Υδροβρώμιο

    Ο όρος «HBr» ανακατευθύνει εδώ. Για το οξύ , δείτε Υδροβρωμικό οξύ.

Υδροβρώμιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Βρωμίδιο του υδρογόνου
Άλλες ονομασίες	Υδροβρώμιο Βρωμάνιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	HBr
Μοριακή μάζα	80,912 amu
Αριθμός CAS	10035-10-6
SMILES	Br
InChI	1S/BrH/h1H
Αριθμός EINECS	233-113-0
Αριθμός RTECS	MW3850000
Αριθμός UN	1048
PubChem CID	260
ChemSpider ID	255
Δομή
Διπολική ροπή	0,82D
Είδος δεσμού	πολωμένος ομοιοπολικός
Πόλωση δεσμού	14% (H+-Br-)
Γωνία δεσμού	0°
Μοριακή γεωμετρία	γραμμική
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	–86,80 °C
Σημείο βρασμού	–66,38 °C
Πυκνότητα	3,307 kg/m3 (25 °C)
Διαλυτότητα στο νερό	19,3 kg/m3 (20 °C)
Ιξώδες	0,84 cP
Δείκτης διάθλασης , nD	1,325
Χημικες ιδιότητες
pKa	-9
Επικινδυνότητα
Φράσεις κινδύνου	R35, R37
Φράσεις ασφαλείας	(S1/2), S7/9, S26, S45
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	0 3 0
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm) εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά

Το υδροβρώμιο ή βρωμίδιο του υδρογόνου ή βρωμάνιο είναι αέρια ανόργανη χημική ένωση άχρωμη και με ερεθιστική οσμή με τύπο HBr. Ο δεσμός H—Br είναι πολωμένος ομοιοπολικός και το μόριο είναι γραμμικό. Ανήκει στα υδραλογόνα. Το υδροβρώμιο μπορεί να απελευθερωθεί από διάλυμα υδροβρωμικού οξέος με την προσθήκη ενός αφυδατικού που θα απορροφήσει το νερό, αλλά όχι με απόσταξη. Επομένως, το υδροβρώμιο και το υδροβρωμικό οξύ δεν είναι ταυτόσημες χημικές ενώσεις, αλλά στενά συνδεδεμένες. Η ομοιότητα αυτή μπορεί να προκαλέσει πολλές φορές σύγχυση στο μη ειδικό.

Εμφανίσεις στη φύση

Το υδροβρώμιο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Αναφέρονται μόνο εμφανίσεις των αλάτων του όπως ο βρωμιοκαρναλλίτης (KBr.MgBr₂.6H₂O).

Παραγωγή

Εργαστηριακή

Το υδροβρώμιο παράγεται σύμφωνα με τις γενικές μεθόδους παρασκευής των υδραλογόνων:

1. Συνθετικά από τα στοιχεία του στους 150 °C παρουσία καταλύτη λευκόχρυσου:

$\mathrm{ H_2 + Br_2 \xrightarrow[150^oC]{Pt} 2HBr}$

2. Από τα βρωμιούχα άλατα με αντίδραση διπλής αντικατάστασης με φωσφορικό οξύ :

$\mathrm{ 3NaBr + H_3PO_4 \xrightarrow{} Na_3PO_4 + 3HBr}$

3. Με αντικατάσταση του θείου (S) στο υδρόθειο (H₂S) από βρώμιο:

$\mathrm{ Br_2 + H_2S \xrightarrow{} S + 2HBr}$

4. Με υδρόλυση του τριβρωμιούχου και πενταβρωμιούχου φωσφόρο :

$\mathrm{ PBr_3 + 3H_2O \xrightarrow{} H_3PO_3 + 3HBr}$
ή
$\mathrm{ PBr_5 + 4H_2O \xrightarrow{} H_3PO_4 + 5HBr}$

$\mathrm{ Br_2 + H_3S \xrightarrow{} S + 2HBr}$

5. Με τετραβρωμίωση της τετραλίνης (1,2,3,4-τετραϋδροναφθαλίνιου). Η απόδοση είναι περίπου 94% :

$\mathrm{ + 4Br_2 \xrightarrow{} 4HBr + C_{10}H_8Br_4}$

Βιομηχανικές

To υδροβρώμιο (μαζί με το υδροβρωμικό οξύ) παράγεται σε πολύ μικρότερη κλίμακα από ότι το υδροχλώριο. Στην πρωτογενή βιομηχανική παραγωγή, το υδρογόνο και το βρώμιο συνδυάζονται σε θερμοκρασίες 200 °C - 400 °C. Η αντίδραση, καταλύεται συνήθως από επιπλατινωμένο αμίαντο και πραγματοποιείται μέσα σε σωλήνες χαλαζία :

$\mathrm{ H_2 + Br_2 \xrightarrow[200^o-400^oC]{Pt\;,\;SiO_2} 2HBr}$

Φυσικά χαρακτηριστικά

Είναι αέριο άχρωμο, με ερεθιστική οσμή, βαρύτερο από τον αέρα και πολύ διαλυτό στον νερό. Το υδατικό διάλυμα, υδροβρωμικό οξύ, όταν εκτίθεται στο φως οξειδώνεται και χρωματίζεται κίτρινο λόγω σχηματισμού στοιχειακού βρωμίου.

Χημικές ιδιότητες

Δομή και χημικός χαρακτήρας

Επιφάνειες van der Waals που αναπαριστούν την πυκνότητα ηλεκτρονικού φορτίου στα τέσσερα υδραλογόνα.
Από αριστερά προς τα δεξιά : HF, HCl, HBr, HI

Το μόριο του υδροβρωμίου είναι ασταθέστερο του υδροχλωρίου. Στους 1000 °C διασπούνται τα 0,7 % των μορίων του. Ο δεσμός H — Br έχει 11 % ετεροπολικό χαρακτήρα και επομένως το μόριο HBr δεν είναι τόσο πολωμένο όσο το μόριο του υδροφθορίου. Μεταξύ των μορίων του υδροβρωμίου δεν σχηματίζονται δεσμοί υδρογόνου.
Με το νερό σχηματίζει αζεοτροπικό μίγμα περιεκτικότητας 47,5 % w/w που αποστάζει στους 125,5 °C.

Το υδροβρωμικό οξύ

Το υδροβρωμικό οξύ είναι υδατικό διάλυμα υδροβρωμίου και είναι ισχυρό οξύ.

Οξεοβασικές και μεταθετικές αντιδράσεις

1. Σαν οξύ αντιδρά με βάσεις και βασικά οξείδια και σχηματίζει βρωμιούχα άλατα :

$\mathrm{ NaOH + HBr \xrightarrow{} NaBr + H_2O}$
$\mathrm{ MgO + 2HBr \xrightarrow{} MgBr_2 + H_2O}$

2. Αντιδρά με άλατα που προέρχονται από ασθενέστερα οξέα και με άλατα που σχηματίζουν δυσδιάλυτα βρωμιούχα άλατα :

$\mathrm{ Na_2CO_3 + 2HBr \xrightarrow{} 2NaBr + H_2O + CO_2 \uparrow}$
$\mathrm{ AgNO_3 + HBr \xrightarrow{} AgBr \downarrow + HNO_3}$

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Το υδροβρώμιο συμπεριφέρεται ως αναγωγικό γιατί το ανιόν Br^– έχει μικρό αριθμό οξείδωσης, -1. Επομένως αυτός μπορεί μόνο να αυξηθεί (φαινόμενο οξείδωσης). Πράγματι το HBr μετατρέπεται σε Br₂ όπου το Br έχει αριθμό οξείδωσης 0.
Αντιδρά με μέταλλα, που βρίσκονται πάνω από το υδρογόνο στην ηλεκτροχημική σειρά των μετάλλων, οπότε εκλύεται Η₂ και σχηματίζεται το βρωμιούχο άλας με το μικρότερο αριθμό οξείδωσης του μετάλλου :

$\mathrm{ Fe + 2HBr \xrightarrow{} FeBr_2 + H_2 \uparrow}$

Το φθόριο αντικαθιστά το βρώμιο :

$\mathrm{ F_2 + 2HBr \xrightarrow{} Br_2 + 2HF}$

Οξειδώνεται από οξειδωτικά όπως το υπερμαγγανικό κάλιο, το διχρωμικό κάλιο, το οξείδιο του μαγγανίου, το χρωμικό κάλιο :

$\mathrm{ 2KMnO_4 + 16HBr \xrightarrow{} 2MnBr_2 + 2KBr + 5Br_2 + 8H_2O }$
$\mathrm{ K_2Cr_2O_7 + 14HBr \xrightarrow{} 2CrBr_3 + 2KBr + 3Br_2 + 7H_2O }$
$\mathrm{ MnO_2 + 4HBr \xrightarrow{} MnBr_2 + Br_2 + 2H_2O }$
$\mathrm{ 4KCrO_4 + 8HBr + O_2 \xrightarrow{} 2K_2Cr_2O_7 + 4KBr + 2Br_2 + 4H_2O }$

Με άλατα όπως το νιτρικό νάτριο (NaNO₃), το χλωρικό κάλιο (KClO₃) και η χλωράσβεστος (CaOCl₂) έχουμε:

$\mathrm{ KClO_3 + 6HBr \xrightarrow{} KCl + 3Br_2 + 3H_2O }$
$\mathrm{ 2NaNO_3 + 8HBr \xrightarrow{} 2NaBr + 2NO + 3Br_2 + 4H_2O }$
$\mathrm{ CaOCl_2 + 2HBr \xrightarrow{} CaCl_2 + Br_2 + H_2O }$

Με το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂), του νατρίου (Na₂O₂) και το θειικό οξύ (H₂SO₄) έχουμε:

$\mathrm{ 2KMnO_4 + 16HBr \xrightarrow{} 2MnBr_2 + 2KBr + 5Br_2 + 8H_2O }$
$\mathrm{ H_2O_2 + 2HBr \xrightarrow{} Br_2 + 2H_2O }$
$\mathrm{ Na_2O_2 + 4HBr \xrightarrow{} 2NaBr + Br_2 + 2H_2O }$
$\mathrm{ H_2SO_4 + 2HBr \xrightarrow{} SO_3 + Br_2 + 2H_2O }$

Με το Ο₂ και το όζον έχουμε:

$\mathrm{ O_2 + 4HBr \xrightarrow{} 2Br_2 + 2H_2O }$
$\mathrm{ O_3 + 2HBr \xrightarrow{} O_2 + Br_2 + H_2O }$

Επίσης και από το επιτεταρτοξείδιο του μολύβδου (Pb₃O₄ ή PbO₂.2PbO) :

$\mathrm{ PbO_2.2PbO + 8HBr \xrightarrow{} 3PbBr_2 + Br_2 + 4H_2O}$

Αντιδράσεις με οργανικές ενώσεις

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Η προσθήκη του υδροβρωμίου στο διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα καθορίζεται από τον κανόνα του Μαρκόβνικοβ (Markovnikov) ή αντι-Μαρκόβνικοβ, παρουσία υπεριώδους φωτός ή υπεροξειδίων. Π.χ.:

$\mathrm{RC=CH + HBr \xrightarrow{} RCHBrCH_3 }$

2. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με αλκίνια είναι ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη και ακολουθεί τον ίδιο μηχανισμό όπως και στα αλκένια δηλ. μέσω ενός καρβοκατιόντος. Π.χ.:

$\mathrm{RC \equiv CH + HBr \xrightarrow{} RCBr=CH_2 \xrightarrow{+HBr} RCBr_2CH_3}$

3. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ:

$\mathrm{RCH=CHCH=CH_2 + HBr \xrightarrow{} RCH_2BrCH=CHCH_3}$ (1,4-προσθήκη)
$\mathrm{RCH=CHCH=CH_2 + HBr \xrightarrow{} RCH=CHCHBrCH_3}$ (1,2-προσθήκη)
$\mathrm{RCH=CHCH=CH_2 + HBr \xrightarrow{} \frac{1}{2} RCHBrCH_2CH=CH_2 + \frac{1}{2} RCH_2CHBrCH=CH_2}$ (3,4-προσθήκη)

4. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με κυκλοπροπάνιο αντιστοιχεί με 1,3-κυκλοπροσθήκη. Παράγεται 1-βρωμοπροπάνιο::

$\mathrm{+ HBr \xrightarrow{} CH_3CH_2CH_2Br}$

5. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με οξιράνιο αντιστοιχεί με 1,3-κυκλοπροσθήκη. Παράγεται 2-βρωμαιθανόλη.:

$\mathrm{+ HBr \xrightarrow{} BrCH_2CH_2OH}$

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση σε αλκοόλες

Με χρήση υδροβρωμίου είναι δυνατή η πυρηνόφιλη υποκατάσταση υδροξυλίου από βρώμιο σε αλκοόλες (ROH). :

$\mathrm{ROH + HBr \xrightarrow{} RBr + H_2O}$

Π.χ. για την 1-βουτανόλη:

$\mathrm{C_4H_9OH + HBr \xrightarrow{} C_4H_9Br + H_2O}$

Για την κυκλοεξανόλη:

$\mathrm{+ HBr \xrightarrow{} H_2O +}$

Η αντίδραση γίνεται είτε διαβιβάζοντας ξηρό αέριο υδροβρώμιο στην αλκοόλη είτε θερμαίνοντας την αλκοόλη με πυκνό υδροβρωμικό οξύ.

Τοξικότητα - Προφυλάξεις

Σημαντική έκθεση στο υδροβρώμιο εμφανίζεται συνήθως στους εργαζόμενους στις βιομηχανίες όπου αυτό παράγεται ή χρησιμοποιείται. Θέρμανση, ψεκασμός, διαρροές και εξάτμιση δημιουργούν συνθήκες που αυξάνουν τους κινδύνους. Ο γενικός πληθυσμός μπορεί να εκτεθεί στο υδροβρώμιο από αναπνοή μολυσμένου αέρα, πίνοντας μολυσμένο νερό ή με την κατανάλωση τροφίμων που έχουν μολυνθεί. Τέτοιο σενάριο όμως θεωρείται απίθανο.
Το υδροβρώμιο ερεθίζει τα μάτια, το δέρμα και τους βλεννογόνους του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος. Έκθεση μερικών λεπτών σε ατμόσφαιρα με υδροβρώμιο 5 ppm προκαλεί ερεθισμό στη μύτη σε ποσοστό 100 % των ανθρώπων και ερεθισμό στο λαιμό σε ποσοστό 17 %. Η μακροχρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει χρόνια ρινικά προβλήματα και χρόνια δυσπεψία. Κατάποση υγρού υδροβρωμίου προκαλεί εγκαύματα στο στόμα και το στομάχι. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, η εισπνοή μπορεί να προκαλέσει βλάβη στους πνεύμονες ή θάνατο.
Έκθεση σε συγκεντρώσεις μεταξύ 1300 και 2000 ppm, έχει ως αποτέλεσμα το θάνατο. Το δοχείο όπου φυλάσσεται υδροβρώμιο πρέπει να διατηρείται κάτω από τους 50 °C σε καλά αεριζόμενο μέρος.

Χρήσεις

Το υδροβρώμιο χρησιμοποιείται ως αντιδραστήριο σε οργανικές συνθέσεις (βλέπε και χημικές ιδιότητες). Ενδεικτικά αναφέρονται :
Η παραγωγή αλκυλοβρωμιδίων από αλκοόλες : ROH + HBr → RBr + H₂O
Η παραγωγή μεγάλου αριθμού οργανικών ενώσεων με προσθήκη σε αλκένια ή αλκίνια : RCH=CH₂ + HBr → RCH(Br)–CH₃ και RC≡CH + HBr → RC(Br)=CH₂ και μετά RC(Br)=CH₂ + HBr → RC(Br₂)–CH₃.
Επίσης χρησιμοποιείται στην αλκυλίωση αρωματικών ενώσεων, στη διάνοιξη του δακτυλίου εποξειδίων και λακτονών, στη σύνθεση βρωμοακεταλών καθώς και στην ισομεριωση συζυγών αλκαδιενίων αλλά και ως καταλύτης σε ελεγχόμενες οξειδώσεις σε μεγάλη ποικιλία οργανικών αντιδράσεων.
Χρησιμοποιείται επίσης στην παρασκευή πολλών ανόργανων ενώσεων.

Πηγές

1. webelements
2. Υδροβρώμιο από την wikipedia
3. Μανουσάκης Γ.Ε. "Γενική και Ανόργανη Χημεία", Τόμοι 1ος και 2ος, Θεσσαλονίκη 1981.
4. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία Ανόργανης Χημείας", Έκδοση 14η, Αθήνα 1984.
5. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Χημικές Αντιδράσεις", Αθήνα 1976.
6. Δημητριάδης Θ. Γ. "Test Οξειδοαναγωγής", Αθήνα 1989.
7. Βασιλικιώτης Γ. Σ. "Ποιοτική Ανάλυση", Θεσσαλονίκη 1980.
8. Βάρβογλης Α. "Χημεία Οργανικών Ενώσεων", Θεσσαλονίκη 1986.
9. Μανωλκίδης Κ., Μπέζας Κ. "Στοιχεία οργανικής χημείας", Έκδοση 13η, Αθήνα 1985.
10. Morrison R. T., Boyd R. N. "Οργανική Χημεία" Τόμοι 1ος,2ος,3ος, Μετάφραση:Σακαρέλλος-Πηλίδης-Γεροθανάσης, Ιωάννινα 1991.
11. Meislich H., Nechamkin H., Sharefkin J. "Οργανική Χημεία", Μετάφραση:Βάρβογλης Α., Αθήνα 1983.
12. Ιακώβου Π. "Οργανική Χημεία. Σύγχρονη Θεωρία και Ασκήσεις", Θεσσαλονίκη 1995
13. Τσακιστράκης Α. "Οργανική Χημεία", Αθήνα 1993
14. Κεφαλλωνίτης Ι. "Συμβολισμός-Ονοματολογία-Ισομέρεια στην Ανόργανη και Οργανική Χημεία", Αθήνα 1989.
15. Μπαζάκης Ι. Α. "Γενική Χημεία", Αθήνα.

Δείτε επίσης

• Yδροβρωμικό οξύ
• Υδροχλώριο
• Υδροφθόριο

Εξωτερικοί σύνδεσμοι

• Υδροβρώμιο και αλκένια - Φαινόμενο υπεροξειδίου
• Φύλλο ασφαλείας υδροβρωμίου