Wasserstoffbromid (HBr) Eigenschaften, Synthese und Verwendungen

Die BromwasserstoffEine chemische Verbindung der Formel HBr ist ein zweiatomiges Molekül mit einer kovalenten Bindung. Die Verbindung wird als ein Halogenwasserstoff klassifiziert, der ein farbloses Gas ist, das bei Auflösung in Wasser Bromwasserstoffsäure bildet, die bei 68,85 Gew .-% bei Raumtemperatur sättigt.

Wßrige Lösungen mit 47,6 Gew .-% bilden ein konstant siedendes azeotropes Gemisch, das bei 124,3ºC siedet. Die weniger konzentrierten Lösungen setzen beim Kochen H2O frei, bis die Zusammensetzung des konstant siedenden azeotropen Gemisches erreicht ist.

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 Reaktivität und Gefahren
• 3 Handhabung und Lagerung
• 4 Synthese
• 5 Verwendet
• 6 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Bromwasserstoff ist bei Raumtemperatur ein farbloses Gas mit einem sauren und irritierenden Geruch. Die Verbindung ist stabil, verdunkelt sich jedoch nach und nach, wenn sie Luft oder Licht ausgesetzt wird, wie in Fig. 2 (National Center for Biotechnology Information, S.F.) dargestellt.

Es hat ein Molekulargewicht von 80,91 g / mol und eine Dichte von 3,307 g / L, wodurch es schwerer als Luft ist. Das Gas kondensiert und bildet eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von -66,73 Grad Celsius.

Durch weiteres Abkühlen verfestigt sich die Flüssigkeit, wobei weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von -86,82 Grad Celsius und einer Dichte von 2,603 ​​g / ml erhalten werden (Egon Wiberg, 2001). Das Aussehen dieser Kristalle ist in Abbildung 3 dargestellt.

Der Bindungsabstand zwischen Brom und Wasserstoff beträgt 1,414 Angström und seine Dissoziationsenergie beträgt 362,5 kJ / Mol.

Bromwasserstoff ist in Wasser besser löslich als Chlorwasserstoff und kann 221 g in 100 ml Wasser bei 0 Grad Celsius lösen, was einem Volumen von 612 Litern dieses Gases pro Liter Wasser entspricht. Es ist auch in Alkohol und anderen organischen Lösungsmitteln löslich.

In wässriger Lösung (Bromwasserstoffsäure) sind die sauren Eigenschaften von HBr dominant (wie im Fall von HF und HCl) und in der Bindung zwischen Wasserstoff und Halogen ist es im Fall von Bromwasserstoff schwächer als in der Chlorwasserstoff.

Wenn Chlor durch Bromwasserstoff geleitet wird, wird daher die Bildung von braunen Dämpfen beobachtet, die für molekulares Brom charakteristisch sind. Die Reaktion, die es erklärt, ist das Folgende:

2HBr + Cl & sub2; → 2HCl + Br & sub2 ;.

Dies zeigt, dass Bromwasserstoff ein stärkeres Reduktionsmittel als Chlorwasserstoff ist und dass Chlorwasserstoff ein besseres Oxidationsmittel ist.

Bromwasserstoff ist eine starke wasserfreie Säure (ohne Wasser). Reagiert schnell und exotherm mit Basen aller Art (einschließlich Aminen und Amiden).

Reagiert exotherm mit Carbonaten (einschließlich Kalkstein und kalkhaltigen Baustoffen) und Hydrogencarbonaten zu Kohlendioxid.

Reagiert mit Sulfiden, Carbiden, Boriden und Phosphiden unter Bildung giftiger oder brennbarer Gase.

Reagiert mit vielen Metallen (einschließlich Aluminium, Zink, Calcium, Magnesium, Eisen, Zinn und allen Alkalimetallen) unter Bildung von brennbarem Wasserstoffgas.

Reagiere heftig mit:

• Essigsäureanhydrid
• 2-Aminoethanol
• Ammoniumhydroxid
• Calciumphosphid
• Chlorsulfonsäure
• 1,1-Difluorethylen
• Ethylendiamin
• Ethylenimin
• rauchende Schwefelsäure
• Perchlorsäure
• b-Propiolacton
• Propylenoxid
• Silberperchlorat
• Uranphosphid (IV)
• Vinylacetat
• Calciumcarbid
• Rubidiumcarbid
• Cäsiumacetylid
• Rubidiumacetylid
• Magnesiumborid
• Quecksilbersulfat (II)
• Calciumphosphid
• Calciumcarbid (Chemical Datasheet, 2016).

Reaktivität und Gefahren

Bromwasserstoff wird als ätzende und reizende Verbindung eingestuft. Es ist extrem gefährlich bei Kontakt mit der Haut (reizend und ätzend) und Augen (reizend) und bei Verschlucken und Einatmen (Lungenreizung).

Die Verbindung wird in Druckbehältern aus Flüssiggas gelagert. Längerer Kontakt mit Feuer oder starker Hitze kann zu einem heftigen Platzen des Druckbehälters führen, der herausschleudern kann und reizende giftige Dämpfe freisetzt.

Länger andauernde Exposition gegenüber niedrigen Konzentrationen oder kurzzeitige Exposition gegenüber hohen Konzentrationen kann zu Gesundheitsschäden aufgrund von Inhalation führen.

Die thermische Zersetzung von wasserfreiem Bromwasserstoff erzeugt toxische Bromgase. Es kann brennbar werden, wenn es unter Freisetzung von Wasserstoff reagiert. Im Kontakt mit Cyanid entstehen giftige Cyanwasserstoffgase.

Einatmen verursacht schwere Reizungen der Nase und der oberen Atemwege, die Lungenschäden verursachen können.

Verschlucken verursacht Verbrennungen im Mund und Magen. Augenkontakt verursacht schwere Reizungen und Verbrennungen. Kontakt mit der Haut verursacht Reizungen und Verbrennungen.

Wenn diese Chemikalie in Lösung mit den Augen in Kontakt kommt, sollte sie sofort mit viel Wasser gewaschen werden, wobei gelegentlich die unteren und oberen Augenlider angehoben werden.

Kontaktlinsen sollten beim Arbeiten mit dieser Chemikalie nicht getragen werden. Wenn das Auge gefroren ist, sollten Sie sofort einen Arzt aufsuchen.

Wenn das Gewebe nicht gefroren ist, spülen Sie die Augen sofort und vollständig mit großen Mengen Wasser für mindestens 15 Minuten aus, wobei Sie gelegentlich das untere und obere Augenlid anheben.

Bei anhaltender Reizung, Schmerzen, Schwellungen oder Tränen sollten Sie so schnell wie möglich einen Arzt aufsuchen.

Wenn diese Chemikalie in Lösung mit der Haut in Kontakt kommt und kein Gefrieren hervorruft, spülen Sie die mit Wasser kontaminierte Haut sofort aus.

Wenn diese Chemikalie in die Kleidung eindringt, entfernen Sie sofort die Kleidung und waschen Sie die Haut mit Wasser.

Wenn Erfrierungen auftreten, suchen Sie sofort einen Arzt auf. Betroffene Stellen nicht reiben oder mit Wasser abspülen. Um weitere Gewebeschäden zu vermeiden, versuchen Sie nicht, gefrorene Kleidung aus frostgefährdeten Bereichen zu entfernen.

Wenn große Mengen dieser Chemikalie inhaliert werden, sollte die exponierte Person sofort an die frische Luft gebracht werden. Wenn die Atmung aufgehört hat, führen Sie eine Mund-zu-Mund-Beatmung durch. Das Opfer sollte warm und in Ruhe gehalten werden, zusätzlich zu dem Versuch, so schnell wie möglich ärztliche Hilfe zu bekommen.

Wenn diese Chemikalie in Lösung geschluckt wurde, sofort einen Arzt aufsuchen

Handhabung und Lagerung          

Bromwasserstoff-Flaschen sollten an einem kühlen, gut belüfteten Ort gelagert werden. Seine Handhabung muss mit ausreichender Belüftung erfolgen. Es sollte nur gespeichert werden, wenn die Temperatur 52 Grad Celsius nicht überschreitet.

Die Behälter müssen fest in aufrechter Position gesichert sein, damit sie nicht herunterfallen oder getroffen werden können. Installieren Sie zusätzlich die Schutzkappe des Ventils, falls vorhanden, von Hand fest, und bewahren Sie volle und leere Behälter getrennt auf (praxair inc., 2016).

Bei der Handhabung des Produkts unter Druck müssen entsprechend ausgelegte Rohre und Geräte verwendet werden, um den auftretenden Drücken zu widerstehen. Arbeiten Sie niemals in einem druckbeaufschlagten System und verwenden Sie eine Rücklaufsicherung in der Rohrleitung. Die Gase können durch Sauerstoffmangel schnell ersticken.

Lagern und verwenden Sie bei ausreichender Belüftung ist wichtig. Wenn ein Leck auftritt, schließen Sie das Behälterventil und schalten Sie das System sicher und umweltgerecht aus. Dann reparieren Sie das Leck. Stellen Sie einen Behälter niemals so auf, dass er Teil eines Stromkreises sein kann.

Beim Umgang mit den Zylindern sollten Sicherheitshandschuhe und Schuhe aus Leder getragen werden. Diese müssen geschützt sein, und dazu müssen Sie sie nicht ziehen, rollen oder verschieben.

Beim Verschieben des Zylinders muss der abnehmbare Ventildeckel immer in Position gehalten werden. Niemals versuchen, einen Zylinder an seiner Abdeckung anzuheben, die nur das Ventil schützen soll.

Verwenden Sie ein Fahrzeug (Wagen, Handwagen usw.), das für den Transport von Zylindern ausgelegt ist, auch wenn Sie die Flaschen bewegen.

Führen Sie niemals einen Gegenstand (z. B. Schraubenschlüssel, Schraubendreher, Hebelstange) in die Öffnungen in der Abdeckung ein, da dies das Ventil beschädigen und ein Leck verursachen könnte.

Ein verstellbarer Bandschlüssel wird verwendet, um zu enge oder rostige Abdeckungen zu entfernen. Das Ventil sollte sich langsam öffnen und wenn dies nicht möglich ist, sollten Sie aufhören, Ihren Lieferanten zu kontaktieren. Natürlich muss das Behälterventil nach jedem Gebrauch geschlossen werden.

Dieser Behälter muss auch im leeren Zustand geschlossen bleiben. Stellen Sie niemals eine Flamme oder lokalisierte Hitze direkt auf irgendeinen Teil des Behälters. Hohe Temperaturen können den Behälter beschädigen und zu einem vorzeitigen Ausfall der Druckentlastungseinrichtung führen, indem der Inhalt des Behälters belüftet wird (praxair inc., 2016).

Synthese

Bromwasserstoffgas kann im Labor durch Bromierung von Tetralin (1,2,3,4-Tetrahydronaphthalin) hergestellt werden. Der Nachteil ist, dass die Hälfte des Broms verloren geht. Die Ausbeute beträgt etwa 94%, oder was gleich ist, 47% des Brom enden als HBr.

C₁₀H₁₂ + 4 Br₂ → C₁₀H₈Br₄ + 4 HBr

Bromwasserstoffgas kann auch im Labor durch die Reaktion von konzentrierter Schwefelsäure mit Natriumbromid synthetisiert werden.

NaBr (s) + H₂SO₄ → HBr (g) + NaHSO₄

Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass ein Großteil des Produkts durch Oxidation mit überschüssiger Schwefelsäure unter Bildung von Brom und Schwefeldioxid verloren geht.

2 HBr + H₂SO₄ → Br₂ + SO₂ + 2 H₂O

Bromwasserstoff kann im Labor durch Reaktion zwischen gereinigtem Wasserstoffgas und Brom hergestellt werden. Dies wird durch Platinasbest katalysiert und in einem Quarzrohr bei 250 ° C durchgeführt.

Br₂ + H₂[Pt] → 2 HBr

Wasserfreier Bromwasserstoff in kleinem Maßstab kann auch durch Thermolyse von Triphenylphosphoniumbromid in refluxierendem Xylol hergestellt werden.

HBr kann durch die Methode mit rotem Phosphor erhalten werden. Zuerst wird der rote Phosphor in den Wasserreaktor gegeben und dann wird langsam das Brom unter Rühren und die Reaktion von Bromwasserstoffsäure und Phosphorsäure durch Sedimentation, Filtration und die erhaltene Destillation Bromwasserstoffsäure sein.

P₄+6 Br₂+12 H₂O → 12 HBr + 4 H₃PO₃

Bromwasserstoff, der durch die obigen Verfahren hergestellt wurde, kann mit Br verunreinigt sein₂, die entfernt werden kann, indem das Gas durch eine Lösung von Phenol in Tetrachlormethan oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel bei Raumtemperatur geleitet wird, wodurch 2,4,6-Tribromphenol erzeugt wird und dadurch mehr HBr erzeugt wird.

Dieser Prozess kann auch durch Kupferspäne oder Kupfergewebe bei hoher Temperatur durchgeführt werden (Wasserstoff: Bromwasserstoff, 1993-2016).

Verwendet

HBr wird bei der Herstellung von organischen Bromiden, wie Methylbromid, Bromethan usw., und anorganischen Stoffen wie Natriumbromid, Kaliumbromid, Lithiumbromid und Calciumbromid usw. verwendet.

Es wird auch in fotografischen und pharmazeutischen Anwendungen oder zur Synthese von Sedativa und Anästhetika verwendet. Darüber hinaus wird es in der industriellen Trocknung, Textilveredlung, Beschichtungsmitteln, Oberflächenbehandlung und Feuerschutzmitteln angewendet.

Die Verbindung wird auch zum Ätzen von Polysiliziumschichten für die Herstellung von Computerchips verwendet (Interscan Corporation, 2017).

Bromwasserstoff ist ein gutes Lösungsmittel für einige metallische Mineralien, die bei der Veredelung von Metallen hoher Reinheit verwendet werden.

In der Erdölindustrie wird es als eine Abtrennung von Alkoxy- und Phenoxyverbindungen und als ein Katalysator für die Oxidation von zyklischen Kohlenwasserstoffen und Kohlenwasserstoffen in der Kette zu Ketonen, Säuren oder Peroxiden verwendet. Es wird auch in synthetischen Farbstoffen und Gewürzen verwendet.

Ein hochqualitatives HBr-Gas wird zum Verbrennen und Reinigen des halbleitenden Ausgangsmaterials (SHOWA DENKO K.K., s.f.) verwendet.

Die Verbindung wird als analytisches Reagenz bei der Bestimmung von Schwefel, Selen, Wismut, Zink und Eisen verwendet. Zur Trennung von Zinn von Arsen und Antimon. Es ist ein Alkylierungskatalysator und ein Reduktionsmittel, die in der organischen Synthese verwendet werden.

Bromwasserstoff kann zur Herstellung von Bromwasserstoffsäure verwendet werden. Bromwasserstoffsäure ist eine sehr starke Mineralsäure, stärker als Salzsäure.

HBr ist sehr reaktiv und korrosiv gegenüber den meisten Metallen. Säure ist ein häufiges Reagens in der organischen Chemie, das für die Oxidation und Katalyse verwendet wird. Es ist auch wirksam bei der Extraktion bestimmter metallischer Mineralien (Bromwasserstoff, 2016).

Referenzen

1. Interscan Corporation. (2017). Wasserstoffbromid- und Wasserstoffbromid-Überwachungsinstrumentation. Von gasdetection.com abgerufen.
2. Chemisches Datenblatt (2016). Von HYDROGENBROMID, ANHYDROUS: cameochemicals.noa.gov.
3. Egon Wiberg, N. (2001). Anorganische Chemie Akademische Presse.
4. Bromwasserstoff. (2016). Von ChemicalBook abgerufen.
5. Wasserstoff: Bromwasserstoff. (1993-2016). Von WebElements abgerufen.
6. Sicherheitsdatenblatt Bromwasserstoff. (2005, 9. Oktober). Von sciencelab.com abgerufen.
7. Nationales Zentrum für Biotechnologie Information. (S.F.) PubChem Compound-Datenbank; CID = 260. Von publem.ncbi.nlm.nih.gov abgerufen.
8. Praxair Inc. (2016, 17. Oktober). Bromwasserstoff, wasserfrei Sicherheitsdatenblatt P-4605. Von praxair.com abgerufen.
9. SHOWA DENKO K.K. (s.). Bromwasserstoff. Von www.sdk.co.jp.