WATERSTOFBROMIDE (HBR): KENMERKEN, SYNTHESE EN TOEPASSINGEN - CHEMIE - 2025

Het waterstofbromide , een verbinding met de chemische formule HBr, is een twee-atomig molecuul met een covalente binding. De verbinding wordt geclassificeerd als waterstofhalogenide, een kleurloos gas dat, wanneer het in water wordt opgelost, broomwaterstofzuur vormt en zichzelf verzadigt bij 68,85% w / p bij kamertemperatuur.

Waterige oplossingen met 47,6% w / w vormen een constant kokend azeotroop mengsel dat kookt bij 124,3 graden Celsius. Minder geconcentreerde, kokende oplossingen geven H2O af totdat de samenstelling van het constant kokende azeotrope mengsel is bereikt.

Figuur 1: structuur van waterstofbromide.

Fysische en chemische eigenschappen

Waterstofbromide is bij kamertemperatuur een kleurloos gas met een zure, irriterende geur. De verbinding is stabiel, maar wordt geleidelijk donkerder bij blootstelling aan lucht of licht, zoals geïllustreerd in Figuur 2 (National Center for Biotechnology Information, SF).

Figuur 2: uiterlijk van waterstofbromide.

Het heeft een molecuulgewicht van 80,91 g / mol en een dichtheid van 3,307 g / L, waardoor het zwaarder is dan lucht. Het gas condenseert en vormt een kleurloze vloeistof met een kookpunt van -66,73 graden Celsius.

Terwijl het blijft afkoelen, stolt de vloeistof en verkrijgt er witte kristallen met een smeltpunt van -86,82 graden Celsius met een dichtheid van 2,603 ​​g / ml (Egon Wiberg, 2001). Het uiterlijk van deze kristallen wordt geïllustreerd in figuur 3.

Figuur 3: uiterlijk van waterstofbromide.

De bindingsafstand tussen broom en waterstof is 1,414 Angstrom en hun dissociatie-energie is 362,5 kJ / mol.

Waterstofbromide is beter oplosbaar in water dan waterstofchloride, en 221 g kan worden opgelost in 100 ml water van 0 graden Celsius, wat overeenkomt met een volume van 612 liter van dit gas per liter water. Het is ook oplosbaar in alcohol en andere organische oplosmiddelen.

In waterige oplossing (broomwaterstofzuur) zijn de zure eigenschappen van HBr dominant (zoals het geval is bij HF en HCl) en, in de binding tussen waterstof en halogeen, is het zwakker in het geval van waterstofbromide dan in het geval van waterstofbromide. waterstofchloride.

Daarom, als chloor door waterstofbromide wordt geleid, wordt de vorming van bruine dampen waargenomen die kenmerkend zijn voor moleculair broom. De reactie die het verklaart is de volgende:

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Dit is een aanwijzing dat waterstofbromide een sterker reductiemiddel is dan waterstofchloride en dat waterstofchloride een beter oxidatiemiddel is.

Waterstofbromide is een sterk watervrij zuur (zonder water). Reageert snel en exotherm met alle soorten basen (inclusief aminen en amiden).

Reageert exotherm met carbonaten (inclusief kalksteen en kalksteenhoudende bouwmaterialen) en waterstofcarbonaten om kooldioxide te genereren.

Reageert met sulfiden, carbiden, boriden en fosfiden om brandbare of giftige gassen te genereren.

Reageert met veel metalen (inclusief aluminium, zink, calcium, magnesium, ijzer, tin en alle alkalimetalen) om ontvlambaar waterstofgas te genereren.

Reageer heftig met:

• azijnzuuranhydride
• 2-aminoethanol
• ammoniumhydroxide
• calciumfosfide
• chloorsulfonzuur
• 1,1-difluorethyleen
• ethyleendiamine
• ethyleenimine
• rokend zwavelzuur
• perchloorzuur
• b-propriolacton
• propyleen OXID
• zilverperchloraat
• Uranium (IV) fosfide
• vinyl acetaat
• calciumcarbide
• rubidium carbide
• cesiumacetylide
• rubidium acetylide
• magnesiumboride
• kwik (II) sulfaat
• calciumfosfide
• calciumcarbide (Chemical Datasheet, 2016).

Reactiviteit en gevaren

Waterstofbromide is geclassificeerd als een corrosieve en irriterende verbinding. Het is buitengewoon gevaarlijk in geval van contact met de huid (irriterend en bijtend) en de ogen (irriterend) en in geval van inslikken en inademen (irriterend voor de longen).

De verbinding wordt opgeslagen in containers voor vloeibaar gemaakt gas onder druk. Langdurige blootstelling aan vuur of intense hitte kan resulteren in het gewelddadig scheuren van de houder onder druk, die kan vrijkomen waarbij irriterende giftige dampen vrijkomen.

Langdurige blootstelling aan lage concentraties of kortdurende blootstelling aan hoge concentraties kan door inademing schadelijke gevolgen voor de gezondheid hebben.

Bij thermische ontleding van watervrij waterstofbromide ontstaan ​​giftige broomgassen. Het kan ontvlambaar worden als het reageert door waterstof vrij te geven. In contact met cyanide produceert het giftige waterstofcyanidegassen.

Inademing veroorzaakt ernstige irritatie van de neus en de bovenste luchtwegen, wat longbeschadiging kan veroorzaken.

Inslikken veroorzaakt brandwonden in de mond en maag. Contact met de ogen veroorzaakt ernstige irritatie en brandwonden. Contact met de huid veroorzaakt irritatie en brandwonden.

Als deze chemische stof in oplossing in contact komt met de ogen, moeten ze onmiddellijk met grote hoeveelheden water worden gespoeld, waarbij af en toe de onder- en bovenoogleden worden opgetild.

Contactlenzen mogen niet worden gedragen tijdens het werken met deze chemische stof. Zoek onmiddellijk medische hulp als het oogweefsel bevroren is.

Als het weefsel niet bevroren is, spoel de ogen dan onmiddellijk en grondig met grote hoeveelheden water gedurende minstens 15 minuten, waarbij u af en toe het onderste en bovenste ooglid optilt.

Als irritatie, pijn, zwelling of tranen aanhouden, moet u zo snel mogelijk medische hulp inroepen.

Als deze chemische stof in oplossing in contact komt met de huid en geen bevriezing veroorzaakt, spoel de besmette huid dan onmiddellijk met water.

Als deze chemische stof op kleding komt, verwijder dan onmiddellijk de kleding en was de huid met water.

Bij bevriezing onmiddellijk een arts raadplegen. Wrijf niet over de aangetaste plekken en spoel niet met water. Om verdere schade aan stoffen te voorkomen, mag u niet proberen om bevroren kleding uit ijzige ruimtes te verwijderen.

Als grote hoeveelheden van deze chemische stof worden ingeademd, moet de blootgestelde persoon onmiddellijk in de frisse lucht worden gebracht. Als de ademhaling is gestopt, voer dan mond-op-mondbeademing uit. Het slachtoffer moet warm en rustig worden gehouden en er moet zo snel mogelijk medische hulp worden ingeroepen.

Raadpleeg onmiddellijk een arts als deze chemische stof in oplossing is ingeslikt.

Behandeling en opslag

Waterstofbromide-cilinders moeten op een koele, goed geventileerde plaats worden bewaard. De behandeling moet met voldoende ventilatie gebeuren. Het mag alleen worden bewaard als de temperatuur niet hoger is dan 52 graden Celsius.

Containers moeten stevig worden vastgezet in een rechtopstaande positie om te voorkomen dat ze vallen of stoten. Installeer ook de klepbeschermkap, indien aanwezig, stevig met de hand, en bewaar volle en lege containers afzonderlijk (Praxair inc., 2016).

Wanneer het product onder druk wordt gehanteerd, moeten goed ontworpen leidingen en apparatuur worden gebruikt om de optredende druk te weerstaan. Werk nooit aan een systeem dat onder druk staat en gebruik een terugstroombeveiliging in de pijpleiding. Gassen kunnen snelle verstikking veroorzaken door zuurstoftekort.

Bewaren en gebruiken met voldoende ventilatie is belangrijk. Als er een lek optreedt, sluit u de containerkraan en schakelt u het systeem op een veilige en milieuvriendelijke manier uit. Herstel vervolgens het lek. Plaats nooit een container waar deze deel kan uitmaken van een elektrisch circuit.

Bij het hanteren van cilinders moeten leren veiligheidshandschoenen en geschikte schoenen worden gedragen. Deze moeten worden beschermd en hiervoor moeten ze worden vermeden, gesleept, gerold of verschoven.

Bij het verplaatsen van de cilinder moet het verwijderbare klepdeksel altijd op zijn plaats worden gehouden. Probeer nooit een cilinder op te tillen aan de dop, die uitsluitend bedoeld is om de klep te beschermen.

Gebruik bij het verplaatsen van cilinders, zelfs voor korte afstanden, een kar (kar, steekwagen, enz.) Die is ontworpen om cilinders te vervoeren.

Een voorwerp (bijv. Moersleutel, schroevendraaier, koevoet) mag nooit in de openingen van het deksel worden gestoken, aangezien dit de klep kan beschadigen en een lek kan veroorzaken.

Een verstelbare bandsleutel wordt gebruikt om doppen te verwijderen die te strak of verroest zijn. De klep moet langzaam openen en als dit niet mogelijk is, stop dan met het gebruik en neem contact op met uw leverancier. Uiteraard moet de containerklep na elk gebruik worden gesloten.

Deze container moet zelfs leeg worden gesloten. Vlam of plaatselijke hitte mag nooit rechtstreeks op enig deel van de container worden toegepast. Hoge temperaturen kunnen de container beschadigen en ervoor zorgen dat het overdrukventiel voortijdig uitvalt, waardoor de inhoud van de container kan ontsnappen (praxair inc., 2016).

Synthese

Gasvormig waterstofbromide kan in het laboratorium worden vervaardigd door tetraline (1,2,3,4-tetrahydronaftaleen) te bromeren. De keerzijde is dat de helft van het broom verloren gaat. De opbrengst is ongeveer 94%, of wat hetzelfde is, 47% van het broom eindigt als HBr.

C ₁₀ H ₁₂ + 4 Br ₂ → C ₁₀ H ₈ Br ₄ + 4 HBr

Waterstofbromidegas kan ook in het laboratorium worden gesynthetiseerd door geconcentreerd zwavelzuur te laten reageren met natriumbromide.

NaBr (s) + H ₂ SO ₄ → HBr (g) + NaHSO ₄

Het nadeel van deze methode is dat veel van het product verloren gaat door oxidatie met een overmaat aan zwavelzuur om broom en zwaveldioxide te vormen.

2 HBr + H ₂ SO ₄ → Br ₂ + SO ₂ + 2 H ₂ O

Waterstofbromide kan in het laboratorium worden bereid door de reactie tussen gezuiverd waterstofgas en broom. Dit wordt gekatalyseerd door platina-asbest en wordt uitgevoerd in een kwartsbuis bij 250 ° C.

Br ₂ + H ₂ → 2 HBr

Watervrij waterstofbromide kan ook op kleine schaal worden geproduceerd door thermolyse van trifenylfosfoniumbromide in xyleen onder reflux.

HBr kan worden verkregen met de rode fosfor-methode. Eerst wordt de rode fosfor in de waterreactor toegevoegd en later, langzaam, het broom onder roeren en de reactie van broomwaterstofzuur en fosforzuur, door sedimentatie, filtratie en de verkregen destillatie zal broomwaterstofzuur zijn.

P ₄ +6 Br ₂ +12 H ₂ O → 12 HBr + 4 H ₃ PO ₃

Waterstofbromide bereid met de bovenstaande methoden kan worden verontreinigd met Br ₂ , dat kan worden verwijderd door het gas bij kamertemperatuur door een oplossing van fenol in tetrachloormethaan of een ander geschikt oplosmiddel te leiden, waardoor 2, 4, 6-tribroomfenol wordt geproduceerd en plus HBr.

Dit proces kan ook worden uitgevoerd door koperchips op hoge temperatuur of kopergaas (waterstof: waterstofbromide, 1993-2016).

Toepassingen

HBr wordt gebruikt bij de vervaardiging van organische bromiden, zoals methylbromide, broomethaan, enz., En anorganische, zoals natriumbromide, kaliumbromide, lithiumbromide en calciumbromide, enz.

Het wordt ook gebruikt in fotografische en farmaceutische toepassingen of voor de synthese van sedativa en anesthetica. Daarnaast wordt het toegepast bij industriële droging, textielveredeling, coatingmiddelen, oppervlaktebehandelingsmiddelen en brandwering.

De compound wordt ook gebruikt om polysiliciumplaten te etsen voor de fabricage van computerchips (Interscan Corporation, 2017).

Waterstofbromide is een goed oplosmiddel voor sommige metaalhoudende mineralen, die worden gebruikt bij de verfijning van zeer zuivere metalen.

In de aardolie-industrie wordt het gebruikt als scheiding van alkoxy- en fenoxyverbindingen, en als katalysator voor de oxidatie van cyclische koolwaterstoffen en koolwaterstoffen in ketens tot ketonen, zuur of peroxide. Het wordt ook gebruikt in synthetische kleurstoffen en kruiden.

Een hoogwaardig gas van HBr wordt gebruikt voor het etsen en reinigen van halfgeleidergrondstoffen (SHOWA DENKO KK, nd).

De verbinding wordt gebruikt als analytisch reagens bij de bepaling van zwavel, seleen, bismut, zink en ijzer, voor de scheiding van tin uit arseen en antimoon. Het is een alkyleringskatalysator en reductiemiddel dat wordt gebruikt bij organische synthese.

Waterstofbromide kan worden gebruikt voor de productie van broomwaterstofzuur. Broomwaterstofzuur is een zeer sterk mineraal zuur, sterker dan zoutzuur.

HBr is zeer reactief en corrosief voor de meeste metalen. Zuur is een veelgebruikt reagens in de organische chemie, gebruikt voor oxidatie en katalyse. Het is ook effectief bij de extractie van bepaalde metaalhoudende mineralen (waterstofbromide, 2016).

Referenties

1. Interscan Corporation. (2017). Instrumentatie voor bewaking van waterstofbromide en waterstofbromide. Opgehaald van gasdetection.com.
2. Chemisch gegevensblad. (2016). Opgehaald van HYDROGEN BROMIDE, WATERVRIJ: cameochemicals.noaa.gov.
3. Egon Wiberg, NW (2001). Anorganische scheikunde. Academische pers.
4. Waterstofbromide. (2016). Opgehaald uit ChemicalBook.
5. Waterstof: waterstofbromide. (1993-2016). Opgehaald van WebElements.
6. Veiligheidsinformatieblad Waterstofbromide. (2005, 9 oktober). Opgehaald van sciencelab.com.
7. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (SF). PubChem samengestelde database; CID = 260. Opgehaald van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. praxair inc. (2016, 17 oktober). Waterstofbromide, watervrij Veiligheidsinformatieblad P-4605. Opgehaald van praxair.com.
9. SHOWA DENKO KK (zd). waterstofbromide. Opgehaald van www.sdk.co.jp.