يوديد الهيدروجين

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

يوديد الهيدروجين (HI) جزيء ثنائي الذرة وهو هاليد الهيدروجين . تُعرف المحاليل المائية لـ HI باسم حمض الهيدرويوديك، وهو حمض قوي . مع ذلك، يختلف يوديد الهيدروجين عن حمض الهيدرويوديك في أن الأول غاز في الظروف القياسية ، بينما الثاني محلول مائي للغاز. وهما قابلان للتحويل المتبادل. يُستخدم HI في التخليق العضوي وغير العضوي كأحد المصادر الرئيسية لليود وكعامل مُختزل . [ 6 ]

خصائص يوديد الهيدروجين

يوديد الهيدروجين (HI) غاز عديم اللون يتفاعل مع الأكسجين لإنتاج الماء واليود. [ 6 ] عند تعرضه للهواء الرطب، يُنتج يوديد الهيدروجين رذاذًا (أو أبخرة) من حمض الهيدرويوديك. وهو شديد الذوبان في الماء، مُنتجًا حمض الهيدرويوديك. يذوب لتر واحد من الماء 425 لترًا من غاز يوديد الهيدروجين، ويحتوي المحلول الأكثر تركيزًا على أربع جزيئات ماء فقط لكل جزيء من يوديد الهيدروجين. [ 7 ]

حمض اليوديك

حمض الهيدرويوديك هو محلول مائي من يوديد الهيدروجين. يحتوي حمض الهيدرويوديك "المركز" التجاري عادةً على 48-57% من يوديد الهيدروجين (HI) بالكتلة. يشكل المحلول مزيجًا أزيوتروبيًا يغلي عند 127 درجة مئوية ، ويتكون من 57% يوديد الهيدروجين و43% ماء. تعود الحموضة العالية إلى تشتت الشحنة الأيونية على الأنيون. نصف قطر أيون اليوديد أكبر بكثير من الهاليدات الشائعة الأخرى ، مما يؤدي إلى تشتت الشحنة السالبة على حجم كبير. هذا التفاعل الأضعف بين أيون الهيدروجين (H + ) وأيون اليوديد (I- ) في حمض الهيدرويوديك يُسهّل انفصال البروتون عن الأنيون، وهو السبب في أن حمض الهيدرويوديك هو أقوى أحماض الهاليدات المائية.

HI ( g) + H₂O ( l ) → H₃O⁺ ( aq ) + I⁻ ( aq ) Ka ≈ 10⁻¹⁰
HBr ( g) + H₂O ( l) → H₃O⁺ ( aq ) + Br⁻ ( aq ) Ka ≈ 10⁹
HCl ( g ) + H₂O ( l) → H₃O⁺ ( aq ) + Cl⁻ ( aq ) Ka ≈ 10⁶

توليف

يتضمن التحضير الصناعي لـ HI تفاعل I 2 مع الهيدرازين ، والذي ينتج عنه أيضًا غاز النيتروجين : [ 8 ]

2 I 2 + N 2 H 4 → 4 HI + N 2

عندما يتم إجراء عملية التخليق في الماء، يمكن تنقية حمض الهيدرويوديك عن طريق التقطير .

يمكن تحضير HI اللامائي عن طريق تفاعل اليود مع رباعي هيدرونافثالين : [ 9 ]

C10H12 + 2 I2 → C10H8 + 4 HI​​

يمكن أيضًا تقطير حمض الهيدرويوديك من محلول يوديد الصوديوم أو أي يوديد قلوي آخر يُعالج بعامل التجفيف خماسي أكسيد الفوسفور (الذي يُنتج حمض الفوسفوريك ). [ 10 ] لا يُناسب حمض الكبريتيك المركز تحميض اليوديدات، لأنه يُؤكسد اليوديد إلى اليود العنصري.

تتضمن إحدى الطرق التاريخية للحصول على HI أكسدة كبريتيد الهيدروجين باليود المائي: [ 11 ]

H₂S + I₂ → 2HI + S

بالإضافة إلى ذلك، يمكن تحضير HI ببساطة عن طريق دمج H2 و I2 : [ 10 ]

H₂ + I₂ → 2 HI

تُستخدم هذه الطريقة، التي يمكن تحفيزها بالبلاتين ، [ 6 ] عادةً لإنتاج عينات عالية النقاوة. لسنوات عديدة، اعتُبر هذا التفاعل تفاعلًا جزيئيًا بسيطًا بين جزيئات الهيدروجين (H₂ ) واليود (I₂ ) . مع ذلك، عند تعريض خليط من الغازات لإشعاع ضوئي بطول موجي يساوي طاقة تفكك اليود (I₂ ) ، أي حوالي 578 نانومتر، يزداد معدل التفاعل بشكل ملحوظ. يدعم هذا آليةً يتفكك فيها اليود ( I₂) أولًا إلى ذرتي يود، ترتبط كل منهما بجانب من جزيء الهيدروجين (H₂ ) وتكسر الرابطة الهيدروجينية (H-H) : [ 12 ] 

H₂ + I₂ + ( إشعاع ٥٧٨ نانومتر) → H₂ + ٢I → I···H···H···I → ٢HI

في المختبر، توجد طريقة أخرى تتضمن تحلل PI 3 ، وهو نظير اليود لـ PBr 3. في هذه الطريقة، يتفاعل I 2 مع الفوسفور لإنتاج ثلاثي يوديد الفوسفور ، والذي يتفاعل بدوره مع الماء لتكوين HI وحمض الفوسفوروز .

3 I₂ + 2 P + 6 H₂O → 6 HI + 2 H₃PO₃

ردود الفعل

تتأكسد محاليل يوديد الهيدروجين بسهولة بواسطة الهواء:

4 HI + O 2 → 2 H 2 O + 2 I 2
HI + I 2 ⇌ HI 3 [ 13 ]

يتميز HI 3 بلونه البني، مما يجعل محاليل HI القديمة تبدو داكنة في كثير من الأحيان.

مثل HBr و HCl، يضاف HI إلى الألكينات ، [ 14 ] في تفاعل يخضع لنفس إرشادات ماركوفنيكوف ومضاد ماركوفنيكوف مثل HCl و HBr.

HI + RCH=CH 2 → RCH(I)−CH 3

يُستخدم يوديد الهيدروجين أيضًا في الكيمياء العضوية لتحويل الكحولات الأولية إلى يوديدات الألكيل . [ 15 ] هذا التفاعل هو استبدال SN2 ، حيث يحل أيون اليوديد محل مجموعة الهيدروكسيل "المنشطة" (الماء) :

HI + RCH₂OH → RCH₂I + H₂O

يُفضل استخدام يوديد الهيدروجين (HI) أحيانًا على هاليدات الهيدروجين الأخرى.

يمكن استخدام حمض الهيدرويوديك (أو بروميد الهيدروجين ) أيضًا لفصل الإيثرات . ويُستخدم عادةً لفصل إيثرات الأريل-ألكيل لإنتاج الفينولات ويوديد الألكيل. [ 15 ] في المعادلة المثالية التالية، ينقسم ثنائي إيثيل الإيثر إلى مكافئين من يوديد الإيثيل :

2 HI + ( CH₃CH₂ ) ₂O → 2CH₃CH₂I + H₂O​​

التفاعل انتقائي موضعياً ، حيث يميل اليوديد إلى مهاجمة ذرة الكربون الإيثرية الأقل إعاقة فراغية .

استُخدم يوديد الهيدروجين (HI) على نطاق واسع كعامل مُختزل في بدايات تاريخ الكيمياء العضوية. حاول الكيميائيون في القرن التاسع عشر تحضير سيكلوهكسان عن طريق اختزال البنزين باستخدام يوديد الهيدروجين عند درجات حرارة عالية، لكنهم عزلوا بدلاً من ذلك الناتج المُعاد ترتيبه، وهو ميثيل سيكلوبنتان ( انظر مقالة السيكلوهكسان ). وكما ذكر كيلياني لأول مرة [ 16 ]، فإن اختزال السكريات والبوليولات الأخرى باستخدام حمض الهيدرويوديك يؤدي إلى انشطار اختزالي لعدة مجموعات هيدروكسيل أو حتى جميعها، على الرغم من أن ذلك غالبًا ما يكون بمردود ضعيف و/أو قابلية تكرار منخفضة. [ 17 ] في حالة كحولات البنزيل والكحولات التي تحتوي على مجموعات ألفا كربونيل، يمكن أن يوفر الاختزال باستخدام يوديد الهيدروجين مردودًا مفيدًا من الناحية التركيبية لناتج الهيدروكربون المقابل ( ROH + 2HI → RH + H₂O + I₂ ) . [ 14 ] يمكن جعل هذه العملية تحفيزية في وجود يوديد الهيدروجين باستخدام الفوسفور الأحمر لاختزال اليود المتكون . [ 18 ]

التطبيقات

تعتمد جميع العمليات التجارية لاستخلاص اليود على المحاليل الملحية الغنية باليود . تبدأ عملية التنقية بتحويل اليود إلى حمض الهيدرويوديك، الذي يُؤكسد بعد ذلك إلى اليود. ثم يُفصل اليود عن طريق التبخير أو الامتزاز. [ 19 ]

مراجع

  1. ↑ بيل، آر بي. البروتون في الكيمياء . الطبعة الثانية، مطبعة جامعة كورنيل، إيثاكا، نيويورك، 1973 .
  2. ↑ ترومال، أ.؛ ليبينغ، ل.؛ كاليوراند، إ.؛ كوبل، إ.أ.؛ ليتو، إ. "حموضة الأحماض القوية في الماء وثنائي ميثيل سلفوكسيد" مجلة الكيمياء الفيزيائية أ . 2016 ، 120 ، 3663-3669. doi : 10.1021/acs.jpca.6b02253
  3. ^ رمات، إي. كوبميس، ك.؛ أوفسجانيكوف، ج؛ ترومال، أ. كوت، أ. سامي، J.؛ كوبل، أنا. كاليوراند، أنا. ليبينج، ل.؛ روديما، ت.؛ بيهل، V.؛ كوبل، آيوا؛ Leito، I. "حموضة أحماض برونستد القوية المحايدة في الوسائط المختلفة." جي فيز. منظمة. الكيمياء . 2013 , 26 , 162-170. دوى : 10.1002/poc.2946
  4. 1 2 دليل CRC للكيمياء والفيزياء: كتاب مرجعي سريع للبيانات الكيميائية والفيزيائية . ويليام م. هاينز، ديفيد ر. ليد، توماس ج. برونو (2016-2017، الطبعة 97). بوكا راتون، فلوريدا. 2016. ISBN  978-1-4987-5428-6. OCLC 930681942 . {{cite book}}: صيانة CS1: موقع الناشر مفقود ( رابط ) صيانة CS1: أخرى ( رابط )
  5. ↑ يوديد الهيدروجين: السمية
  6. 1 2 3 ريني، ريتشارد (2020). قاموس الكيمياء . مرجع أكسفورد السريع ( الطبعة الثامنة). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN  978-0-19-884122-7.
  7. ↑ هولمان، أ. ف.؛ ويبرغ، إ. "الكيمياء غير العضوية". دار النشر الأكاديمية: سان دييغو، 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  8. ↑ غرينوود، ن.ن. وإيرنشو، أ. كيمياء العناصر . الطبعة الثانية. أكسفورد: باتروورث-هاينمان. ص 809-815. 1997.
  9. ↑ هوفمان، سي جيه (1963). "يوديد الهيدروجين اللامائي". التخليق غير العضوي . المجلد 7. ص 180. doi : 10.1002/9780470132388.ch48 . ISBN   978-0-470-13166-4.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )
  10. 1 2 ر. شميسر (1963). "يوديد الهيدروجين". في ج. براور (محرر). دليل الكيمياء اللاعضوية التحضيرية، الطبعة الثانية . المجلد 2، الصفحات = 286. نيويورك، نيويورك: دار النشر الأكاديمية. 
  11. ↑ جوزيف لويس جاي لوساك (1815)، "مذكرة عن اليود"، حوليات الفلسفة ، 5 : 101
  12. ↑ هولمان، إيه إف ويبرغ، إي. الكيمياء غير العضوية . سان دييغو: أكاديميك برس. ص 371، 432-433. 2001.
  13. ↑ ماغنوسون، جيه إيه؛ وولفندن، جيه إتش (1 ديسمبر 1956). "ثلاثي يوديد الهيدروجين" . مجلة الكيمياء الفيزيائية . 60 (12): 1665-1666 . doi : 10.1021/j150546a021 . تاريخ الاسترجاع: 26 مايو 2022 .
  14. 1 2 بريتون، جي دبليو، بي جيه كروب، بي جيه؛ هارفي، آر جي "يوديد الهيدروجين" في موسوعة الكواشف للتخليق العضوي (تحرير: إل. باكيت) 2004، جون وايلي وأولاده، نيويورك. doi : 10.1002/047084289X .
  15. 1 2 برويس، باولا يوركانس. الكيمياء العضوية الطبعة الرابعة. برنتيس هول: أبر سادل ريفر، نيوجيرسي، 2003 ص. 438-439، 452.
  16. ^ كيلياني ، هاينريش (1886/01/01). "Ueber die دستور der Dextrosecarbonsäure" . Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft . 19 (1): 1128-1130 . دوى : 10.1002/cber.188601901251 . ردمك 1099-0682 . 
  17. ↑ بيرلين، أ.س.؛ بورفيس، س.ب. (1953-03-01). "اختزال كيلياني لسيانوهيدرينات الجلوكوز والفركتوز إلى أحماض الهيبتانويك واللاكتونات المقابلة" . المجلة الكندية للكيمياء . 31 (3): 227-236 . Bibcode : 1953CaJCh..31..227P . doi : 10.1139/v53-033 . ISSN 0008-4042 . 
  18. ↑ دوبماير، مايكل؛ هيرمان، جوزيف م؛ لينوار، ديتر؛ كونيغ، بوركهارد (2012-03-02). "اختزال كحولات البنزيل ومركبات ألفا-هيدروكسي كربونيل بواسطة حمض اليوديك في وسط تفاعل ثنائي الطور" . مجلة بيلشتاين للكيمياء العضوية . 8 (1): 330-336 . doi : 10.3762/bjoc.8.36 . PMC 3302097. PMID 22423302 .  
  19. ↑ ليداي، فيليس أ.؛ كايو، تاتسو (2015). "اليود ومركبات اليود". موسوعة أولمان للكيمياء الصناعية . ص 1-13 . doi : 10.1002/14356007.a14_381.pub2 . ISBN  978-3-527-30673-2.