Waterstofbromide (HBr) Kenmerken, synthese en toepassingen



de waterstofbromide, Een chemische verbinding met formule HBr, is een diatomisch molecuul met een covalente binding. De verbinding is geclassificeerd als een waterstofhalogenide, zijnde een kleurloos gas dat bij oplossen in water waterstofbromide vormt dat verzadigd is met 68,85% w / w bij kamertemperatuur.

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

index

  • 1 Fysische en chemische eigenschappen
  • 2 Reactiviteit en gevaren
  • 3 Hantering en opslag          
  • 4 Synthese
  • 5 Gebruik
  • 6 Referenties

Fysische en chemische eigenschappen

Waterstofbromide is een kleurloos gas op kamertemperatuur met een zure en irriterende geur. De verbinding is stabiel, maar wordt beetje bij beetje donker wanneer blootgesteld aan lucht of licht zoals geïllustreerd in figuur 2 (National Center for Biotechnology Information, S.F.).

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 produceert een kleurloze vloeistof met een kookpunt van -66,73 graden Celsius..

Door te blijven afkoelen, stolt de vloeistof tot witte kristallen worden verkregen, waarvan het smeltpunt -86,82 graden Celsius is met een dichtheid van 2,603 ​​g / ml (Egon Wiberg, 2001). Het uiterlijk van deze kristallen is geïllustreerd in figuur 3.

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

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

In waterige oplossing (waterstofbromide) zijn de zure eigenschappen van HBr dominant (zoals in het geval van HF en HCl) en, in de waterstof-halogeenbinding, is het zwakker in het geval van waterstofbromide dan in waterstofchloride.

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

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Dit is een indicatie 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 basen van alle soorten (inclusief aminen en amiden).

Reageert exotherm met carbonaten (inclusief kalksteen en bouwmaterialen die kalksteen bevatten) en waterstofcarbonaten om koolstofdioxide te genereren.

Reageert met sulfiden, carbiden, boriden en fosfiden om giftige of brandbare 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-difluoretheen
  • ethyleendiamine
  • ethyleenimine
  • rokend zwavelzuur
  • perchloorzuur
  • b-propiolacton
  • propyleenoxide
  • zilverperchloraat
  • Uraniumfosfide (IV)
  • vinylacetaat
  • calciumcarbide
  • rubidiumcarbide
  • cesiumacetylide
  • rubidium acetylide
  • magnesiumboride
  • kwiksulfaat (II)
  • calciumfosfide
  • calciumcarbide (Chemisch gegevensblad, 2016).

Reactiviteit en gevaren

Waterstofbromide is geclassificeerd als een bijtende en irriterende stof. Het is uiterst gevaarlijk in geval van contact met de huid (irriterend en bijtend) en ogen (irriterend) en in gevallen van ingestie en inhalatie (long irriterend).

De verbinding wordt opgeslagen in onder druk staande houders van vloeibaar gemaakt gas. Langdurige blootstelling aan vuur of intense hitte kan resulteren in de hevige breuk van de container onder druk, die kan afschieten en irriterende, giftige dampen kan afgeven.

Langdurige blootstelling aan lage concentraties of kortdurende blootstelling aan hoge concentraties kan schadelijke gevolgen voor de gezondheid als gevolg van inademing tot gevolg hebben.

De thermische ontleding van watervrij waterstofbromide levert toxische broomgassen op. Het kan ontvlambaar worden als het reageert door waterstof vrij te maken. Vormt in contact met cyanide toxische gassen van waterstofcyanide.

Inademing veroorzaakt ernstige irritatie van de neus en de bovenste luchtwegen, die longbeschadiging kunnen veroorzaken.

Inslikken veroorzaakt brandwonden aan 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 deze onmiddellijk worden gewassen met grote hoeveelheden water, waarbij af en toe de onderste en bovenste oogleden worden opgetild..

Contactlenzen mogen niet worden gedragen tijdens het werken met deze chemische stof. Als het oogweefsel bevroren is, moet u onmiddellijk medische hulp inroepen.

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

Als irritatie, pijn, zwelling of tranen blijven bestaan, dient u zo snel mogelijk een arts te raadplegen.

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

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

Als bevriezing optreedt, dient onmiddellijk een arts te worden geraadpleegd. Wrijf niet over de getroffen gebieden of spoel niet met water. Probeer geen bevroren kleding te verwijderen uit gebieden met rijp om verdere weefselbeschadiging te voorkomen..

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

Als deze chemische stof in oplossing is ingeslikt, moet onmiddellijk medische hulp worden ingeroepen

Behandeling en opslag          

Waterstofbromide-cilinders moeten op een koele en goed geventileerde plaats worden bewaard. De hantering ervan moet voldoende ventilatie bieden. Het moet alleen worden bewaard als de temperatuur de 52 graden Celsius niet overschrijdt.

De containers moeten stevig worden bevestigd in een verticale positie om te voorkomen dat ze vallen of geraakt worden. Installeer bovendien de beschermkap van de klep, indien aanwezig, stevig op zijn plaats met de hand, evenals bewaar volle en lege containers afzonderlijk (praxair inc., 2016).

Wanneer het product onder druk wordt gehanteerd, moeten deugdelijk ontworpen leidingen en apparatuur worden gebruikt om de optredende drukken te weerstaan. Werk nooit in een onder druk staand systeem en gebruik een retourstroompreventie-apparaat in de pijplijn. Gassen kunnen snelle verstikking als gevolg van zuurstoftekort veroorzaken.

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

Veiligheidshandschoenen en -schoenen van leer moeten worden gedragen bij het hanteren van cilinders. Deze moeten worden beschermd en om dit te voorkomen, moet u ze niet slepen, rollen of verschuiven.

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

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

Een voorwerp (bijvoorbeeld sleutel, schroevendraaier, koevoet) mag nooit in de openingen in het deksel worden gestoken, omdat dit de klep kan beschadigen en lekkage kan veroorzaken.

Een verstelbare bandsleutel wordt gebruikt om te dikke of roestige kleppen te verwijderen. De klep moet langzaam worden geopend en als dit niet mogelijk is, moet u stoppen met gebruiken en contact opnemen met uw leverancier. Natuurlijk moet de containerklep na elk gebruik gesloten zijn.

Deze container moet gesloten blijven, zelfs als deze leeg is. Plaats nooit een vlam of gelokaliseerde warmte direct op een deel van de container. Hoge temperaturen kunnen de container beschadigen en ervoor zorgen dat de drukontlastingsinrichting vroegtijdig uitvalt, waardoor de inhoud van de container wordt ontlucht (praxair inc., 2016).

synthese

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

C10H12 + 4 Br2 → C10H8Br4 + 4 HBr

Waterstofbromide gas kan ook in het laboratorium worden gesynthetiseerd door de reactie van geconcentreerd zwavelzuur op natriumbromide.

NaBr (s) + H2SW4 → HBr (g) + NaHSO4

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

2 HBr + H2SW4 → Br2 + SW2 + 2 H2O

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

Br2 + H2[Pt] → 2 HBr

Kleinschalig watervrij waterstofbromide kan ook worden geproduceerd door thermolyse van trifenylfosfoniumbromide in xyleen onder terugvloeikoeling.

HBr kan worden verkregen met de werkwijze van rode fosfor. Eerst wordt de rode fosfor toegevoegd aan de reactor water en vervolgens langzaam broom roeren en de reactie van broomwaterstofzuur en fosforzuur door sedimentatie, filtratie en destillatie verkregen waterstofbromide.

P4+6 Br2+12 H2O → 12 HBr + 4 H3PO3

Waterstofbromide bereid met de bovenstaande werkwijzen kan worden verontreinigd met Br2, die kan worden verwijderd door het gas door een oplossing van fenol in tetrachloormethaan of een ander geschikt oplosmiddel bij kamertemperatuur te leiden, waardoor 2,4,6-tribroomfenol wordt geproduceerd en daardoor meer HBr wordt gegenereerd.

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

toepassingen

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

Het wordt ook gebruikt in fotografische en farmaceutische toepassingen of voor de synthese van sedativa en anesthetica. Bovendien wordt het toegepast in industriële droging, textielveredeling, coatingmiddelen, oppervlaktebehandeling en brandwerende middelen.

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

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

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

Een hoogwaardig HBr-gas wordt gebruikt voor het verbranden en reinigen van de halfgeleidergrondstof (SHOWA DENKO K.K. s.f.).

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

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

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

referenties

  1. Interscan Corporation. (2017). Waterstofbromide- en waterstofbromide-monitoringinstrumenten. Opgehaald van gasdetection.com.
  2. Chemisch gegevensblad. (2016). Teruggewonnen van WATERSTOFBROMIDE, ANHYDROUS: cameochemicals.noaa.gov.
  3. Egon Wiberg, N.W. (2001). Anorganische chemie Academische pers.
  4. Waterstofbromide. (2016). Opgehaald van ChemicalBook.
  5. Waterstof: waterstofbromide. (1993-2016). Ontvangen van WebElements.
  6. Veiligheidsinformatieblad Hydrogen Bromide. (2005, 9 oktober). Opgehaald van sciencelab.com.
  7. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (S.F.). PubChem Compound-database; CID = 260. Teruggeplaatst van pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
  8. praxair inc. (2016, 17 oktober). Waterstofbromide, watervrij Veiligheidsinformatieblad P-4605. Opgehaald van praxair.com.
  9. SHOWA DENKO K.K. (N.D.). waterstofbromide. Opgehaald van www.sdk.co.jp.