Иодоводород

Иодоводород
Общие
Систематическое наименование	Иодоводород
Химическая формула	HI
Физические свойства
Состояние (ст. усл.)	бесцветный газ
Отн. молек. масса	127.904 а. е. м.
Молярная масса	127.904 г/моль
Плотность	2.85 г/мл (-47 °C) г/см³
Термические свойства
Температура плавления	–50.80 °C
Температура кипения	–35.36 °C
Температура разложения	300 °C
Критическая точка	150,7 °C
Энтальпия образования (ст. усл.)	26,6 кДж/моль
Химические свойства
pKa	- 11
Растворимость в воде	72,47 (20°C) г/100 мл
Классификация
Рег. номер CAS	[10034-85-2]

Иодоводород 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:

$\mathsf{2I_2 + N_2H_4 \rightarrow 4HI + N_2}$

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

$\mathsf{H_2S + I_2 \rightarrow S + 2HI}$

и реакций обмена:

$\mathsf{PI_3 + 3H_2O \rightarrow H_3PO_3 + 3HI}$

Иодоводород также получается при взаимодействии простых веществ. Эта реакция идет только при нагревании и протекает не до конца, так как в системе устанавливается равновесие:

$\mathsf{H_2 + I_2 \rightleftarrows 2HI}$

Свойства

Водный раствор HI называется иодоводородной кислотой (бесцветная жидкость с резким запахом). Иодоводородная кислота является сильной кислотой (pK_а = -11) ^[1]. 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. При стоянии водный раствор HI окрашивается в бурый цвет вследствие постепенного окисления его кислородом воздуха и выделения молекулярного иода:

$\mathsf{4HI + O_2 \rightarrow 2H_2O + 2I_2}$

HI способен восстанавливать концентрированную серную кислоту до сероводорода:

$\mathsf{8HI + H_2SO_4 \rightarrow 4I_2 + H_2S + 4H_2O}$

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

$\mathsf{HI + CH_2=CH_2 \rightarrow CH_3-CH_2I}$

При гидролизе иодидов некоторых металлов низших степеней окисления выделяется водород:

$\mathsf{3FeI_2 + 4H_2O \rightarrow Fe_3O_4\downarrow + 6HI + H_2\uparrow}$

Иодид калия присоединяет элементарный иод с образованием полииодидов:

$\mathsf{KI + I_2 \rightarrow KI_3}$

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:

$\mathsf{2K_2CO_3 + 2I_2 + HCHO \rightarrow 4KI + 3CO_2\uparrow + H_2O}$

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 малорастворимые соли одновалентной меди CuI:

$\mathsf{2NaI + CuSO_4 + Na_2SO_3 + H_2O \rightarrow 2CuI\downarrow + 2Na_2SO_4 + H_2SO_4}$^[2]

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 ^[3].

$\mathsf{C_4H_9Cl + 2HI \rightarrow C_4H_{10} + HCl + I_2}$

При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный иодистый амил: CH2CH2CH2CHICH3, а гексозы — во вторичный иодистый н-гексил.^[4]. Легче всего восстанавливаются иодпроизводные, некоторые хлорпроизводные не восстанавливаются вовсе. Третичные спирты восстанав-ливаются легче всего. Многоатомные спирты также реагируют в мягких условиях, часто давая вторичные иодалкилы.^[5].

HI при нагреве диссоциирует на водород и I₂, что позволяет получать водород с низкими энергетическими затратами.

Литература

• Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.:Высшая школа, 2001

Примечания

1. ↑ Рабинович В.А., Хавин З.Я Краткий химический справочник: Справ.изд.3 изд.- Л.:Химия, 1991. - 432с.
2. ↑ Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С. «Химия и технология брома, иода и их соедине-ний» М., Химия, 1995, −432с.
3. ↑ Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. «Начала органической химии т. 1» М., 1969 стр. 68
4. ↑ Несмеянов А. Н., Несмеянов Н. А. «Начала органической химии т. 1» М., 1969 стр. 440
5. ↑ "Препаративная органическая химия" М., Гос. н.т. изд-во хим. лит-ры, 1959 стр. 499 и В. В. Марковников Ann. 138, 364 (1866)