ÁCIDO HIDROIÓDICO (HI): ESTRUTURA, PROPRIEDADES E USOS - QUÍMICA - 2025

O ácido iodídrico é uma solução aquosa de iodeto de hidrogênio que se caracteriza por sua alta acidez. Uma definição mais próxima da terminologia química e da IUPAC, é que se trata de um hidrácido, cuja fórmula química é HI.

No entanto, para diferenciá-lo das moléculas de iodeto de hidrogênio gasoso, HI (g) é denotado como HI (aq). É por esta razão que nas equações químicas é importante identificar o meio ou a fase física em que se encontram os reagentes e produtos. Mesmo assim, a confusão entre iodeto de hidrogênio e ácido iodídrico é comum.

Íons de ácido iodídrico. Fonte: Gabriel Bolívar.

Se as moléculas comprometidas em sua identidade forem observadas, diferenças perceptíveis serão encontradas entre HI (g) e HI (ac). Em HI (g), existe uma ligação HI; enquanto em HI (ac), eles são na verdade um par de íons I ^- e H ₃ O ⁺ interagindo eletrostaticamente (imagem superior).

Por outro lado, HI (ac) é uma fonte de HI (g), uma vez que a primeira é preparada dissolvendo-se a segunda em água. Por causa disso, a menos que esteja em uma equação química, HI também pode ser usado para se referir ao ácido iodídrico. HI é um agente de redução forte e uma excelente fonte de I ^- is em meio aquoso.

Estrutura do ácido iodídrico

O ácido hidroiódico, como acabamos de explicar, consiste em uma solução de HI em água. Estando na água, as moléculas HI se dissociam completamente (eletrólito forte), originando os íons I ^- e H ₃ O ⁺. Essa dissociação pode ser representada pela seguinte equação química:

HI (g) + H ₂ O (l) => I ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

O que seria equivalente se fosse escrito como:

HI (g) + H ₂ O (l) => HI (aq)

No entanto, HI (ac) não revela de forma alguma o que aconteceu às moléculas gasosas de HI; indica apenas que estão em meio aquoso.

Portanto, a verdadeira estrutura de HI (ac) consiste nos íons I ^- e H ₃ O ⁺ circundados por moléculas de água, hidratando-as; quanto mais concentrado o ácido iodídrico, menor o número de moléculas de água não protonadas.

Comercialmente, de fato, a concentração de HI é de 48 a 57% na água; mais concentrado seria equivalente a ter um ácido muito fumegante (e ainda mais perigoso).

Na imagem, pode-se observar que o ânion I ^- é representado por uma esfera roxa, e o H ₃ O ⁺ com esferas brancas e uma esfera vermelha, para o átomo de oxigênio. O cátion H ₃ O ⁺ tem geometria molecular de pirâmide trigonal (vista de um plano superior na imagem).

Propriedades

Descrição física

Líquido incolor; mas pode apresentar tons amarelados e marrons se estiver em contato direto com o oxigênio. Isso ocorre porque os íons I ^- acabam se oxidando em iodo molecular, I ₂. Se houver muito I ₂, é mais do que provável que o ânion triiodeto, I ₃ ^{- seja formado}, o que torna a solução marrom.

Massa molecular

127,91 g / mol.

Odor

Acre.

Densidade

A densidade é 1,70 g / mL para a solução HI 57%; visto que as densidades variam dependendo das diferentes concentrações de HI. Nesta concentração forma-se um azeótropo (é destilado como uma substância única e não como uma mistura) a cuja relativa estabilidade pode ser devido à sua comercialização sobre outras soluções.

Ponto de ebulição

O azeótropo HI de 57% ferve a 127 ° C a uma pressão de 1,03 bar (IR PARA ATM).

pKa

-1,78.

Acidez

É um ácido extremamente forte, tanto que é corrosivo para todos os metais e tecidos; mesmo para borrachas.

Isso ocorre porque a ligação HI é muito fraca e se quebra facilmente durante a ionização em água. Além disso, as ligações de hidrogênio I ^- - HOH ₂ ⁺ são fracas, então não há nada que interfira com a reação de H ₃ O ⁺ com outros compostos; ou seja, o H ₃ O ⁺ tornou-se “livre”, como o I ^- que não atrai seu contra-íon com muita força.

Agente redutor

HI é um poderoso agente redutor, cujo principal produto de reação é I ₂.

Nomenclatura

A nomenclatura para o ácido iodídrico deriva do fato de que o iodo "funciona" com um único estado de oxidação: -1. E também, o mesmo nome indica que possui água em sua fórmula estrutural. Este é o seu único nome, pois não é um composto puro, mas uma solução.

Formulários

Fonte de iodo em sínteses orgânicas e inorgânicas

HI é uma excelente fonte de íons I ^- para síntese inorgânica e orgânica, e também é um poderoso agente redutor. Por exemplo, sua solução aquosa a 57% é usada para a síntese de iodetos de alquila (como CH ₃ CH ₂ I) a partir de álcoois primários. Da mesma forma, um grupo OH pode ser substituído por um I.

Agente redutor

O ácido hidroiódico tem sido usado para reduzir, por exemplo, carboidratos. Se a glicose dissolvida neste ácido for aquecida, ela perderá todos os seus grupos OH, obtendo o hidrocarboneto n-hexano como produto.

Também tem sido utilizado para reduzir os grupos funcionais das folhas de grafeno, para que possam ser funcionalizadas para dispositivos eletrônicos.

Processo Cativa

Diagrama do ciclo catalítico do processo Cativa. Fonte: Ben Mills.HI também é usado para a produção industrial de ácido acético pelo processo Cativa. Este consiste em um ciclo catalítico no qual ocorre a carbonilação do metanol; isto é, um grupo carbonila, C = O, é introduzido na molécula de CH ₃ OH para transformá-la no ácido CH ₃ COOH.

Passos

O processo começa (1) com o complexo organo-irídio ^-, geometria quadrada plana. Este composto "recebe" o iodeto de metilo, CH ₃ I, produto da acidificação de CH ₃ OH com HI a 57%. Nessa reação também se produz água e, graças a ela, finalmente se obtém o ácido acético, permitindo que o HI seja recuperado na última etapa.

Nesta etapa, tanto o grupo –CH ₃ quanto o grupo –I se unem ao centro metálico do irídio (2), formando um complexo octaédrico com uma faceta composta por três ligantes I. Um dos iodos acaba sendo substituído por uma molécula de monóxido de carbono, CO; e agora (3), o complexo octaédrico tem uma faceta composta por três ligantes CO.

Em seguida, ocorre um rearranjo: o grupo -CH ₃ "deixa ir" de Ir e se liga ao CO adjacente (4) para formar um grupo acetil, -COCH ₃. Este grupo é liberado do complexo de irídio para se ligar aos íons iodeto e dar CH ₃ COI, iodeto de acetila. Aqui o catalisador de irídio é recuperado, pronto para participar de outro ciclo catalítico.

Por fim, o CH ₃ COI sofre uma substituição do I ^- por uma molécula de H ₂ O, cujo mecanismo acaba liberando HI e ácido acético.

Sínteses ilícitas

Reação de redução da efedrina com ácido iodídrico e fósforo vermelho para metanfetamina. Fonte: Methamphetamine_from_ephedrine_with_HI_ru.svg: Ring0 derivative work: materialscientist () O ácido hidroiódico tem sido usado para a síntese de substâncias psicotrópicas aproveitando seu alto poder redutor. Por exemplo, você pode reduzir a efedrina (um medicamento para o tratamento da asma) na presença de fósforo vermelho para metanfetamina (imagem no topo).

Pode-se observar que uma substituição do grupo OH por I ocorre primeiro, seguida por uma segunda substituição por um H.

Referências

1. Wikipedia. (2019). Ácido hidroiódico. Recuperado de: en.wikipedia.org
2. Andrews, Natalie. (24 de abril de 2017). Os usos do ácido hidriódico. Ciência. Recuperado de: sciencing.com
3. Alfa Aesar, Thermo Fisher Scientific. (2019). Ácido iodídrico. Recuperado de: alfa.com
4. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2019). Ácido iodídrico. Banco de dados PubChem., CID = 24841. Recuperado de: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
5. Steven A. Hardinger. (2017). Glossário ilustrado de química orgânica: ácido hidroiódico. Recuperado de: chem.ucla.edu
6. Reusch William. (5 de maio de 2013). Carboidratos. Recuperado de: 2.chemistry.msu.edu
7. Em Kyu Moon, Junghyun Lee, Rodney S. Ruoff e Hyoyoung Lee. (2010). Óxido de grafeno reduzido por grafitização química. DOI: 10.1038 / ncomms1067.