Бромоводород

Бромоводород
Общие
Систематическое наименование	бромоводород
Традиционные названия	Бромистый водород, гидробромид; водорода бромид
Хим. формула	HBr
Рац. формула	HBr
Физические свойства
Состояние	бесцветный газ
Молярная масса	80,91 г/моль
Плотность	газ (25 °C), 3,307 г/л, жидкий (−68 °C) 2,17 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	−86.80 °C
• кипения	−66.38 °C
• разложения	выше +1000 °C
Критическая точка	90,0 °C, 8,54 МПа
Энтальпия
• образования	−34,1 кДж/моль
Химические свойства
Константа диссоциации кислоты $p{K}_a$	≈ −9
Растворимость
• в воде	193 (20 °C)
Структура
Дипольный момент	0,24 Д
Классификация
Рег. номер CAS	10035-10-6
Рег. номер EINECS	233-113-0
Безопасность
Пиктограммы СГС
NFPA 704	0 3 0 COR
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Бро́моводоро́д (гидробромид, бро́мистый водоро́д, HBr) — неорганическое вещество, бинарное соединение брома с водородом. Бесцветный тяжёлый токсичный газ, образует туман в сыром воздухе.

Получение

В промышленности бромоводород получают непосредственным взаимодействием простых веществ:

$\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2\stackrel{200-400{\phantom{A}}^{\circ }\text{C, Pt}}{\to }2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}$

Также бромистый водород получается как побочный продукт при синтезе бромпроизводных органических соединений.

В лаборатории получают гидролизом трибромида или пентабромида фосфора:

$\mathrm{P}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\uparrow$

$\mathrm{P}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_5+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+5\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\uparrow$

Восстановление брома несколькими способами:

$3\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+\mathrm{S}+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{100-150{\phantom{A}}^{\circ }\text{C}}{\to }\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+6\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}$

$\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{K}\mathrm{N}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\uparrow$

Вытеснение из бромидов щелочных металлов разбавленной кислотой:

$\mathrm{K}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4\stackrel{\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}}{\to }\mathrm{K}\mathrm{H}\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\uparrow$

Ещë можно получить бромоводород взаимодействием воды с бромом на свету или при кипении:

$2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}+2\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2\stackrel{\mathrm{h}\mathrm{\nu },+100{\phantom{A}}^o\mathrm{C}}{\to }4\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\uparrow +\mathrm{O}{\phantom{A}}_2\uparrow$

Физические свойства

Бромистый водород — это бесцветный ядовитый газ с резким запахом, сильно дымящий на воздухе. Термически очень устойчив.

Хорошо растворим в воде: 221 г/100 г воды при 0 °C (193 при 25°, 130 при 100 °C). Водный раствор образует азеотропную смесь с 47,63 % HBr, которая кипит при 124,3 °C.

Растворяется в этаноле, образуя слабый электролит.

При охлаждении водных растворов HBr можно получить кристаллогидраты:

• HBr·H₂O — устойчив при −15,5...−3,3 °C,
• HBr·2H₂O — плавится при −11,2 °C,
• HBr·4H₂O — плавится при −55,8 °C.

Чистый HBr образует кристаллы орторомбической сингонии, пространственная группа F mmm, параметры при −173 °C: a = 0,5640 нм, b = 0,6063 нм, c = 0,5555 нм, Z = 4.

Химические свойства

Водный раствор бромистого водорода образует сильную одноосновную кислоту:

$\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+},pK=-9$

Термически HBr очень устойчив, при температуре 1000 °C разлагаются около 0,5 % молекул:

$2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2$

Как кислота реагирует с металлами, их оксидами, основаниями:

$2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{M}\mathrm{g}⟶\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\uparrow$

$2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{O}⟶\mathrm{C}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

$2\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{B}\mathrm{a}(\mathrm{O}\mathrm{H}){\phantom{A}}_2⟶\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Является восстановителем, медленно окисляется на воздухе, из-за чего водные растворы со временем окрашиваются в бурый цвет:

$4\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{B}\mathrm{r}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Применение

Применяют для приготовления бромидов, синтеза различных органических бромпроизводных и для реактивного ионного травления.

Транспортировка

Безводный HBr транспортируют в баллонах ёмкостью 6,8 и 68 кг под давлением 24 атм.

Токсичность

Бромистый водород — едкое, весьма токсичное вещество, обладающее удушающим действием. Предельно допустимая концентрация = 10 мг/м³, поражающая токсодоза = 2,4 мг/(л·мин).

Литература

• ГОСТ 2062-77 Кислота бромистоводородная
• Химическая энциклопедия / Редкол.: Кнунянц И. Л. и др. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — 623 с.
• Справочник химика / Редкол.: Никольский Б. П. и др. — 3-е изд., испр. — Л.: Химия, 1966. — Т. 1. — 1072 с.
• Гринвуд Н., Эрншо А. Химия элементов. — Бином. Лаборатория знаний, 2008. — Т. 2. — 666 с.
• Неорганическая химия. В 3 т. / Под ред. Ю. Д. Третьякова. — М.: Изд. центр «Академия», 2004. — Т. 2. — 368 с. — ISBN 5-7695-1436-1.
• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия: Учеб. для химико-технол. вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М: Высш. шк., 1988. — 640 с., ил.