Ácido bromídrico (HBr): estrutura, propriedades, formação - Ciência - 2023

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o ácido bromídrico É um composto inorgânico resultante da dissolução aquosa de um gás denominado brometo de hidrogênio. Sua fórmula química é o HBr, podendo ser considerado de diferentes maneiras equivalentes: como um hidreto molecular, ou haleto de hidrogênio em água; ou seja, um hidrácido.

Nas equações químicas deve ser escrito como HBr (ac), indicando que é o ácido bromídrico e não o gás. Este ácido é um dos mais fortes conhecidos, ainda mais do que o ácido clorídrico, o HCl. A explicação para isso está na natureza de sua ligação covalente.

Por que o HBr é um ácido tão forte e ainda mais dissolvido em água? Porque a ligação covalente H-Br é muito fraca, devido à fraca sobreposição dos orbitais 1s de H e 4p de Br.

Isso não é surpreendente se você olhar atentamente para a imagem acima, onde claramente o átomo de bromo (marrom) é muito maior do que o átomo de hidrogênio (branco).

Consequentemente, qualquer perturbação faz com que a ligação H-Br se quebre, liberando o íon H⁺. Portanto, o ácido bromídrico é um ácido de Brönsted, pois transfere prótons ou íons de hidrogênio. Sua força é tal que é usado na síntese de vários compostos organobrominados (como 1-Bromo etano, CH₃CH₂Br).

O ácido bromídrico é, depois do hidroiódico, HI, um dos hidrácidos mais fortes e úteis para a digestão de certas amostras sólidas.

Estrutura do ácido bromídrico

A imagem mostra a estrutura do H-Br, cujas propriedades e características, mesmo que sejam gasosas, estão intimamente relacionadas às suas soluções aquosas. É por isso que chega um ponto em que há confusão sobre qual dos dois compostos é referido: HBr ou HBr (ac).

A estrutura do HBr (ac) é diferente da do HBr, pois agora as moléculas de água estão resolvendo essa molécula diatômica. Quando está perto o suficiente, o H é transferido⁺ a uma molécula de H₂Ou conforme indicado na seguinte equação química:

HBr + H₂O => Br^-+ H₃OU⁺

Assim, a estrutura do ácido bromídrico consiste em íons Br^-e H₃OU⁺ interagindo eletrostaticamente. Agora, é um pouco diferente da ligação covalente do H-Br.

A sua alta acidez deve-se ao volumoso anião Br.^– mal consegue interagir com o H₃OU⁺, incapaz de impedi-lo de transferir o H⁺ para outra espécie química circundante.

Acidez

Por exemplo, Cl^– e o F^– embora eles não formem ligações covalentes com H₃OU⁺, eles podem interagir por meio de outras forças intermoleculares, como ligações de hidrogênio (que apenas F^– é capaz de aceitá-los). Ligações de hidrogênio F^–-H-OH₂⁺ “Impedir” a doação do H⁺.

É por esta razão que o ácido fluorídrico, HF, é um ácido mais fraco. na água do que o ácido bromídrico; uma vez que, as interações iônicas Br^– H₃OU⁺não incomoda a transferência do H⁺.

No entanto, embora a água esteja presente no HBr (aq), seu comportamento é basicamente semelhante ao de considerar uma molécula de H-Br; isto é, um H⁺ é transferido de HBr ou Br^–H₃OU⁺.

Propriedades físicas e químicas

Fórmula molecular

HBr.

Peso molecular

80,972 g / mol. Observe que, conforme mencionado na seção anterior, apenas o HBr é considerado e não a molécula de água. Se o peso molecular fosse retirado da fórmula Br^–H₃OU⁺ teria um valor de aproximadamente 99 g / mol.

Aparência física

Líquido incolor ou amarelo claro, que dependerá da concentração de HBr dissolvido. Quanto mais amarelo for, mais concentrado e perigoso será.

Odor

Ácida, irritante.

Limiar de odor

6,67 mg / m³.

Densidade

1,49 g / cm³ (Solução aquosa a 48% p / p). Este valor, como os dos pontos de fusão e ebulição, depende da quantidade de HBr dissolvido na água.

Ponto de fusão

-11 ° C (12 ° F, 393 ° K) (solução aquosa a 49% p / p).

Ponto de ebulição

122 ° C (252 ° F 393 ° K) a 700 mmHg (solução aquosa 47-49% p / p).

Solubilidade em água

-221 g / 100 ml (a 0 ° C).

-204 g / 100 ml (15 ° C).

-130 g / 100 ml (100 ° C).

Estes valores referem-se ao HBr gasoso, não ao ácido bromídrico. Como pode ser visto, o aumento da temperatura diminui a solubilidade do HBr; comportamento natural em gases. Conseqüentemente, se soluções concentradas de HBr (aq) forem necessárias, é melhor trabalhar com elas em baixas temperaturas.

Se trabalhar em altas temperaturas, o HBr escapará na forma de moléculas diatômicas gasosas, portanto o reator deve ser vedado para evitar seu vazamento.

Densidade do vapor

2,71 (em relação ao ar = 1).

Acidez pKa

-9,0. Esta constante negativa é indicativa de sua grande força de acidez.

Capacidade calórica

29,1 kJ / mol.

Entalpia molar padrão

198,7 kJ / mol (298 K).

Entropia molar padrão

-36,3 kJ / mol.

ponto de ignição

Não inflamável.

Nomenclatura

Seu nome "ácido bromídrico" combina dois fatos: a presença de água, e que o bromo tem uma valência de -1 no composto. Em inglês, é um pouco mais óbvio: ácido bromídrico, onde o prefixo 'hidro' (ou hidro) se refere à água; embora, na verdade, também possa se referir ao hidrogênio.

O bromo tem valência -1 porque está ligado a um átomo de hidrogênio menos eletronegativo do que ele; mas se estiver ligado ou interagindo com átomos de oxigênio, pode ter numerosas valências, como: +2, +3, +5 e +7. Com o H, ele só pode adotar uma única valência, e é por isso que o sufixo -ico é adicionado ao seu nome.

Considerando que HBr (g), brometo de hidrogênio, é anidro; ou seja, não tem água. Portanto, é denominado por outros padrões de nomenclatura, correspondentes aos halogenetos de hidrogênio.

Como se forma?

Existem vários métodos sintéticos para a preparação de ácido bromídrico. Alguns deles são:

Mistura de hidrogênio e bromo em água

Sem descrever os detalhes técnicos, esse ácido pode ser obtido a partir da mistura direta de hidrogênio e bromo em um reator cheio de água.

H₂ + Br₂ => HBr

Desse modo, à medida que o HBr se forma, ele se dissolve na água; isso pode arrastá-lo para as destilações, de modo que soluções com diferentes concentrações podem ser extraídas. O hidrogênio é um gás e o bromo é um líquido avermelhado escuro.

Tribrometo de fósforo

Em um processo mais elaborado, areia, fósforo vermelho hidratado e bromo são misturados. Os coletores de água são colocados em banhos de gelo para evitar que o HBr escape e forme ácido bromídrico. As reações são:

2P + 3Br₂ => 2PBr₃

PBr₃ + 3H₂O => 3HBr + H₃PO₃

Dióxido de enxofre e bromo

Outra forma de prepará-lo é reagir o bromo com dióxido de enxofre na água:

Br₂ + SO₂+ 2H₂O => 2HBr + H₂SW₄

Esta é uma reação redox. O BR₂ reduz, ganha elétrons, ligando-se aos hidrogênios; enquanto o SO₂ oxida, perde elétrons, quando forma ligações mais covalentes com outros oxigênios, como no ácido sulfúrico.

Formulários

Preparação de brometo

Os sais de brometo podem ser preparados fazendo reagir HBr (aq) com um hidróxido de metal. Por exemplo, a produção de brometo de cálcio é considerada:

Ca (OH)₂ + 2HBr => CaBr₂ + H₂OU

Outro exemplo é o brometo de sódio:

NaOH + HBr => NaBr + H₂OU

Assim, muitos dos brometos inorgânicos podem ser preparados.

Síntese de haletos de alquila

E os brometos orgânicos? São compostos organobrominados: RBr ou ArBr.

Desidratação de álcoois

A matéria-prima para obtê-los pode ser o álcool. Quando são protonados pela acidez do HBr, formam água, que é um bom grupo de saída, e em seu lugar é incorporado o volumoso átomo de Br, que se torna covalentemente ligado ao carbono:

ROH + HBr => RBr + H₂OU

Esta desidratação é realizada em temperaturas acima de 100 ° C, a fim de facilitar a quebra da ligação R-OH₂⁺.

Adição a alcenos e alcinos

A molécula de HBr pode ser adicionada de sua solução aquosa à ligação dupla ou tripla de um alceno ou alcino:

R₂C = CR₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR + HBr => RHC = CRBr

Vários produtos podem ser obtidos, mas em condições simples, o produto é formado principalmente onde o bromo está ligado a um carbono secundário, terciário ou quaternário (regra de Markovnikov).

Esses halogenetos estão envolvidos na síntese de outros compostos orgânicos, e sua gama de usos é muito extensa. Da mesma forma, alguns deles podem até ser usados na síntese ou desenho de novos medicamentos.

Clivagem de éteres

A partir dos éteres, dois halogenetos de alquila podem ser obtidos simultaneamente, cada um carregando uma das duas cadeias laterais R ou R 'do éter inicial R-O-R'. Algo semelhante à desidratação dos álcoois acontece, mas seu mecanismo de reação é diferente.

A reação pode ser delineada com a seguinte equação química:

ROR '+ 2HBr => RBr + R'Br

E a água também é liberada.

Catalisador

Sua acidez é tal que pode ser usado como um catalisador ácido eficaz. Em vez de adicionar o ânion Br^– para a estrutura molecular, abre caminho para outra molécula fazer isso.

Referências

Graham Solomons T.W., Craig B. Fryhle. (2011). Química orgânica. Aminas. (10^º edição.). Wiley Plus.
Carey F. (2008). Quimica Organica. (Sexta edição). Mc Graw Hill.
Steven A. Hardinger. (2017). Glossário ilustrado de química orgânica: ácido bromídrico. Recuperado de: chem.ucla.edu
Wikipedia. (2018). Ácido bromídrico. Recuperado de: en.wikipedia.org
PubChem. (2018). Ácido bromídrico. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Instituto Nacional de Segurança e Higiene no Trabalho. (2011). Brometo de hidrogênio. [PDF]. Recuperado de: insht.es
PrepChem. (2016). Preparação de ácido bromídrico. Recuperado de: prepchem.com