氢溴酸（HBR）：结构，性质，形成 - 化学 - 2025

的氢溴酸是无机化合物是一种气体称为溴化氢的水溶液。它的化学式为HBr，可以用不同的等效方式来考虑：分子氢化物或水中的卤化氢；即一种氢酸。

在化学方程式中，应将其表示为HBr（ac），因此表明其为氢溴酸而不是气体。该酸是已知最强的酸之一，甚至比盐酸HCl更强。对此的解释在于其共价键的性质。

资料来源：KES47，维基百科

为什么HBr如此强酸，甚至更溶于水？因为H-Br的1s轨道和Br的4p重叠差，所以H-Br的共价键非常弱。

如果您仔细查看顶部图像，这显然并不奇怪，在该图像中，溴原子（棕色）明显大于氢原子（白色）。

因此，任何干扰都会导致H-Br键断裂，从而释放H ⁺离子。因此，氢溴酸是布朗斯台德酸，因为它转移质子或氢离子。它的强度使其可用于合成各种有机溴化化合物（例如1-溴乙烷，CH ₃ CH ₂ Br）。

氢溴酸在氢碘化之后为HI，是用于某些固体样品消化的最强也是最有用的氢酸之一。

氢溴酸的结构

该图像显示了H-Br的结构，其性质和特性，甚至是气体的性质和特性，都与其水溶液密切相关。这就是为什么会混淆两种化合物中的哪一种：HBr或HBr（ac）。

HBr（ac）的结构不同于HBr，因为现在水分子正在分解这种双原子分子。足够接近时，H ⁺会转移到H ₂ O 分子上，如以下化学方程式所示：

的HBr + H ₂ O =>溴^- + H ₃ ö ⁺

因此，氢溴酸的结构由的Br ^-和H _3个 ö ⁺离子静电相互作用。现在，它与H-Br的共价键有些不同。

其巨大的酸度是由于一个事实，即庞大的溴^-负离子可以勉强与H相互作用₃ Ô ⁺，而不能防止它从H转移⁺到另一个环境的化学物质。

酸度

例如，氯^-和F ^-尽管它们不形成用H的共价键₃ ö ⁺，它们可以通过其它分子间力，如氢键（其仅F相互作用^-是能够接受的）。氢键F ^-- H-OH ₂ ⁺ “阻碍” H ⁺的捐赠。

因此，氢氟酸HF 在水中比氢溴酸弱。因为，离子相互作用的Br ^- H ₃ O ⁺不会影响H ⁺的转移。

但是，尽管HBr（aq）中存在水，但其行为最终类似于考虑H-Br分子的行为。即，H ⁺从HBr或Br ^- H ₃ O ⁺转移。

物理和化学特性

分子式

溴化氢

分子量

80.972克/摩尔 注意，如前一节所述，仅考虑HBr，不考虑水分子。如果分子量取自式Br ^- H ₃ O ^+，则其值约为99 g / mol。

外观

无色或浅黄色液体，取决于溶解的HBr的浓度。黄色越多，它将越集中和危险。

气味

刺痛，刺激。

气味阈值

6.67 mg / m ³。

密度

1.49 g / cm ³（48％w / w水溶液）。该值以及熔点和沸点的值取决于溶于水中的HBr量。

熔点

-11°C（12°F，393°K）（49％w / w水溶液）。

沸点

在700 mmHg（47-49％w / w水溶液）下为122°C（252°F。393°K）。

水溶性

-221克/ 100毫升（在0°C下）。

-204克/ 100毫升（15°C）。

-130克/ 100毫升（100°C）。

这些值是指气态HBr，而不是氢溴酸。可以看出，随着温度的升高，HBr的溶解度降低。气体中自然的行为。因此，如果需要浓缩的HBr（aq）溶液，最好在低温下使用它们。

如果在高温下工作，HBr将以气态双原子分子的形式逸​​出，因此必须密封反应器以防止其泄漏。

蒸气密度

2.71（相对于空气= 1）。

酸度pKa

-9.0。该负常数表明其强酸度。

热量容量

29.1 kJ /摩尔

标准摩尔焓

198.7 kJ / mol（298 K）。

标准摩尔熵

-36.3 kJ /摩尔。

燃点

不易燃。

命名法

它的名字“氢溴酸”结合了两个事实：水的存在，以及该化合物中溴的化合价为-1。用英语更明显：氢溴酸，前缀“氢”（或氢）是指水；尽管实际上它也可以指氢。

溴的价为-1，因为它与一个比其负电性小的氢原子键合。但是如果它与氧原子键合或相互作用，它可以具有多个化合价，例如：+ 2，+ 3，+ 5和+7。对于H，它只能采用一个价，这就是为什么在名称后缀-ico的原因。

而溴化氢HBr（g）是无水的；也就是说，它没有水。因此，它根据其他命名标准命名，与卤化氢相对应。

它是如何形成的？

有几种制备氢溴酸的合成方法。他们之中有一些是：

水中氢和溴的混合物

在不描述技术细节的情况下，可以通过在充满水的反应器中将氢和溴直接混合来获得该酸。

H ₂ + Br ₂ => HBr

这样，当形成HBr时，它会溶解在水中。这会拖累蒸馏，因此可以提取不同浓度的溶液。氢是一种气体，而溴是一种暗红色的液体。

三溴化磷

在更精细的过程中，将沙子，水合红磷和溴混合。将集水器置于冰浴中，以防止HBr逸出并形成氢溴酸。反应是：

2P + 3Br ₂ => 2PBr ₃

PBr ₃ + 3H ₂ O => 3HBr + H ₃ PO ₃

二氧化硫和溴

另一种制备方法是使溴与二氧化硫在水中反应：

Br ₂ + SO ₂ + 2H ₂ O => 2HBr + H ₂ SO ₄

这是氧化还原反应。Br ₂通过与氢键结合而还原，获得电子；SO ₂氧化时，与硫酸中的其他氧形成更多的共价键时，会失去电子。

应用领域

溴化物的制备

溴化物盐可通过使HBr（水溶液）与金属氢氧化物反应来制备。例如，考虑生产溴化钙：

Ca（OH）₂ + 2HBr => CaBr ₂ + H ₂ O

另一个例子是溴化钠：

NaOH + HBr => NaBr + H ₂ O

因此，可以制备许多无机溴化物。

卤代烷的合成

那有机溴化物呢？这些是有机溴化化合物：RBr或ArBr。

酒精脱水

获得它们的原料可以是醇。当它们被HBr的酸性质子化时，它们会形成水，这是一个很好的离去基团，在其中取代的是庞大的Br原子，它将与碳共价键合：

ROH + HBr => RBr + H ₂ O

为了促进R-OH ₂ ⁺键的断裂，该脱水在高于100℃的温度下进行。

除烯烃和炔烃外

可以将HBr分子从其水溶液添加至烯烃或炔烃的双键或三键：

R ₂ C = CR ₂ + HBr => RHC-CRBr

RC≡CR+ HBr => RHC = CRBr

可以得到几种产物，但是在简单条件下，产物主要是在溴与仲碳，叔碳或季碳结合的情况下形成的（马尔可夫尼科夫定律）。

这些卤化物参与其他有机化合物的合成，其用途非常广泛。同样，其中一些甚至可以用于新药的合成或设计。

醚的裂解

从醚中，可以同时获得两个卤代烷，每个卤代带有初始醚RO-R'的两个侧链R或R'之一。发生类似于酒精脱水的反应，但是它们的反应机理不同。

可以用以下化学方程式概述反应：

ROR'+ 2HBr => RBr + R'Br

并且水也被释放。

催化剂

其酸度使得可以用作有效的酸催化剂。相反，添加的Br ^-阴离子分子结构，它使其他分子这样做的方式。

参考文献

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