[править]иодоводородная кислота
Иодоводородная кислота — раствор чистого HI в воде. Коммерческая иодоводородная кислота обычно содержит 57 % HI по массе. Иодоводородная кислота является одной из самых сильных кислот.
- HI(г) H2O(р) → H3O(р) I–(р)Ka ≈ 1010
Иодоводородная кислота используется только в лабораторной практике.
Индустриальное производство иодоводорода происходит каталитической реакцией иода и водорода на платиновой губке при 500 °C:
- [math]mathrm{H_2 I_2 longrightarrow 2HI}[/math]
Иногда в качестве восстановителя применяют гидразин или сероводород:
- [math]mathrm{N_2H_4 2I_2 longrightarrow 4HI N_2}[/math]
- [math]mathrm{ H_2S I_2longrightarrow 2HI S}[/math]
Также иодоводород можно получить реакцией воды с трииодидом фосфора:
- [math]mathrm{PI_3 3 H_2O longrightarrow H_3PO_3 3 HI}[/math]
Однако эта реакция не подходит для получения газообразного иодоводорода. В лаборатории используют реакцию взаимодействия йода с декалином:
- [math]mathrm{C_{10}H_{18} 3I_2 longrightarrow 6HI uparrow C_{10}H_{12}}[/math]
Кроме этого иодоводород выделяют из его концентрированных растворов путем их осушения оксидом фосфора.
[править]физические свойства
Иодоводород — бесцветный газ, который дымит на воздухе с образованием сильной иодидной кислоты. Хорошо растворим в воде (425 объемов газа в 1 объеме воды). Кислота сохраняется в темных, плотно закрытых сосудах поскольку вступает в реакцию с кислородом.
[править]химические свойства
При нагревании иодоводород распадается на простые вещества:
- [math]mathrm{ 2HI xrightarrow{200^oC} H_2 I_2 }[/math]
При стоянии на свету водные растворы HI окрашиваются в бурый цвет вследствие постепенного окисления воздухом и выделения молекулярного иод:
- [math]mathrm{4HI O_2 longrightarrow 2I_2 2H_2O }[/math]
Иодоводород является сильным восстановителем:
- [math]mathrm{ 2HI NO_2 longrightarrow I_2 NO H_2O}[/math]
- [math]mathrm{ 2HI S xrightarrow{500^oC} I_2 H_2 S }[/math]
HI способен восстановить концентрированную серную кислоту до серы или даже до сероводорода:
- [math]mathrm{6HI H_2SO_4 longrightarrow 4I_2 S 4H_2O}[/math]
- [math]mathrm{8HI H_2SO_4 longrightarrow 4I_2 H_2S 4H_2O}[/math]
Подобно другим галогеноводородам, HI присоединяется к кратным связям (реакция электрофильного присоединения):
- [math]mathrm{ HI H_2C{=}CH_2 longrightarrow H_3CCH_2I}[/math]
Получение
В промышленности HI получают по реакции йода с гидразином:
- 2 I2 N2H4 → 4 HI N2
В лаборатории HI можно получать с помощью окислительно-восстановительных реакций:
- H2S I2 → S 2 HI
и реакций обмена:
- PI3 3 H2O → H3PO3 3 HI
Йодоводород также получается при взаимодействии простых веществ. Эта реакция идет только при нагревании и протекает не до конца, так как в системе устанавливается равновесие:
- H2 I2 ⇄ 2 HI
Получение йодоводородной кислоты
Из-за неустойчивости йодоводородное соединение активно дымит. Учитывая едкость паров, работают с героиней статьи лишь в условиях лабораторий. Обычно, берут сероводород и йод. Получается следующая реакция: H2S I2à S 2HI. Элементарная сера, формируемая в итоге взаимодействия, выпадает в осадок.
Получить реагент можно, так же, совместив суспензию йода, воду и оксид серы. Итогом станут серная кислота и героиня статьи. Уравнение реакции выглядит так: I2 SO2 2H2O à 2HI H2SO4.
Третий способ получения йодоводорода – совмещение йодита калия и ортофосфорнойкислоты. На выходе кроме героини статьи получится гидроортофосфат калия. Йодоводород во всех реакциях выделяется в виде газа. Улавливают его водой, получая раствор кислоты. Трубку, по которой идет газ, нельзя опускать в жидкость.
На крупных предприятиях йодоводород получают реакцией йода с гидразином. Последний, как и героиня статьи, бесцветен и резко пахнет. Химическая запись взаимодействия выглядит так: — 2I2 N2H4 à4HI N2. Как видно, реакция дает больший «выхлоп» йодоводорода, чем лабораторные приемы.
Остается очевидный, но маловыгодный вариант – взаимодействие чистых элементов. Сложность реакции в том, что она протекает лишь при нагреве. К тому же, в системе быстро устанавливается равновесие.
Это не дает реакции дойти до конца. Равновесием в химии именуют точку, когда система начинает противостоять воздействиям на нее. Так что, совмещение элементарных йода и водорода – лишь глава в учебниках химии, но не практический метод.
Применение
Йодоводород используют в лабораториях как восстановитель во многих органических синтезах, а также для приготовления различных йодсодержащих соединений.
Спирты, галогениды и кислоты восстанавливаются HI, давая алканы.
- C4H9Cl 2 HI → C4H10 HCl I2
При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный йодистый амил: CH3CH22CH2CHICH3, а гексозы — во вторичный йодистый н-гексил.
Легче всего восстанавливаются йодпроизводные, некоторые хлорпроизводные не восстанавливаются вовсе.
HI при нагреве диссоциирует на водород и I2, что позволяет получать водород с низкими энергетическими затратами.
Применение йодоводородной кислоты
Как и прочие кислоты, йодоводородная кислота – электролит. Героиня статьи способна распадаться на ионы, по которым и «пробегает» ток. Для этого бега нужно поместить в раствор катод и анод. Один заряжен положительно, другой отрицательно.
Полученные ресурсы служат в конденсаторах. Электролиты применяют как источники тока и как среду для золочения, серебрения металлов и нанесения на них прочих напылений.Пользуются промышленники и восстановительными свойствами йодоводорода. Сильную кислоту закупают для органических синтезов.
Не поддаются восстановлению йодоводородом лишь некоторые хлоропроизводные. Учитывая стоимостькислоты, это мало кого печалит. Если в лаборатории йодоводородную кислоту нейтрализовали, значит, предприятие хорошо финансируют. Ознакомимся с ценниками на реагент.
Свойства йодоводородной кислоты
Будучи сильным, соединение проявляет себя как типичная кислота. Это выражено, к примеру, в реакциях с металлами. Взаимодействие проходит с теми из них, что стоят левее водорода. Именно на место этого элемента встает атом металла.
Получается йодит. Водород улетучивается. С солями йодоводородная кислота реагирует тоже в случае выделения газа. Реже, взаимодействие приводит к осаждению одного из его продуктов.
С основными оксидами героиня статьи тоже реагирует, как и прочие сильные кислоты. Основными оксидами именуют соединения с кислородом металлов с первой или второй степенями окисления. Взаимодействие приводит к выделению воды и получению йодита металла, то есть, соли йодоводородной кислоты.
Реакция героини статьи с основаниями тоже дает воду и сольметалла. Типичное для сильных кислот взаимодействие. Однако, большинство веществ класса трехосновные. Это указывает на содержание в молекуле 3-ех атомов водорода.
В йодоводородном же соединении атом газа всего один, значит, вещество одноосновное. К тому же, оно относится к бескислородным. Как соляная кислота записывается HCl, так формула йодоводородной кислоты – HI. По сути, это газ.
Сильные восстанавливающие свойства йодоводородной кислоты приводят к быстрому окислению йода. В итоге, остается чистая вода и бурый осадок на дне пробирки. Это диодоиодат йода. То есть, в растворе героиня недолговечна.
Процесс «порчи» кислоты неизбежен. Но, есть путь восстановить героиню статьи. Делают это с помощью красногофосфора. Кислоту перегоняют в его присутствии. Нужна инертная атмосфера, к примеру, из аргона, азота или углекислого газа.
Альтернативой фосфору является диксодигидрофосфат водорода с формулой H (PH2O2). Присутствие при перегонке сероводорода на йодоводород тоже влияет положительно. Посему, не стоит выкидывать расслоившуюся смесь и смешивать свежие реагенты. Кислоту можно восстановить.
Пока йод в растворе кислоты не окислился, жидкость бесцветна и резко пахнет. Раствор азеототропен. Это значит, что при кипении состав смеси остается прежним. Испарения и жидкая фазы равновесны. Кипит йодоводородная кислота, к слову, не при 100-та, а при 127-ми градусах Цельсия. Если нагреть до 300-от, вещество разложится.
Теперь, выясним, почему в ряду сильных кислот йодоводород считается самой сильной. Достаточно примера взаимодействия с «коллегами». Так, «встречаясь» с концентратом серной кислоты йодоводород восстанавливает его до сероводорода. Если же серное соединение встретится с другими, восстановителем выступит уже оно.
Способность отдавать атомы водорода – основное свойство кислот. Эти атомы присоединяются к прочим элементам, образуются новые молекулы. Вот и процесс восстановления. Реакции восстановления лежат и в основе получения героини статьи.
Цена йодоводородной кислоты
Для лабораторий йодоводородную кислоту продают литрами. Хранят реагент в темноте. На свету жидкость быстро буреет, распадается на воду и диодоиодат. Тару плотно закрывают. Героиня статьи не разъедает пластик. В нем-то и хранят реагент.
Спросом пользуется 57-процентная кислота. На складах бывает редко, изготавливается, в основном, под заказ. Ценник выставляют, обычно, в евро. В переводе на рубли получается не меньше 60 000.