Hidrojen iyodür

Hidrojen iyodür (HI) iki atomlu bir molekül ve hidrojen halojenürdür. Sulu çözeltisi, güçlü bir asit olan hidroiyodik asit veya hidriyodik asit olarak bilinir. Bununla birlikte, hidrojen iyodür ve hidroiodik asit, birincisinin standart koşullar altında bir gaz olması, diğerinin ise söz konusu gazın sulu bir çözeltisi olması bakımından farklıdır. Birbirine dönüştürülebilir. HI, organik ve inorganik sentezlerde birincil iyot kaynaklarından biri ve bir indirgeyici madde olarak kullanılır.
Hidrojen iyodürün özellikleri
HI, su ve iyot vermek için oksijenle reaksiyona giren renksiz bir gazdır. Nemli havayla HI, hidroiodik asit buharı (veya dumanı) verir. Suda istisnai bir şekilde çözünür ve hidroiodik asit verir. Bir litre su 425 litre HI çözecektir, en konsantre solüsyon HI molekülü başına sadece dört su molekülüne sahiptir.
Hidroiyodik asit
Hidroiyodik asit saf hidrojen iyodür değil, onu içeren bir karışımdır. Ticari "konsantre" hidroiyodik asit genellikle kütlece % 48-57 HI içerir. Çözelti, % 57 HI, % 43 su ile 127 C'de kaynayan bir azeotrop oluşturur. Yüksek asitlik, iyonik yükün anyon üzerine dağılmasından kaynaklanır. İyodür iyonu diğer yaygın halojenürlerden çok daha büyüktür ve negatif yükün geniş bir alana dağılmasıyla sonuçlanır. Buna karşılık, klorür iyonu çok daha küçüktür, yani negatif yükü daha konsantredir, bu da proton ve klorür iyonu arasında daha güçlü bir etkileşime neden olur. Bu zayıf H + I - HI'da etkileşim, protonun anyondan ayrışmasını kolaylaştırır ve HI'nın hidrohalojenürlerin en güçlü asidi olmasının nedeni budur.
HI (g) + (l) - (aq) + I - (aq) K a ≈ 10 10
HBr (g) + (l) - (aq) + Br - (aq) K a ≈ 10 9
HC1 (g) + (l) - (aq) + CI - (aq) K a ≈ 10 6
Sentezi
HI'nin endüstriyel olarak hazırlanması I2'nin hidrazin ile tepkimesini içerir, sonucunda ayrıca azot gazı oluşur:
2 I2 + - 4 HI +
Suda yapıldığında, HI damıtılmalıdır.
HI ayrıca konsantre fosforik asit içindeki bir NaI veya başka bir alkali iyodür çözeltisinden damıtılabilir (konsantre sülfürik asidin iyodürü asit iyotlara oksitleyeceği için asitleştirmeye yaramayacağına dikkat edilmelidir).
HI'nin hazırlanmasının bir başka yolu, sulu bir iyot çözeltisinden hidrojen sülfür buharının kabarcıklandırılması, hidroiyodik asit (damıtılmış) ve elementel kükürtün (bu filtrelenmiş olmalı) oluşturulmasıdır:
H2S + I2 - 2 HI + S
Buna ek olarak, HI sadece H2 ve I2'nin bir araya getirilmesiyle hazırlanabilir:
H2 + I2 - 2 HI
Bu yöntem genellikle yüksek saflıkta numuneler üretmek için kullanılır.
Uzun yıllar boyunca, bu tepkime H2 molekülü ve I2 arasında gerçekleşen basit bir bimoleküler tepkime olarak kabul edildi. Fakat, gazların bir karışımı, I2'nin ayrışma enerjisine eşit (yaklaşık 578 nm) ışık dalga boyu ile ışınlandığında, oran önemli ölçüde artar. Bu ilk olarak I2'nin 2 iyot atomuna ayrıldığı, daha sonra her bir iyot atomunun H2 molekülünün birer tarafına yapışarak bağının kırılmasını sağlayan bir mekanizmayı tetikler:
{H2} + {I2} ->[\text{578 nm radiation}] {H2} + 2I -> I{\cdots}H{\cdots}H{\cdots}I -> 2HI
Laboratuvarda yapılan başka bir metotta, PBr3'teki iyota eşdeğer PI3 hidroliz edilir. Bu yöntemde, I2 fosfor oluşturmak için fosforöz triiyodür ile reaksiyona girer, daha sonra HI ve fosforöz asit oluşturmak üzere su ile reaksiyona girer:
3 I2 + 2 P + 6 - 2 PI3 + 6 - 6 HI + 2 H3PO3
Kilit reaksiyonlar ve uygulamalar
Hidrojen iyodür çözeltileri kolayca hava ile oksitlenir:
4 HI + O 2 - 2 + 2 I2
HI + I2 - HI3
HI3, koyu kahverengi renktedir, bu sebeple eski HI solüsyonlarını genellikle koyu kahverengi görünür.
HBr ve HCl gibi, HI alkenlere eklenir:
Hl + H2C = CH2 -
HI ayrıca organik kimyada birincil alkolleri alkil halojenürlere dönüştürmek için kullanılır. Bu tepkime, iyodür iyonunun "aktive olmuş" hidroksil grubunun (su) yerini aldığı bir SN2 değiştirme tepkimesidir:

Diğer hidrojen halojenürler yerine HI tercih edilir, çünkü iyodür iyonu bromür veya klorürden çok daha iyi bir nükleofildir, bu nedenle reaksiyon çok fazla ısınmadan makul bir oranda gerçekleşebilir. Bu reaksiyon, aynı zamanda, ikincil ve üçüncül alkollerden oluşur, ancak ikame SN1 yoluyla cereyan etmektedir.
HI (veya HBr) ayrıca alkolleri ikame etmeye benzer bir reaksiyonda eterleri alkil iyodürlere ve alkollere ayırmak için kullanılabilir. Bu parçalanma önemlidir, çünkü kimyasal olarak stabil ve atıl bir eteri daha reaktif türlere dönüştürmek için kullanılabilir. Bu örnekte dietil eter etanol ve iyodoetana ayrılmıştır:

Tepkime, iyot daha az sterik olarak engellenen eter karbonuna saldırma eğiliminde olduğundan rejioselektifdir.
HI, HCl ve HBr ile aynı Markovnikov ve anti-Markovnikov kurallarına tabidir.
Her ne kadar modern standartlara göre sert olsa da, HI genellikle organik kimya tarihinin başında bir indirgeyici madde olarak kullanılmıştır. 19. yüzyıldaki kimyagerler, yüksek sıcaklıklarda benzen HI indirgemesi ile sikloheksan hazırlamaya çalıştılar, ancak bunun yerine yeniden düzenlenmiş ürün, metilsiklopentan izole edildiler (sikloheksan hakkındaki makaleye bakınız). İlk olarak Kiliani tarafından bildirildiği gibi, şekerlerin ve diğer poliollerin hidroiodik asit indirgenmesi, çoğu zaman zayıf verim ve / veya tekrar üretilebilirlik olmasına rağmen, birkaç hidroksi grubunun veya hatta tüm hidroksil gruplarının indirgeyici bölünmesine yol açar. Benzil alkoller ve a-karbonil grupları olan alkoller durumunda, HI ile indirgenme, karşılık gelen hidrokarbon ürününün (ROH + 2HI - RH + sentetik olarak kullanışlı verimlerini sağlayabilir. + I2). Bu işlem, oluşan I2'yi indirgemek için kırmızı fosfor kullanılarak HI'de katalitik yapılabilir.