Charakterystyka, synteza i zastosowania bromku wodoru (HBr)

The bromowodór, Związek chemiczny o wzorze HBr jest cząsteczką dwuatomową z wiązaniem kowalencyjnym. Związek jest klasyfikowany jako halogenowodór, który jest bezbarwnym gazem, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas bromowodorowy nasycający w 68,85% w / w temperaturze pokojowej.

Roztwory wodne o 47,6% wag./wag. Tworzą stałą wrzącą mieszaninę azeotropową wrzącą w 124,3 ° C. Mniej stężone, wrzące roztwory uwalniają H2O, aż do osiągnięcia składu stałej wrzącej mieszaniny azeotropowej.

Indeks

• 1 Właściwości fizyczne i chemiczne
• 2 Reaktywność i zagrożenia
• 3 Obsługa i przechowywanie          
• 4 Synteza
• 5 zastosowań
• 6 referencji

Właściwości fizyczne i chemiczne

Bromek wodoru jest bezbarwnym gazem w temperaturze pokojowej o kwaśnym i drażniącym zapachu. Związek jest trwały, ale ciemnieje stopniowo po wystawieniu na działanie powietrza lub światła, jak pokazano na fig. 2 (National Center for Biotechnology Information, S.F.).

Ma masę cząsteczkową 80,91 g / mol i gęstość 3,307 g / l, co czyni go cięższym od powietrza. Gaz skrapla się tworząc bezbarwną ciecz o temperaturze wrzenia -66,73 stopni Celsjusza..

Kontynuując chłodzenie, ciecz zestala się, otrzymując białe kryształy, których temperatura topnienia wynosi -86,82 stopni Celsjusza z gęstością 2,603 ​​g / ml (Egon Wiberg, 2001). Wygląd tych kryształów przedstawiono na rysunku 3.

Odległość wiązania między bromem a wodorem wynosi 1,414 angstremów, a energia dysocjacji wynosi 362,5 kJ / mol.

Bromek wodoru jest bardziej rozpuszczalny w wodzie niż chlorowodór, jest w stanie rozpuścić 221 g w 100 ml wody w 0 stopniach Celsjusza, co odpowiada objętości 612 litrów tego gazu na każdy litr wody. Jest również rozpuszczalny w alkoholu i innych rozpuszczalnikach organicznych.

W roztworze wodnym (kwas bromowodorowy) dominują właściwości kwaśne HBr (jak w przypadku HF i HCl), aw wiązaniu wodór-halogen jest słabszy w przypadku bromowodoru niż w chlorowodór.

Dlatego, jeśli chlor jest przepuszczany przez bromowodór, obserwuje się powstawanie brązowych par charakterystycznych dla bromu molekularnego. Reakcja, która to wyjaśnia, jest następująca:

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Wskazuje to, że bromowodór jest silniejszym środkiem redukującym niż chlorowodór i że chlorowodór jest lepszym środkiem utleniającym.

Bromek wodoru jest silnym kwasem bezwodnym (bez wody). Reaguje szybko i egzotermicznie z zasadami wszystkich typów (w tym aminami i amidami).

Reaguje egzotermicznie z węglanami (w tym wapieniem i materiałami budowlanymi zawierającymi wapień) i wodorowęglanami, aby wytworzyć dwutlenek węgla.

Reaguje z siarczkami, węglikami, borkami i fosforkami w celu wytworzenia toksycznych lub łatwopalnych gazów.

Reaguje z wieloma metalami (w tym aluminium, cynkiem, wapniem, magnezem, żelazem, cyną i wszystkimi metalami alkalicznymi) w celu wytworzenia łatwopalnego gazu wodorowego.

Odpowiedz gwałtownie:

• bezwodnik octowy
• 2-aminoetanol
• wodorotlenek amonu
• fosforek wapnia
• kwas chlorosulfonowy
• 1,1-difluoroetylen
• etylenodiamina
• etylenoimina
• dymiący kwas siarkowy
• kwas nadchlorowy
• b-propiolakton
• tlenek propylenu
• nadchloran srebra
• Fosforek uranu (IV)
• octan winylu
• węglik wapnia
• węglik rubidu
• acetylid cezu
• acetylid rubidu
• borek magnezu
• siarczan rtęci (II)
• fosforek wapnia
• węglik wapnia (arkusz danych chemicznych, 2016).

Reaktywność i zagrożenia

Bromek wodoru jest klasyfikowany jako związek żrący i drażniący. Jest bardzo niebezpieczny w przypadku kontaktu ze skórą (działanie drażniące i żrące) i oczu (działanie drażniące) oraz w przypadku spożycia i wdychania (czynnik drażniący płuca).

Związek jest przechowywany w ciśnieniowych pojemnikach skroplonego gazu. Długotrwałe narażenie na ogień lub intensywne ciepło może spowodować gwałtowne zerwanie pojemnika ciśnieniowego, który może wystrzelić uwalniając drażniące toksyczne opary.

Długotrwałe narażenie na niskie stężenia lub krótkotrwałe narażenie na wysokie stężenia może powodować niekorzystne skutki zdrowotne spowodowane wdychaniem.

Termiczny rozkład bezwodnego bromowodoru wytwarza toksyczne gazy bromowe. Może stać się łatwopalny, jeśli zareaguje uwalniając wodór. W kontakcie z cyjankiem wytwarza toksyczne gazy cyjanowodoru.

Wdychanie powoduje poważne podrażnienie nosa i górnych dróg oddechowych, co może spowodować uszkodzenie płuc.

Spożycie powoduje oparzenia ust i żołądka. Kontakt z oczami powoduje poważne podrażnienie i oparzenia. Kontakt ze skórą powoduje podrażnienia i oparzenia.

Jeśli substancja chemiczna w roztworze wejdzie w kontakt z oczami, należy je natychmiast umyć dużą ilością wody, od czasu do czasu podnosząc dolne i górne powieki.

Soczewki kontaktowe nie powinny być noszone podczas pracy z tą substancją chemiczną. Jeśli tkanka oka jest zamrożona, należy natychmiast zwrócić się o pomoc medyczną.

Jeśli tkanka nie jest zamrożona, przemyj oczy natychmiast i całkowicie dużą ilością wody przez co najmniej 15 minut, od czasu do czasu podnosząc dolne i górne powieki.

Jeśli podrażnienie, ból, obrzęk lub łzawienie utrzymują się, należy jak najszybciej uzyskać pomoc medyczną.

Jeśli substancja chemiczna w roztworze wejdzie w kontakt ze skórą i nie spowoduje zamrożenia, natychmiast spłukać skórę zanieczyszczoną wodą.

Jeśli substancja chemiczna wnika do odzieży, natychmiast zdejmij ubranie i umyj skórę wodą.

Jeśli dojdzie do odmrożenia, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza. Nie pocierać dotkniętych obszarów ani spłukiwać wodą. Aby zapobiec dalszemu uszkodzeniu tkanki, nie próbuj usuwać zamrożonych ubrań z obszarów z mrozem..

W przypadku wdychania dużych ilości tej substancji narażoną osobę należy natychmiast przenieść na świeże powietrze. W przypadku zatrzymania oddechu przeprowadzić resuscytację usta-usta. Ofiara powinna być trzymana w cieple i spoczynku, oprócz próby jak najszybszego uzyskania pomocy medycznej.

Jeśli substancja chemiczna w roztworze została połknięta, natychmiast wezwij pomoc medyczną

Obsługa i przechowywanie          

Butle z bromkiem wodoru powinny być przechowywane w chłodnym i dobrze wentylowanym miejscu. Jego obsługa musi mieć odpowiednią wentylację. Powinien być przechowywany tylko wtedy, gdy temperatura nie przekracza 52 stopni Celsjusza.

Pojemniki muszą być mocno zabezpieczone w pozycji pionowej, aby zapobiec ich upadkowi lub uderzeniu. Ponadto należy zainstalować pokrywę ochronną zaworu, jeśli jest dostarczona, ręcznie na miejscu, a także przechowywać pełne i puste pojemniki oddzielnie (praxair inc., 2016).

Podczas obchodzenia się z produktem pod ciśnieniem, należy odpowiednio zaprojektować rury i sprzęt, aby wytrzymać występujące ciśnienia. Nigdy nie pracuj w systemie ciśnieniowym i używaj urządzenia zapobiegającego przepływowi powrotnemu w rurociągu. Gazy mogą powodować gwałtowne uduszenie z powodu niedoboru tlenu.

Ważne jest przechowywanie i stosowanie z odpowiednią wentylacją. W przypadku wycieku zamknąć zawór pojemnika i wyłączyć system w sposób bezpieczny i przyjazny dla środowiska. Następnie napraw wyciek. Nigdy nie umieszczaj pojemnika, w którym może być częścią obwodu elektrycznego.

Podczas obsługi butli należy nosić skórzane rękawice ochronne i buty. Muszą być one chronione i aby to zrobić, należy unikać ich przeciągania, przesuwania lub przesuwania.

Podczas przesuwania cylindra zdejmowana pokrywa zaworu musi być zawsze utrzymywana na swoim miejscu. Nigdy nie próbuj podnosić cylindra za osłonę, która jest przeznaczona tylko do ochrony zaworu.

Podczas przemieszczania cylindrów, nawet na krótkich dystansach, używaj wózka (wózka, wózka ręcznego itp.) Przeznaczonego do transportu butli.

Obiekt (na przykład klucz, śrubokręt, podważnik) nigdy nie może być wkładany w otwory w pokrywie, ponieważ może to uszkodzić zawór i spowodować wyciek.

Regulowany klucz do paska służy do usuwania zbyt ciasnych lub zardzewiałych pokryw. Zawór powinien otwierać się powoli, a jeśli jest to niemożliwe, należy zaprzestać używania i skontaktować się z dostawcą. Oczywiście zawór pojemnika musi być zamknięty po każdym użyciu.

Ten pojemnik musi być zamknięty, nawet gdy jest pusty. Nigdy nie umieszczaj płomienia ani miejscowego ciepła bezpośrednio na jakiejkolwiek części pojemnika. Wysokie temperatury mogą uszkodzić pojemnik i spowodować przedwczesne uszkodzenie urządzenia upustowego ciśnienia, odpowietrzając zawartość pojemnika (praxair inc., 2016).

Synteza

Gazowy bromowodór można wytwarzać w laboratorium przez bromowanie tetraliny (1,2,3,4-tetrahydronaftalenu). Wadą jest utrata połowy bromu. Wydajność wynosi około 94% lub tyle samo, 47% kończy brom jako HBr.

C₁₀H₁₂ + 4 br₂ → C₁₀H₈Br₄ + 4 HBr

Gazowy bromowodór można również syntetyzować w laboratorium przez reakcję stężonego kwasu siarkowego na bromku sodu.

NaBr (s) + H₂TAK₄ → HBr (g) + NaHSO₄

Wadą tej metody jest to, że duża część produktu jest tracona przez utlenianie nadmiarem kwasu siarkowego z wytworzeniem bromu i dwutlenku siarki.

2 HBr + H₂TAK₄ → Fr.₂ + TAK₂ + 2 H₂O

Bromek wodoru można przygotować w laboratorium poprzez reakcję między oczyszczonym gazowym wodorem a bromem. Jest to katalizowane przez azbest platynowy i jest przeprowadzane w rurze kwarcowej w temperaturze 250 ° C.

Br₂ + H₂[Pt] → 2 HBr

Bezwodny bromowodór na małą skalę można również wytworzyć przez termolizę bromku trifenylofosfoniowego we wrzącym ksylenie.

HBr można uzyskać metodą czerwonego fosforu. Po pierwsze, czerwony fosfor dodaje się do reaktora wodnego, a następnie powoli mieszając brom i reakcję kwasu bromowodorowego i kwasu fosforawego przez sedymentację, filtrację i otrzymaną destylację będzie kwasem bromowodorowym.

P₄+6 br₂+12 H₂O → 12 HBr + 4 H₃PO₃

Bromek wodoru przygotowany powyższymi metodami może być zanieczyszczony Br₂, które można usunąć przepuszczając gaz przez roztwór fenolu w tetrachlorometanie lub innym odpowiednim rozpuszczalniku w temperaturze pokojowej, wytwarzając 2,4,6-tribromofenol, a tym samym wytwarzając więcej HBr.

Proces ten można również przeprowadzić za pomocą wiórów miedzianych lub siatki miedzianej w wysokiej temperaturze (wodór: bromowodór, 1993-2016).

Używa

HBr stosuje się do wytwarzania organicznych bromków, takich jak bromek metylu, bromoetan itp., Oraz związków nieorganicznych, takich jak bromek sodu, bromek potasu, bromek litu i bromek wapnia itp..

Jest również stosowany w zastosowaniach fotograficznych i farmaceutycznych lub do syntezy środków uspokajających i znieczulających. Ponadto jest stosowany w suszeniu przemysłowym, wykańczaniu tkanin, środkach do powlekania, obróbce powierzchni i środkach ognioodpornych.

Związek jest również używany do wytrawiania arkuszy polisilikonowych do produkcji chipów komputerowych (Interscan Corporation, 2017).

Bromek wodoru jest dobrym rozpuszczalnikiem dla niektórych minerałów metalicznych, stosowanych w rafinacji metali o wysokiej czystości.

W przemyśle naftowym stosuje się go jako separację związków alkoksylowych i fenoksylowych oraz katalizatora do utleniania cyklicznych węglowodorów i węglowodorów w łańcuchu do ketonów, kwasu lub nadtlenku. Jest również stosowany w barwnikach syntetycznych i przyprawach.

Do spalania i oczyszczania surowca półprzewodnikowego stosuje się wysokiej jakości gaz HBr (SHOWA DENKO K.K, s.f.).

Związek jest stosowany jako odczynnik analityczny w oznaczaniu siarki, selenu, bizmutu, cynku i żelaza. Do oddzielania cyny od arsenu i antymonu. Jest to katalizator alkilowania i środek redukujący stosowany w syntezie organicznej.

Bromek wodoru można stosować do wytwarzania kwasu bromowodorowego. Kwas bromowodorowy jest bardzo silnym kwasem mineralnym, silniejszym niż kwas solny.

HBr jest wysoce reaktywny i powoduje korozję większości metali. Kwas jest powszechnym odczynnikiem w chemii organicznej, stosowanym do utleniania i katalizy. Jest także skuteczny w ekstrakcji niektórych minerałów metalicznych (bromek wodoru, 2016).

Referencje

1. Interscan Corporation. (2017). Oprzyrządowanie do monitorowania bromku wodoru i bromku wodoru. Pobrane z gasdetection.com.
2. Arkusz danych chemicznych. (2016). Pobrane z HYDROGEN BROMIDE, ANHYDROUS: cameochemicals.noaa.gov.
3. Egon Wiberg, N. W. (2001). Chemia nieorganiczna Prasa akademicka.
4. Bromowodór. (2016). Źródło: ChemicalBook.
5. Wodór: bromowodór. (1993-2016). Pobrane z WebElements.
6. Karta charakterystyki produktu Bromowodór. (2005, 9 października). Źródło: sciencelab.com.
7. National Center for Biotechnology Information. (S.F.). PubChem Compound Database; CID = 260. Źródło: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. praxair inc. (2016, 17 października). Bezwodny bromowodór Karta charakterystyki P-4605. Pobrane z praxair.com.
9. SHOWA DENKO K.K. (s.f.). bromowodór. Źródło z www.sdk.co.jp.