo a recuperação do HI na última etapa.

Nesta etapa, os grupos –CH 3 e –I se juntam ao centro de metal irídio (2), formando um complexo octaédrico com uma faceta composta por três ligantes I. Um dos iodos acaba sendo substituído por uma molécula de monóxido de carbono , CO; e agora (3), o complexo octaédrico possui uma faceta composta por três ligantes de CO.

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Em seguida, ocorre um rearranjo: grupo -CH 3 é “solto” Ir e junta-se ao CO adjacente (4) para formar um grupo acetilo, COCH 3 . Este grupo é libertado a partir do complexo de irídio para se ligar a iões e iodetos dar CH 3 COI, iodeto de acetilo. Aqui o catalisador de irídio é recuperado, pronto para participar de outro ciclo catalítico.

Finalmente, CH 3 COI sofre uma substituição eu por uma molécula de H 2 O, o qual vem mecanismo de libertação de ácido acético e HI.

Síntese ilegal

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Reação de redução da efedrina com ácido iodídrico e fósforo vermelho à metanfetamina. Fonte: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Trabalho derivado do Ring0: materialscientist () (domínio público).
O ácido clorídrico tem sido utilizado para a síntese de substâncias psicotrópicas, aproveitando seu alto poder redutor. Por exemplo, você pode reduzir a efedrina (um medicamento para o tratamento da asma) na presença de fósforo vermelho, em metanfetamina (imagem superior).

Pode-se observar que primeiro ocorre uma substituição do grupo OH por I, seguida por uma segunda substituição por um H.

Referências

  1. Wikipedia (2019). Ácido hidroiódico Recuperado de: en.wikipedia.org
  2. Andrews, Natalie. (24 de abril de 2017). Os usos do ácido hidriódico. Sciencing Recuperado de: sciencing.com
  3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Ácido iodídrico Recuperado de: alfa.com
  4. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. (2019). Ácido iodídrico PubChem Database., CID = 24841. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Steven A. Hardinger (2017). Glossário Ilustrado de Química Orgânica: Ácido hidroiódico. Recuperado de: chem.ucla.edu
  6. Reusch William. (5 de maio de 2013). Carboidratos Recuperado de: 2.chemistry.msu.edu
  7. Em Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff e Hyoyoung Lee. (2010). Óxido de grafeno reduzido por grafitização química. DOI: 10.1038 / ncomms1067.

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