Иодоводород

Шаблон:Карточка{{#invoke:check for unknown parameters|check |unknown= |ignoreblank= |preview= |showblankpositional= |CAS|ChEBI|ChemSpiderID|ECB|EINECS|H-фразы|InChI|InChIKey|NFPA 704|P-фразы|PubChem|R-фразы|RTECS|S-фразы|SMILES|nocat|Кодекс Алиментариус|ЛД50|ООН|ПДК|СГС|большие схемы|вещество1|вещество2|вещество3|вещество4|внешний вид|вращение|гибридизация|давление пара|диапазон прозрачности|динамическая вязкость|дипольный момент|заголовок|изображение|изображение слева|изображение справа|изображение2|изоэлектрическая точка|интервал трансформации|картинка|картинка малая|картинка2|картинка3D|картинка 3D|картинка3D2|кинематическая вязкость|конст. диссоц. кислоты|константа В. дер В.|координационная геометрия|коэфф. электр. сопротив.|кристаллическая структура|критическая плотность|критическая темп.|критическая точка|критическое давление|молярная концентрация|молярная масса|наименование|описание изображений слева и справа|описание изображения|описание изображения слева|описание изображения справа|описание изображения2|описание картинки|описание картинки2|описание картинки3D|описание картинки3D2|описание малой картинки|от. диэлектр. прониц.|плотность|поверхностное натяжение|показатель преломления|предел прочности|пределы взрываемости|примеси|проводимость|растворимость|растворимость1|растворимость2|растворимость3|растворимость4|рац. формула|сигнальное слово|скорость звука|сокращения|состояние|твёрдость|темп. воспламенения|темп. вспышки|темп. кипения|темп. кипения пр.|темп. плавления|темп. разложения|темп. самовоспламенения|темп. стеклования|темп. сублимации|температура размягчения|тепловое расширение|теплопроводность|теплоёмкость|теплоёмкость2|токсичность|традиционные названия|тройная точка|угол Брюстера|уд. электр. сопротивление|удельная теплота парообразования|удельная теплота плавления|фазовые переходы|хим. имя|хим. формула|ширина изображения|ширина изображения2|энергия ионизации|энтальпия кипения|энтальпия образования|энтальпия плавления|энтальпия растворения|энтальпия сгорания|энтальпия сублимации|ЕС|удельная теплота парообразования2|удельная теплота плавления2|Номер UN|эмпирическая формула|теплота парообразования|энтальпия раствородия|тепловое расширодие}}

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

Получение

В промышленности HI получают по реакции иода с гидразином:

$\mathrm{𝟤}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}{𝖧}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖧𝖨\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}$

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

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖨\uparrow$

Восстанавливая иод другими восстановителями:

$2\mathrm{P}\mathrm{H}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{I}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{P}+6\mathrm{H}\mathrm{I}\uparrow$

$\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{I}{\phantom{A}}_2+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}⟶\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{S}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}\mathrm{I}\uparrow$

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

$\mathrm{K}\mathrm{I}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4⟶\mathrm{K}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{P}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}\mathrm{I}\uparrow$

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.

Другой путь получения HI в лабораторных условиях — это реакции обмена:

$𝖯{𝖨}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖧𝖨\uparrow$

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:

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\rightleftarrows }\mathrm{𝟤}𝖧𝖨\uparrow$

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 (pK_а = −11). 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:

$\mathrm{𝟦}𝖧𝖨\mathsf{+}{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}$

HI способен восстанавливать концентрированную серную кислоту до сероводорода:

$\mathrm{𝟪}𝖧𝖨\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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

$𝖧𝖨\mathsf{+}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\text{=}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{-}𝖢{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖨$

Иодиды присоединяют элементарный иод с образованием полииодидов:

$𝖱𝖨\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖱\mathsf{(}{𝖨}_{\mathrm{𝟥}}{\mathsf{)}}_{𝗑}$

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:

$\mathrm{𝟤}{𝖪}_{\mathrm{𝟤}}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝖧𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖪𝖨\mathsf{+}\mathrm{𝟥}𝖢{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

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:

$\mathrm{𝟤}𝖭𝖺𝖨\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖢𝗎𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖢𝗎𝖨\mathsf{\downarrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖭{𝖺}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}$

Замещает элементы в кислородных кислотах по реакциям

$\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟤}𝖧𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}\mathrm{𝟤}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟦}𝖧𝖨{𝖮}_{\mathrm{𝟥}}\mathsf{+}{𝖭}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟢}𝖭{𝖮}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\uparrow }\mathsf{+}\mathrm{𝟦}{𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖮$

${𝖧}_{\mathrm{𝟤}}𝖲{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }𝖧𝖨{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}𝖧𝖨\mathsf{+}𝖲\mathsf{\downarrow }$

$\mathrm{𝟤}{𝖧}_{\mathrm{𝟥}}𝖯{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟪}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}\mathsf{\to }\mathrm{𝟤}𝖧𝖨{𝖮}_{\mathrm{𝟦}}\mathsf{+}\mathrm{𝟦}𝖧𝖨\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖯{𝖨}_{\mathrm{𝟧}}$

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.

${𝖢}_{\mathrm{𝟦}}{𝖧}_{\mathrm{𝟫}}𝖢𝗅\mathsf{+}\mathrm{𝟤}𝖧𝖨\mathsf{\to }{𝖢}_{\mathrm{𝟦}}{𝖧}_{\mathrm{𝟣}\mathrm{𝟢}}\mathsf{+}𝖧𝖢𝗅\mathsf{+}{𝖨}_{\mathrm{𝟤}}$

При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный иодистый амил: CHШаблон:SubCHШаблон:SubCHШаблон:SubCHICHШаблон:Sub, а гексозы — во вторичный иодистый н-гексил. 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.

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. — Шаблон:М.: Высшая школа, 2001.