Ácido hidroiódico (HI): estrutura, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o ácido iodídrico É uma solução aquosa de iodeto de hidrogênio que se caracteriza por sua alta acidez. Uma definição mais próxima da terminologia química e da IUPAC, é que se trata de um hidrácido, cuja fórmula química é HI.

No entanto, para diferenciá-lo das moléculas de iodeto de hidrogênio gasoso, HI (g) é denotado como HI (aq). É por esta razão que nas equações químicas é importante identificar o meio ou a fase física em que se encontram os reagentes e produtos. Mesmo assim, a confusão entre iodeto de hidrogênio e ácido iodídrico é comum.

Se as moléculas comprometidas em sua identidade forem observadas, diferenças perceptíveis serão encontradas entre HI (g) e HI (ac). Em HI (g), existe uma ligação H-I; enquanto em HI (ac), eles são na verdade um par iônico I^– e H₃OU⁺ interagindo eletrostaticamente (imagem superior).

Por outro lado, HI (ac) é uma fonte de HI (g), uma vez que o primeiro é preparado dissolvendo o segundo em água. Por causa disso, a menos que esteja em uma equação química, HI também pode ser usado para se referir ao ácido iodídrico. HI é um forte agente redutor e uma excelente fonte de íons I^– em meio aquoso.

Estrutura do ácido iodídrico

O ácido hidroiódico, como acabamos de explicar, consiste em uma solução de HI em água. Estando na água, as moléculas HI se dissociam completamente (eletrólito forte), originando os íons I^– e H₃OU⁺. Essa dissociação pode ser representada pela seguinte equação química:

HI (g) + H₂O (l) => I^–(ac) + H₃OU⁺(ac)

O que seria equivalente se fosse escrito como:

HI (g) + H₂O (l) => HI (ac)

No entanto, HI (ac) não revela de forma alguma o que aconteceu às moléculas gasosas de HI; indica apenas que estão em meio aquoso.

Portanto, a verdadeira estrutura de HI (ac) consiste nos íons I^– e H₃OU⁺ rodeado por moléculas de água hidratando-os; quanto mais concentrado o ácido iodídrico, menor o número de moléculas de água não protonadas.

Comercialmente, de fato, a concentração de HI é de 48 a 57% na água; mais concentrado seria equivalente a ter um ácido muito fumegante (e ainda mais perigoso).

Na imagem, pode-se ver que o ânion I^– é representado por uma esfera roxa, e H₃OU⁺ com esferas brancas e uma vermelha, para o átomo de oxigênio. O cátion H₃OU⁺Apresenta geometria molecular de pirâmide trigonal (vista de um plano superior na imagem).

Propriedades

Descrição física

Líquido incolor; mas, pode exibir tons amarelados e marrons se estiver em contato direto com o oxigênio. Isso ocorre porque os íons I^– acabam oxidando em iodo molecular, I₂. Se houver muito eu₂, é mais do que provável que o ânion triiodeto seja formado, I₃^–, que mancha a solução de marrom.

Massa molecular

127,91 g / mol.

Odor

Acre.

Densidade

A densidade é 1,70 g / mL para a solução HI 57%; uma vez que as densidades variam dependendo das diferentes concentrações de HI. A esta concentração forma-se um azeótropo (é destilado como uma substância única e não como uma mistura) a cuja relativa estabilidade pode ser devido à sua comercialização sobre outras soluções.

Ponto de ebulição

O azeótropo HI de 57% ferve a 127 ° C a uma pressão de 1,03 bar (GO TO ATM).

pKa

-1,78.

Acidez

É um ácido extremamente forte, tanto que é corrosivo para todos os metais e tecidos; mesmo para borrachas.

Isso ocorre porque a ligação H-I é muito fraca e se quebra facilmente durante a ionização em água. Além disso, ligações de hidrogênio I^–- HOH₂⁺ são fracos, então não há nada que interfira com o H₃OU⁺ reagir com outros compostos; isto é, o H₃OU⁺ tem sido "livre", como eu^–que não atrai com muita força para seu contra-íon.

Agente redutor

HI é um poderoso agente redutor, cujo principal produto de reação é I₂.

Nomenclatura

A nomenclatura para o ácido iodídrico deriva do fato de que o iodo "funciona" com um único estado de oxidação: -1. E também, o mesmo nome indica que possui água em sua fórmula estrutural [I^–] [H₃OU⁺] Este é o seu único nome, pois não é um composto puro, mas uma solução.

Formulários

Fonte de iodo em sínteses orgânicas e inorgânicas

HI é uma excelente fonte de íons I^– para sínteses inorgânicas e orgânicas, e também é um poderoso agente redutor. Por exemplo, sua solução aquosa de 57% é usada para a síntese de iodetos de alquila (como CH₃CH₂I) de álcoois primários. Da mesma forma, um grupo OH pode ser substituído por um I em uma estrutura.

Agente redutor

O ácido hidroiódico tem sido usado para reduzir, por exemplo, carboidratos. Se a glicose dissolvida neste ácido for aquecida, ela perderá todos os seus grupos OH, obtendo o hidrocarboneto n-hexano como produto.

Também tem sido utilizado para reduzir os grupos funcionais das folhas de grafeno, para que possam ser funcionalizadas para dispositivos eletrônicos.

Processo Cativa

O HI também é usado para a produção industrial de ácido acético pelo processo Cativa. Consiste em um ciclo catalítico em que ocorre a carbonilação do metanol; isto é, para a molécula CH₃OH, um grupo carbonil é introduzido, C = O, para se transformar no ácido CH₃COOH.

Passos

O processo começa (1) com o complexo organo-irídio [Ir (CO)₂Eu₂]^–, geometria plana quadrada. Este composto "recebe" iodeto de metila, CH₃I, produto da acidificação de CH₃OH com 57% HI. Nessa reação também se produz água e, graças a ela, finalmente se obtém o ácido acético, permitindo que o HI seja recuperado na última etapa.

Nesta etapa, tanto o –CH₃ como o –I eles se ligam ao centro metálico do irídio (2), formando um complexo octaédrico com uma faceta composta por três ligantes I. Um dos iodos acaba sendo substituído por uma molécula de monóxido de carbono, CO; e agora (3), o complexo octaédrico tem uma faceta composta por três ligantes CO.

Em seguida, ocorre um rearranjo: o grupo –CH₃ é "liberado" do Ir e se liga ao CO adjacente (4) para formar um grupo acetil, -COCH₃. Este grupo é liberado do complexo de irídio para se ligar aos íons iodeto e dar CH₃COI, iodeto de acetila. Aqui o catalisador de irídio é recuperado, pronto para participar de outro ciclo catalítico.

Finalmente, o CH₃IOC passa por uma substituição do I^– por uma molécula de H₂Ou, cujo mecanismo acaba liberando HI e ácido acético.

Sínteses ilícitas

O ácido hidroiódico tem sido utilizado para a síntese de substâncias psicotrópicas, aproveitando seu alto poder redutor. Por exemplo, você pode reduzir a efedrina (um medicamento para o tratamento da asma) na presença de fósforo vermelho para metanfetamina (imagem no topo).

Pode-se ver que uma substituição do grupo OH por I ocorre primeiro, seguida por uma segunda substituição por um H.

Referências

Wikipedia. (2019). Ácido hidroiódico. Recuperado de: en.wikipedia.org
Andrews, Natalie. (24 de abril de 2017). Os usos do ácido hidriódico. Ciência. Recuperado de: sciencing.com
Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Ácido iodídrico. Recuperado de: alfa.com
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Ácido iodídrico. Banco de dados PubChem., CID = 24841. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
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Reusch William. (5 de maio de 2013). Carboidratos. Recuperado de: 2.chemistry.msu.edu
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