Бромоводородная кислота: химическая формула, способы получения и сферы применения

Автор Михаил Михаэлис December 2, 2023

Бромоводородная кислота (HBr) - сильный неорганический кислотный реагент, обладающий высокой токсичностью. Тем не менее, это вещество находит широкое применение в различных отраслях промышленности и науки. Давайте разберемся, чем же эта опасная кислота так полезна.

Физические и химические свойства бромоводородной кислоты

Бромоводородная кислота представляет собой бесцветный газ с резким удушливым запахом, напоминающим хлорид водорода. Во влажном воздухе газ интенсивно дымит, образуя белесый туман из мельчайших капелек концентрированной кислоты. Это связано с высокой гигроскопичностью вещества.

По химическим свойствам бромоводородная кислота относится к сильным одноосновным кислотам. В водных растворах она проявляет все типичные кислотные свойства:

реагирует с металлами, выделяя водород;
взаимодействует с основаниями с образованием солей;
является сильным восстановителем, легко окисляясь кислородом воздуха.

По силе кислотных свойств бромоводородная кислота практически эквивалентна соляной. Она способна разъедать большинство металлов, а в смеси с азотной кислотой растворяет даже золото и платину.

В чистом виде бромоводородная кислота представляет собой бесцветный газ, который при охлаждении до -67^оС конденсируется в жидкость. Температура кипения составляет приблизительно -66^оС. Ниже -87^оС кислота плавиться.

Ключевым свойством бромоводородной кислоты является хорошая растворимость в воде с образованием сильного электролита. Водные растворы HBr - это бесцветные или слегка желтоватые жидкости резкого запаха.

Бромоводородная кислота чрезвычайно стабильна по отношению к нагреванию. Даже при температурах порядка 1000^оС она практически не подвергается термическому разложению.

Промышленные способы получения

В промышленных масштабах бромоводородную кислоту производят, как правило, одним из двух основных методов:

Прямым взаимодействием водорода и брома при высокой температуре 200-400^оС:

H₂ + Br₂ → 2HBr

Гидролизом полибромидов фосфора (PBr₃ или PBr₅):

PBr₅ + 4H₂O → H₃PO₄ + 5HBr

Первый метод дает наибольший выход продукта, но требует более жестких мер предосторожности и очистки от побочных соединений. Гидролиз полибромидов дешевле и проще в аппаратурном оформлении, но сопряжен с повышенным расходом исходных реагентов.

В небольших количествах бромоводородную кислоту можно получить как побочный продукт при синтезе броморганических соединений - лекарств, пестицидов, красителей.

Метод получения	Выход HBr	Стоимость	Безопасность
Гидролиз PBr₅	50-70%	Низкая	Высокая
Взаимодействие H₂ и Br₂	90-95%	Высокая	Низкая

Бромоводородная кислота обладает комплексом уникальных физико-химических свойств, которые определяют широту ее применения в научной и промышленной сферах, несмотря на высокую токсичность этого вещества.

Области применения бромоводородной кислоты

Благодаря своим уникальным свойствам, бромоводородная кислота находит применение в самых разных областях науки и техники. Рассмотрим основные из них.

Производство неорганических бромидов

В промышленности бромоводородную кислоту в первую очередь используют для получения разнообразных бромидов металлов. Например, одним из ключевых продуктов является бромид серебра:

2HBr + Ag ₂O → 2AgBr + H₂O

Бромид серебра широко применяется в производстве фотоматериалов и кинопленки. Кроме того, бромоводородную кислоту используют для синтеза бромидов ртути, меди, цинка, железа и других металлов.

Органический синтез бромпроизводных

Структурная формула бромоводородной кислоты включает атом брома с высокой химической активностью, что позволяет использовать эту кислоту в реакциях бромирования органических соединений. Например, при синтезе броморганических пестицидов, лекарств, красителей и других ценных продуктов.

Применение в аналитической химии

Благодаря реакционной способности, бромоводородная кислота формула которой HBr, находит широкое применение в аналитической химии. Ее используют в качестве титранта для количественного определения различных неорганических и органических веществ. В частности, водные растворы HBr применяют для комплексометрического титрования.

Применение в нефтехимии

Бромистоводородная кислота используется в нефтехимической отрасли как катализатор процесса алкилирования при получении высокооктановых компонентов моторных топлив. Реакция протекает следующим образом:

C₂H₄ + C₄H₁₀ → C₆H₁₄

Под действием HBr происходит присоединение молекулы этилена к молекуле бутана с образованием гексана.

Применение в медицине и фармацевтике

Формула бромоводородной кислоты HBr определяет ее биологическую активность, которая позволяет использовать это вещество в медицинских целях. Водные растворы бромоводорода в низких концентрациях обладают успокаивающим и снотворным действием. Кроме того, кислота является исходным сырьем для синтеза некоторых лекарственных препаратов, например бромаля.

Токсичность бромоводородной кислоты и меры предосторожности

Несмотря на широту применения, бромоводородная кислота остается чрезвычайно токсичным веществом, требующим строжайшего соблюдения мер предосторожности при производстве, транспортировке и использовании.

Пути поступления в организм и симптомы отравления

Основные пути поступления бромоводородной кислоты - ингаляционный (при вдыхании), пероральный (при проглатывании), через кожу и слизистые оболочки. При этом возможно раздражение органов дыхания и ЖКТ, химические ожоги, нарушение работы центральной нервной системы.

Предельно допустимые концентрации

Согласно ГОСТ 12.1.005-88, предельно допустимая концентрация паров бромоводородной кислоты в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м3. Превышение этого порога недопустимо.