Caractéristiques, synthèse et utilisations du bromure d'hydrogène (HBr)

Le bromure d'hydrogène, un composé chimique de formule HBr, est une molécule diatomique à liaison covalente. Le composé est classé comme halogénure d'hydrogène, étant un gaz incolore qui, après dissolution dans l'eau, forme de l'acide bromhydrique saturant à 68,85% en poids / poids à la température ambiante.

Les solutions aqueuses à 47,6% en poids / poids forment un mélange azéotrope à point d'ébullition constant bouillant à 124,3 ° C. Les solutions moins concentrées, à l'ébullition, libèrent H2O jusqu'à ce que la composition du mélange azéotropique à point d'ébullition constant soit atteinte.

Index

• 1 propriétés physiques et chimiques
• 2 Réactivité et dangers
• 3 Manipulation et stockage
• 4 Synthèse
• 5 utilisations
• 6 références

Propriétés physiques et chimiques

Le bromure d'hydrogène est un gaz incolore à température ambiante avec une odeur aigre et irritante. Le composé est stable, mais s'assombrit peu à peu lorsqu'il est exposé à l'air ou à la lumière, comme l'illustre la figure 2 (Centre national d'information sur la biotechnologie, S.F.).

Il a un poids moléculaire de 80,91 g / mol et une densité de 3,307 g / L, ce qui le rend plus lourd que l'air. Le gaz se condense en produisant un liquide incolore ayant un point d'ébullition de -66,73 degrés Celsius.

En continuant à refroidir, le liquide se solidifie en obtenant des cristaux blancs dont le point de fusion est de -86,82 degrés Celsius avec une densité de 2,603 ​​g / ml (Egon Wiberg, 2001). L'aspect de ces cristaux est illustré à la figure 3.

La distance de liaison entre le brome et l'hydrogène est de 1,414 angströms et son énergie de dissociation est de 362,5 kJ / mol.

Le bromure d'hydrogène est plus soluble dans l'eau que le chlorure d'hydrogène, pouvant dissoudre 221 g dans 100 ml d'eau à 0 degré Celsius, ce qui équivaut à un volume de 612 litres de ce gaz pour chaque litre d'eau. Il est également soluble dans l'alcool et d'autres solvants organiques.

En solution aqueuse (acide bromhydrique), les propriétés acides de HBr sont dominantes (comme dans le cas de HF et HCl) et, dans la liaison entre hydrogène et halogène, il est plus faible dans le cas du bromure d'hydrogène que dans le chlorure d'hydrogène.

Par conséquent, si du chlore est passé à travers le bromure d'hydrogène, la formation de vapeurs brunes caractéristiques du brome moléculaire est observée. La réaction qui l'explique est la suivante:

2HBr + Cl2 → 2HCl + Br2

Ceci indique que le bromure d'hydrogène est un agent réducteur plus fort que le chlorure d'hydrogène et que le chlorure d'hydrogène est un meilleur agent oxydant.

Le bromure d'hydrogène est un acide fort anhydre (sans eau). Réagit rapidement et exothermiquement avec les bases de tous types (y compris les amines et les amides).

Réagit exothermiquement avec les carbonates (y compris le calcaire et les matériaux de construction contenant du calcaire) et les hydrogénocarbonates pour générer du dioxyde de carbone.

Réagit avec les sulfures, les carbures, les borures et les phosphures pour générer des gaz toxiques ou inflammables.

Réagit avec de nombreux métaux (y compris l'aluminium, le zinc, le calcium, le magnésium, le fer, l'étain et tous les métaux alcalins) pour générer de l'hydrogène gazeux inflammable.

Répondez violemment avec:

• anhydride acétique
• 2-aminoéthanol
• hydroxyde d'ammonium
• phosphure de calcium
• acide chlorosulfonique
• 1,1-difluoroéthylène
• éthylènediamine
• éthylèneimine
• acide sulfurique fumant
• acide perchlorique
• b-propiolactone
• oxyde de propylène
• perchlorate d'argent
• Phosphure d'uranium (IV)
• acétate de vinyle
• carbure de calcium
• carbure de rubidium
• acétylure de césium
• acétylure de rubidium
• borure de magnésium
• sulfate de mercure (II)
• phosphure de calcium
• Carbure de calcium (Fiche technique chimique, 2016).

Réactivité et dangers

Le bromure d'hydrogène est classé comme composé corrosif et irritant. Il est extrêmement dangereux en cas de contact avec la peau (irritant et corrosif) et les yeux (irritant) et en cas d'ingestion et d'inhalation (irritant pour les poumons).

Le composé est stocké dans des récipients sous pression de gaz liquéfié. Une exposition prolongée au feu ou à une chaleur intense peut provoquer la rupture violente du récipient sous pression, ce qui peut provoquer une projection de vapeurs toxiques irritantes.

Une exposition prolongée à de faibles concentrations ou une exposition à court terme à de fortes concentrations peut entraîner des effets nocifs sur la santé dus à l'inhalation.

La décomposition thermique du bromure d'hydrogène anhydre produit des gaz de brome toxiques. Il peut devenir inflammable s'il réagit en libérant de l'hydrogène. En contact avec le cyanure, produit des gaz toxiques à base de cyanure d'hydrogène.

L'inhalation provoque une grave irritation du nez et des voies respiratoires supérieures, pouvant entraîner des lésions pulmonaires.

L'ingestion provoque des brûlures dans la bouche et l'estomac. Le contact avec les yeux provoque une irritation grave et des brûlures. Le contact avec la peau provoque une irritation et des brûlures.

Si ce produit chimique en solution entre en contact avec les yeux, il convient de le laver immédiatement avec de grandes quantités d'eau, en soulevant occasionnellement les paupières inférieures et supérieures.

Les lentilles de contact ne doivent pas être portées lorsque vous travaillez avec ce produit chimique. Si le tissu oculaire est gelé, consultez immédiatement un médecin.

Si les tissus ne sont pas congelés, rincez les yeux immédiatement et complètement avec de grandes quantités d'eau pendant au moins 15 minutes, en soulevant occasionnellement les paupières inférieures et supérieures.

Si l'irritation, la douleur, l'enflure ou la déchirure persistent, consulter un médecin dès que possible.

Si ce produit chimique en solution entre en contact avec la peau et ne produit pas de gel, rincez immédiatement la peau contaminée par de l'eau.

Si ce produit chimique pénètre dans les vêtements, retirez immédiatement les vêtements et lavez la peau avec de l'eau.

En cas de gelure, consultez immédiatement un médecin. Ne frottez pas les zones touchées et ne rincez pas avec de l'eau. Afin d'éviter d'autres dommages aux tissus, n'essayez pas de retirer les vêtements congelés des zones gelées.

Si de grandes quantités de ce produit chimique sont inhalées, la personne exposée doit être amenée à l'air frais immédiatement. Si la respiration a cessé, effectuez une réanimation du bouche à bouche. La victime doit rester au chaud et au repos, en plus de chercher à obtenir des soins médicaux le plus rapidement possible.

Si ce produit chimique en solution a été avalé, consulter immédiatement un médecin.

Manutention et stockage          

Les bouteilles de bromure d'hydrogène doivent être stockées dans un endroit frais et bien ventilé. Sa manipulation doit être avec une ventilation adéquate. Il ne doit être stocké que lorsque la température ne dépasse pas 52 degrés Celsius.

Les récipients doivent être fermement fixés dans une position verticale pour éviter qu'ils ne tombent ou ne soient touchés. En outre, installez fermement le capuchon de protection de la vanne, le cas échéant, à la main, et rangez les contenants pleins et vides séparément (praxair inc., 2016).

Lors de la manipulation du produit sous pression, des tuyaux et des équipements correctement conçus doivent être utilisés pour résister aux pressions rencontrées. Ne travaillez jamais dans un système sous pression et utilisez un dispositif anti-retour dans le pipeline. Les gaz peuvent provoquer une suffocation rapide due à un déficit en oxygène.

Stocker et utiliser avec une ventilation adéquate est important. En cas de fuite, fermez la vanne du récipient et fermez le système de manière sûre et respectueuse de l'environnement. Réparez ensuite la fuite. Ne placez jamais un récipient où il peut faire partie d'un circuit électrique.

Des gants et des chaussures de sécurité en cuir doivent être portés lors de la manipulation des bouteilles. Celles-ci doivent être protégées et pour ce faire, vous devez éviter de les faire glisser, les faire rouler ou les faire glisser.

Lors du déplacement du vérin, le cache-soupape amovible doit toujours être maintenu en place. Ne tentez jamais de soulever un cylindre par son couvercle, qui sert uniquement à protéger la valve.

Lorsque vous déplacez les cylindres, même sur de courtes distances, utilisez une voiture (chariot, chariot, etc.) conçue pour transporter les cylindres.

N'insérez jamais d'objet (clé, tournevis, barre de levier, par exemple) dans les ouvertures du couvercle, car vous risqueriez d'endommager la vanne et de provoquer une fuite.

Une clé à sangle ajustable est utilisée pour retirer les couvercles trop serrés ou rouillés. La valve doit s'ouvrir lentement et si cela est impossible, vous devez cesser d'utiliser et contacter votre fournisseur. Bien entendu, la vanne du conteneur doit être fermée après chaque utilisation.

Ce conteneur doit rester fermé même vide. Ne placez jamais de flamme ou de chaleur localisée directement sur une partie du contenant. Des températures élevées peuvent endommager le récipient et provoquer une défaillance prématurée du dispositif de décompression en ventilant le contenu du récipient (praxair inc., 2016).

Synthèse

Le bromure d'hydrogène gazeux peut être fabriqué en laboratoire par bromation de tétraline (1,2,3,4-tétrahydronaphtalène). L'inconvénient est que la moitié du brome est perdue. Le rendement est d'environ 94%, ou ce qui est identique, 47% du brome se termine par HBr.

C₁₀H₁₂ + 4 br₂ → C₁₀H₈Br₄ + 4 HBr

Le bromure d'hydrogène gazeux peut également être synthétisé en laboratoire par la réaction de l'acide sulfurique concentré sur le bromure de sodium.

NaBr (s) + H₂SO₄ → HBr (g) + NaHSO₄

L'inconvénient de cette méthode est qu'une grande partie du produit est perdue par oxydation avec un excès d'acide sulfurique pour former du brome et du dioxyde de soufre.

2 HBr + H₂SO₄ → Br₂ + SO₂ + 2 h₂O

Le bromure d'hydrogène peut être préparé en laboratoire par réaction entre l'hydrogène gazeux purifié et le brome. Celle-ci est catalysée par l'amiante platine et est réalisée dans un tube de quartz à 250 ° C.

Br₂ + H₂[Pt] → 2 HBr

On peut également produire du bromure d'hydrogène anhydre à petite échelle par thermolyse de bromure de triphénylphosphonium dans du xylène à reflux.

HBr peut être obtenu par la méthode au phosphore rouge. Tout d'abord, le phosphore rouge est ajouté dans le réacteur à eau et ensuite, lentement, le brome sous agitation et la réaction de l'acide bromhydrique et de l'acide phosphoreux, par sédimentation, filtration et distillation obtenue, sera l'acide bromhydrique.

P₄+6 br₂+12 H₂O → 12 HBr + 4 H₃PO₃

Le bromure d'hydrogène préparé par les méthodes ci-dessus peut être contaminé par du Br₂, qui peut être éliminé en faisant passer le gaz à travers une solution de phénol dans du tétrachlorométhane ou un autre solvant approprié à température ambiante, en produisant du 2,4,6-tribromophénol et en générant ainsi davantage de HBr.

Ce processus peut également être effectué à l'aide de copeaux de cuivre ou de gaze de cuivre à haute température (hydrogène: bromure d'hydrogène, 1993-2016).

Utilise

HBr est utilisé dans la fabrication de bromures organiques, tels que le bromure de méthyle, le bromoéthane, etc., et les substances inorganiques, telles que le bromure de sodium, le bromure de potassium, le bromure de lithium et le bromure de calcium, etc.

Il est également utilisé dans des applications photographiques et pharmaceutiques ou pour la synthèse de sédatifs et d'anesthésiques. En outre, il est appliqué dans le séchage industriel, le finissage textile, les agents de revêtement, le traitement de surface et les agents ignifuges.

Le composé est également utilisé pour graver des feuilles de polysilicium, destinées à la fabrication de puces informatiques (Interscan Corporation, 2017).

Le bromure d'hydrogène est un bon solvant pour certains minéraux métalliques, utilisés dans le raffinage des métaux de haute pureté.

Dans l'industrie pétrolière, il est utilisé comme séparation des composés alcoxy et phénoxy et comme catalyseur pour l'oxydation des hydrocarbures cycliques et des hydrocarbures en chaîne en cétones, acide ou peroxyde. Il est également utilisé dans les colorants synthétiques et les épices.

Un gaz HBr de haute qualité est utilisé pour brûler et nettoyer les matières premières semi-conductrices (SHOWA DENKO K.K, s.f.).

Le composé est utilisé comme réactif analytique pour la détermination du soufre, du sélénium, du bismuth, du zinc et du fer. Pour la séparation de l'étain de l'arsenic et de l'antimoine. C'est un catalyseur d'alkylation et un agent réducteur utilisés en synthèse organique.

Le bromure d'hydrogène peut être utilisé pour la production d'acide bromhydrique. L'acide bromhydrique est un acide minéral très fort, plus fort que l'acide chlorhydrique.

HBr est hautement réactif et corrosif pour la plupart des métaux. L'acide est un réactif commun en chimie organique, utilisé pour l'oxydation et la catalyse. Il est également efficace dans l'extraction de certains minéraux métalliques (bromure d'hydrogène, 2016).

Références

1. Interscan Corporation. (2017). Instruments de surveillance du bromure d'hydrogène et du bromure d'hydrogène. Récupéré de gasdetection.com.
2. Fiche technique chimique (2016). Récupéré du BROMURE D'HYDROGÈNE, ANHYDRE: cameochemicals.noaa.gov.
3. Egon Wiberg, N. W. (2001). Chimie Inorganique Presse académique.
4. Bromure d'hydrogène. (2016). Récupéré de ChemicalBook.
5. Hydrogène: bromure d'hydrogène. (1993-2016). Récupéré à partir de WebElements.
6. Fiche de données de sécurité bromure d'hydrogène. (2005, 9 octobre). Récupéré de sciencelab.com.
7. Centre national d'information sur la biotechnologie. (S.F.). PubChem Compound Database; CID = 260. Récupéré de pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
8. praxair inc. (2016, 17 octobre). Bromure d'hydrogène anhydre Fiche de Données de Sécurité P-4605. Récupéré de praxair.com.
9. SHOWA DENKO K.K. (s.f.) bromure d'hydrogène. Extrait de www.sdk.co.jp.