Иодоводород

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис
(перенаправлено с «Йодоводородная кислота»)
Иодоводород

Общие
Систематическое
наименование		 Иодоводород
Традиционные названия Гидроиодид, иодистый водород
Рац. формула HI
Физические свойства
Состояние бесцветный газ
Молярная масса 127.904 г/моль
Плотность 2.85 г/мл (-47 °C)
Термические свойства
Температура
 • плавления –50.80 °C
 • кипения –35.36 °C
 • разложения 300 °C
Критическая точка 150,7 °C
Энтальпия
 • образования 26,6 кДж/моль
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты [math]\displaystyle{ pK_a }[/math] - 11
Растворимость
 • в воде 72,47 (20°C)
Классификация
Рег. номер CAS [10034-85-2]
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Иóдоводорóд (гидроиодид, иóдистый водорóд, HI) — бесцветный удушливый газ (при нормальных условиях), сильно дымит на воздухе. Хорошо растворим в воде, образует азеотропную смесь с Ткип 127 °C и концентрацией HI 57 %. Неустойчив, разлагается при 300 °C.

Получение

В промышленности HI получают по реакции иода с гидразином:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2I_2 + N_2H_4 \rightarrow 4HI\uparrow + N_2} }[/math]

В лаборатории HI можно получать с помощью окислительно-восстановительных реакций:

[math]\displaystyle{ \mathsf{H_2S + I_2 \rightarrow S + 2HI} \uparrow }[/math]

Восстанавливая иод другими восстановителями:

[math]\ce{ 2PH_3 + 3I_2 -> 2P + 6HI ^ }[/math]
[math]\ce{ SO_2 + I_2 + 2H_2O -> H_2SO_4 + 2HI ^ }[/math]

Воздействием стабильной и достаточно сильной кислоты на иодиды (обычно берут горячую концентрированную ортофосфорную кислоту, серная не подходит):

[math]\ce{ KI + H_3PO_4 -> KH_2PO_4 + HI ^ }[/math]

Очень часто ортофосфорную кислоту производят контактным методом, и поэтому она загрязнена и серной кислотой, что при получении иодоводорода является крайне опасным (выделяется чрезвычайно токсичный сероводород). Именно по этой причине, в лабораториях чаще прибегают к восстановлению иода.


и реакций обмена:

[math]\displaystyle{ \mathsf{PI_3 + 3H_2O \rightarrow H_3PO_3 + 3HI} \uparrow }[/math]

Реакцию следует проводить в водном растворе в отсутствие спиртов.

Иодоводород также получается при взаимодействии простых веществ. Эта реакция идет только при нагревании и протекает не до конца, так как в системе устанавливается равновесие:

[math]\displaystyle{ \mathsf{H_2 + I_2 \rightleftarrows 2HI} \uparrow }[/math]

На одной из стадии получения иодоводорода (получение иодидов из иода) следует убедиться в отсутствии спиртов в растворе, так как будет образовываться иодоформ, который при получении иодоводорода окисляет его до иода (восстанавливаясь до дииодметана).

Свойства

Водный раствор HI называется иодоводородной кислотой (бесцветная жидкость с резким запахом). Иодоводородная кислота является сильной кислотой (pKа = −11)[1]. Соли иодоводородной кислоты называются иодидами. В 100 г воды при нормальном давлении и 20 °C растворяется 132 г HI, а при 100 °C — 177 г. 45%-ная йодоводородная кислота имеет плотность 1,4765 г/см³.

Иодоводород является сильным восстановителем. На воздухе водный раствор HI окрашивается в бурый цвет вследствие постепенного окисления его кислородом воздуха и выделения молекулярного иода:

[math]\displaystyle{ \mathsf{4HI + O_2 \rightarrow 2H_2O + 2I_2} }[/math]

HI способен восстанавливать концентрированную серную кислоту до сероводорода:

[math]\displaystyle{ \mathsf{8HI + H_2SO_4 \rightarrow 4I_2 + H_2S + 4H_2O} }[/math]

Подобно другим галогенводородам, HI присоединяется к кратным связям (реакция электрофильного присоединения):

[math]\displaystyle{ \mathsf{HI + CH_2\text{=}CH_2 \rightarrow CH_3-CH_2I} }[/math]

Иодиды присоединяют элементарный иод с образованием полииодидов:

[math]\displaystyle{ \mathsf{RI + I_2 \rightarrow R(I_3)_x} }[/math]

Что обуславливает тёмно-бурый цвет долго стоящей на воздухе иодоводородной кислоты.

Под действием света щелочные соли разлагаются, выделяя I2, придающий им жёлтую окраску. Иодиды получают взаимодействием иода со щелочами в присутствии восстановителей, не образующих твердых побочных продуктов: муравьиная кислота, формальдегид, гидразин:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2K_2CO_3 + 2I_2 + HCHO \rightarrow 4KI + 3CO_2\uparrow + H_2O} }[/math]

Можно использовать также сульфиты, но они загрязняют продукт сульфатами. Без добавок восстановителей при получении щелочных солей наряду с иодидом образуется иодат MIO₃ (1 часть на 5 частей иодида).

Ионы Cu2+ при взаимодействии c иодидами легко дают малорастворимый иодид одновалентной меди CuI:

[math]\displaystyle{ \mathsf{2NaI + 2CuSO_4 + Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2CuI\downarrow + 2Na_2SO_4 + H_2SO_4} }[/math][2]

Замещает элементы в кислородных кислотах по реакциям

[math]\displaystyle{ \mathsf{12HNO_3 + 2I_2 \rightarrow 4HIO_3 + N_2 \uparrow + 10NO_2 \uparrow + 4H_2O} }[/math]
[math]\displaystyle{ \mathsf{H_2SO_4 + I_2 \rightarrow HIO_4 + HI + S \downarrow} }[/math]
[math]\displaystyle{ \mathsf{2H_3PO_4 + 8I_2 \rightarrow 2HIO_4 + 4HI + 2PI_5} }[/math]

Образующийся пентайодид фосфора гидролизуется водой.

Применение

Иодоводород используют в лабораториях как восстановитель во многих органических синтезах, а также для приготовления различных иодсодержащих соединений.

Спирты, галогениды и кислоты восстанавливаются HI, давая алканы[3].

[math]\displaystyle{ \mathsf{C_4H_9Cl + 2HI \rightarrow C_4H_{10} + HCl + I_2} }[/math]

При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный иодистый амил: CH3CH2CH2CHICH3, а гексозы — во вторичный иодистый н-гексил[4]. Легче всего восстанавливаются иодпроизводные, некоторые хлорпроизводные не восстанавливаются вовсе. Третичные спирты восстанавливаются легче всего. Многоатомные спирты также реагируют в мягких условиях, часто давая вторичные иодалкилы[5].

HI при нагреве диссоциирует на водород и I2, что позволяет получать водород с низкими энергетическими затратами.

Физиологическое воздействие и токсикология

  • Иодоводород — едкое, токсичное вещество. Обладает удушающим действием.
  • При попадании на кожу иодоводородная кислота может вызвать ожоги.
  • Предельно допустимая концентрация иодоводорода в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м³.
  • Согласно ГОСТ 12.1.007-76 йодистоводородная кислота относится к III классу опасности (умеренно-опасное химическое вещество).

Литература

  • Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М.: Высшая школа, 2001.

Примечания

  1. ↑ Рабинович В. А., Хавин З. Я. Краткий химический справочник: Справочник. — 3-е изд. — Л.: Химия, 1991. — 432 с.
  2. ↑ Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С. Химия и технология брома, иода и их соединений. — М.: Химия, 1995. − 432 с.
  3. ↑ Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. «Начала органической химии т. 1» М., 1969 стр. 68
  4. ↑ Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. «Начала органической химии т. 1» М., 1969 стр. 440
  5. ↑ «Препаративная органическая химия» М., Гос. н.т. изд-во хим. лит-ры, 1959 стр. 499 и В. В. Марковников Ann. 138, 364 (1866)
Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Иодоводород&oldid=15065422