Brometo de hidrogênio (HBr): características, síntese e usos - Ciência - 2023

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o brometo de hidrogênio, um composto químico de fórmula HBr, é uma molécula diatômica com uma ligação covalente. O composto é classificado como halogeneto de hidrogênio, sendo um gás incolor que, quando dissolvido em água, forma ácido bromídrico, saturando-se a 68,85% p / p à temperatura ambiente.

Soluções aquosas a 47,6% p / p formam uma mistura azeotrópica em ebulição constante, fervendo a 124,3 graus centígrados. Menos concentradas, as soluções em ebulição liberam H2O até que a composição da mistura azeotrópica em ebulição constante seja alcançada.

Propriedades físicas e químicas

O brometo de hidrogênio é um gás incolor à temperatura ambiente com um odor azedo e irritante. O composto é estável, mas escurece gradualmente quando exposto ao ar ou à luz, conforme ilustrado na Figura 2 (National Center for Biotechnology Information, S.F.).

Tem um peso molecular de 80,91 g / mol e uma densidade de 3,307 g / L, o que o torna mais pesado que o ar. O gás condensa produzindo um líquido incolor com ponto de ebulição de -66,73 graus Celsius.

À medida que continua a resfriar, o líquido se solidifica, obtendo cristais brancos, cujo ponto de fusão é de -86,82 graus centígrados com densidade de 2,603 g / ml (Egon Wiberg, 2001). A aparência desses cristais é ilustrada na Figura 3.

A distância da ligação entre o bromo e o hidrogênio é 1,414 angstroms e sua energia de dissociação é 362,5 kJ / mol.

O brometo de hidrogênio é mais solúvel em água do que o cloreto de hidrogênio, 221 g podem ser dissolvidos em 100 ml de água a 0 graus Celsius, o que equivale a um volume de 612 litros desse gás para cada litro de água. Também é solúvel em álcool e outros solventes orgânicos.

Em solução aquosa (ácido bromídrico) as propriedades ácidas do HBr são dominantes (como é o caso do HF e do HCl) e, na ligação entre hidrogênio e halogênio, é mais fraca no caso do brometo de hidrogênio do que no cloreto de hidrogênio.

Portanto, se o cloro é passado através do brometo de hidrogênio, observa-se a formação de vapores marrons característicos do bromo molecular. A reação que explica isso é a seguinte:

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Isso é indicativo de que o brometo de hidrogênio é um agente redutor mais forte do que o cloreto de hidrogênio e que o cloreto de hidrogênio é um agente oxidante melhor.

O brometo de hidrogênio é um ácido anidro forte (sem água). Reage rápida e exotermicamente com bases de todos os tipos (incluindo aminas e amidas).

Reage exotermicamente com carbonatos (incluindo calcário e materiais de construção contendo calcário) e hidrogenocarbonatos para gerar dióxido de carbono.

Reage com sulfetos, carbonetos, boretos e fosfetos para gerar gases inflamáveis ou tóxicos.

Reage com muitos metais (incluindo alumínio, zinco, cálcio, magnésio, ferro, estanho e todos os metais alcalinos) para gerar gás hidrogênio inflamável.

Responda violentamente com:

anidrido acético
2-aminoetanol
hidróxido de amônio
fosforeto de cálcio
ácido clorossulfônico
1,1-difluoroetileno
etilenodiamina
etilenoimina
ácido sulfúrico fumante
ácido perclórico
b-propriolactona
OXID de propileno
perclorato de prata
Fosforeto de urânio (IV)
acetato de vinil
carboneto de cálcio
carboneto de rubídio
acetileto de césio
acetileto de rubídio
boreto de magnésio
sulfato de mercúrio (II)
fosforeto de cálcio
carboneto de cálcio (Chemical Datasheet, 2016).

Reatividade e perigos

O brometo de hidrogênio é classificado como um composto corrosivo e irritante. É extremamente perigoso em caso de contato com a pele (irritante e corrosivo) e os olhos (irritante) e em casos de ingestão e inalação (irritante pulmonar).

O composto é armazenado em recipientes de gás liquefeito pressurizado. A exposição prolongada ao fogo ou calor intenso pode resultar na ruptura violenta do recipiente pressurizado, que pode explodir, liberando gases tóxicos irritantes.

A exposição prolongada a baixas concentrações ou a exposição de curto prazo a altas concentrações pode resultar em efeitos adversos à saúde devido à inalação.

A decomposição térmica do brometo de hidrogênio anidro produz gases tóxicos de bromo. Ele pode se tornar inflamável se reagir liberando hidrogênio. Em contato com o cianeto, produz gases tóxicos de cianeto de hidrogênio.

A inalação causa irritação grave no nariz e no trato respiratório superior, que pode causar lesões pulmonares.

A ingestão causa queimaduras na boca e no estômago. O contato com os olhos causa irritação severa e queimaduras. O contato com a pele causa irritação e queimaduras.

Se este produto químico em solução entrar em contato com os olhos, eles devem ser lavados imediatamente com bastante água, levantando ocasionalmente as pálpebras superiores e inferiores.

Lentes de contato não devem ser usadas ao trabalhar com este produto químico. Se o tecido ocular estiver congelado, procure atendimento médico imediatamente.

Se o tecido não congelar, lave os olhos imediatamente e abundantemente com água por pelo menos 15 minutos, levantando ocasionalmente as pálpebras superior e inferior.

Se a irritação, dor, inchaço ou lacrimejamento persistir, procure atendimento médico o mais rápido possível.

Se este produto químico na solução entrar em contato com a pele e não causar queimaduras, lave imediatamente a pele contaminada com água.

Se este produto químico entrar em contato com a roupa, remova-a imediatamente e lave a pele com água.

Se ocorrer ulceração, procure atendimento médico imediatamente. Você não deve esfregar as áreas afetadas ou enxaguar com água. Para evitar maiores danos aos tecidos, nenhuma tentativa deve ser feita para remover roupas congeladas de áreas congeladas.

Se grandes quantidades deste produto químico forem inaladas, a pessoa exposta deve ser levada para o ar fresco imediatamente. Se a respiração parou, faça a ressuscitação boca a boca. A vítima deve ser mantida aquecida e em repouso, e cuidados médicos devem ser procurados o mais rápido possível.

Se este produto químico em solução for engolido, procure atendimento médico imediatamente.

Manuseio e armazenamento

Os cilindros de brometo de hidrogênio devem ser armazenados em local fresco e bem ventilado. Seu manuseio deve ser com ventilação adequada. Só deve ser armazenado quando a temperatura não ultrapassar 52 graus Celsius.

Os recipientes devem ser fixados com firmeza na posição vertical para evitar que caiam ou sejam atingidos. Além disso, instale a tampa protetora da válvula, se fornecida, firmemente no lugar com a mão, bem como armazene recipientes cheios e vazios separadamente (praxair inc., 2016).

Ao manusear o produto sob pressão, tubos e equipamentos adequadamente projetados devem ser usados para suportar as pressões encontradas. Nunca trabalhe em um sistema pressurizado e use um dispositivo de prevenção de refluxo na tubulação. Os gases podem causar sufocação rápida devido à deficiência de oxigênio.

É importante armazenar e usar com ventilação adequada. Se ocorrer um vazamento, feche a válvula do recipiente e desligue o sistema de maneira segura e ambientalmente correta. Em seguida, conserte o vazamento. Nunca coloque um recipiente onde possa fazer parte de um circuito elétrico.

Luvas de segurança de couro e sapatos adequados devem ser usados ao manusear os cilindros. Estes devem ser protegidos e para isso devem ser evitados, arrastados, rolados ou deslizados.

Ao mover o cilindro, a tampa removível da válvula deve ser sempre mantida no lugar. Nunca tente erguer um cilindro pela tampa, que se destina exclusivamente a proteger a válvula.

Ao mover cilindros, mesmo para distâncias curtas, use um carrinho (carrinho, carrinho de mão, etc.) projetado para transportar cilindros.

Um objeto (por exemplo, chave inglesa, chave de fenda, alavanca) nunca deve ser inserido nas aberturas da tampa, pois isso pode danificar a válvula e causar um vazamento.

Uma chave inglesa de cinta ajustável é usada para remover as tampas que estão muito apertadas ou enferrujadas. A válvula deve abrir lentamente e se isso for impossível, pare de usá-la e entre em contato com seu fornecedor. Obviamente, a válvula do recipiente deve ser fechada após cada uso.

O referido recipiente deve ser mantido fechado mesmo quando vazio. Chama ou calor localizado nunca deve ser aplicado diretamente a qualquer parte do recipiente. Altas temperaturas podem danificar o recipiente e fazer com que o dispositivo de alívio de pressão falhe prematuramente, liberando o conteúdo do recipiente (praxair inc., 2016).

Síntese

O brometo de hidrogênio gasoso pode ser fabricado em laboratório por meio da bromação de tetralina (1,2,3,4-tetrahidronaftaleno). A desvantagem é que metade do bromo é perdido. O rendimento é de aproximadamente 94%, ou seja, 47% do bromo acaba como HBr.

C₁₀H₁₂ + 4 Br₂ → C₁₀H₈Br₄ + 4 HBr

O gás brometo de hidrogênio também pode ser sintetizado em laboratório pela reação de ácido sulfúrico concentrado com brometo de sódio.

NaBr (s) + H₂SW₄ → HBr (g) + NaHSO₄

A desvantagem deste método é que muito do produto é perdido por oxidação com ácido sulfúrico em excesso para formar bromo e dióxido de enxofre.

2 HBr + H₂SW₄ → Br₂ + SO₂ + 2 H₂OU

O brometo de hidrogênio pode ser preparado em laboratório pela reação entre o gás hidrogênio purificado e o bromo. Isso é catalisado por amianto de platina e é realizado em um tubo de quartzo a 250 ° C.

Br₂ + H₂[Pt] → 2 HBr

O brometo de hidrogênio anidro também pode ser produzido em pequena escala por termólise de brometo de trifenilfosfônio em xileno sob refluxo.

O HBr pode ser obtido pelo método do fósforo vermelho. Primeiramente, o fósforo vermelho é adicionado ao reator de água e depois, lentamente, o bromo sob agitação e a reação do ácido bromídrico com o ácido fosforoso, por sedimentação, filtração e a destilação obtida será o ácido bromídrico.

P₄+6 Br₂+12 H₂O → 12 HBr + 4 H₃PO₃

O brometo de hidrogênio preparado pelos métodos acima pode ser contaminado com Br₂, que pode ser removido passando o gás através de uma solução de fenol em tetraclorometano ou outro solvente adequado à temperatura ambiente, rendendo 2,4,6-tribromofenol e, assim, gerando mais HBr.

Este processo também pode ser realizado por meio de lascas de cobre de alta temperatura ou gaze de cobre (Hidrogênio: brometo de hidrogênio, 1993-2016).

Formulários

HBr é usado na fabricação de brometos orgânicos, como brometo de metila, bromoetano, etc., e inorgânico, como brometo de sódio, brometo de potássio, brometo de lítio e brometo de cálcio, etc.

Também é usado em aplicações fotográficas e farmacêuticas ou na síntese de sedativos e anestésicos. Além disso, é aplicado na secagem industrial, acabamento têxtil, agentes de revestimento, tratamento de superfície e agentes ignífugos.

O composto também é usado para gravar folhas de polissilício, para a fabricação de chips de computador (Interscan Corporation, 2017).

O brometo de hidrogênio é um bom solvente para alguns minerais metálicos, usado no refinamento de metais de alta pureza.

Na indústria do petróleo, é usado como uma separação de compostos alcoxi e fenoxi, e um catalisador para a oxidação de hidrocarbonetos cíclicos e hidrocarbonetos em cadeia a cetonas, ácido ou peróxido. Também é usado em corantes sintéticos e especiarias.

Um gás HBr de alta qualidade é usado para decapagem e limpeza da matéria-prima de semicondutor (SHOWA DENKO K.K, n.d.).

O composto é utilizado como reagente analítico na determinação de enxofre, selênio, bismuto, zinco e ferro, para a separação do estanho do arsênio e antimônio. É um catalisador de alquilação e agente redutor usado em síntese orgânica.

O brometo de hidrogênio pode ser usado para a produção de ácido bromídrico. O ácido bromídrico é um ácido mineral muito forte, mais forte do que o ácido clorídrico.

O HBr é altamente reativo e corrosivo para a maioria dos metais. O ácido é um reagente comum em química orgânica, usado para oxidação e catálise. Também é eficaz na extração de certos minerais metálicos (Brometo de hidrogênio, 2016).

Referências

Interscan Corporation. (2017). Instrumentação de monitoramento de brometo de hidrogênio e brometo de hidrogênio. Obtido em gasdetection.com.
Folha de dados química. (2016). Obtido em BROMETO DE HIDROGÊNIO ANIDRO: cameochemicals.noaa.gov.
Egon Wiberg, N. W. (2001). Química Inorgânica. Imprensa acadêmica.
Brometo de hidrogênio. (2016). Retirado de ChemicalBook.
Hidrogênio: brometo de hidrogênio. (1993-2016). Obtido em WebElements.
Folha de dados de segurança do material Brometo de hidrogênio. (2005, 9 de outubro). Obtido em sciencelab.com.
Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (S.F.). PubChem Compound Database; CID = 260. Obtido em pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
praxair inc. (2016, 17 de outubro). Brometo de hidrogênio, folha de dados de segurança anidro P-4605. Obtido em praxair.com.
SHOWA DENKO K.K. (s.f.). brometo de hidrogênio. Obtido em www.sdk.co.jp.