In der Chemie sind Halogenwasserstoffe ( in wässriger Phase auch als Hydrohalogensäuren bekannt ) zweiatomige , anorganische Verbindungen , die als Arrhenius-Säuren wirken . Die Formel lautet H₂X , wobei X für eines der Halogene steht : Fluor , Chlor , Brom , Iod , Astat oder Tenness . [ 1 ] Alle bekannten Halogenwasserstoffe sind bei Standardbedingungen Gase . [ 2 ]
| Verbindung | Chemische Formel | Bindungslänge d (H−X) / pm (Gasphase) | Modell | Dipol μ / D | wässrige Phase (Säure) | pK <sub> a</sub> -Werte der wässrigen Phase |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Fluorwasserstoff (Fluoran) | HF |  |  | 1,86 | Fluorwasserstoffsäure | 3.1 |
| Chlorwasserstoff (Chloran) | HCl |  |  | 1.11 | Salzsäure | −3,9 |
| Bromwasserstoff (Broman) | HBr |  |  | 0,788 | Bromwasserstoffsäure | −5,8 |
| Iodwasserstoff (Iodan) | HALLO |  |  | 0,382 | Iodwasserstoffsäure | −10,4 [ 3 ] |
| Hydrogenastatid, Astathydrid (Astatan) | Hut |  |  | −0,06 | Hydrostatische Säure | ? |
| Tennessinhydrid ( Tennessan ) | HTs |  |  | −0,24 ? | Hydrotenessigsäure | ? [ 4 ] |
Vergleich mit Halogenwasserstoffsäuren
Die Halogenwasserstoffe sind zweiatomige Moleküle, die in der Gasphase nicht ionisieren (obwohl flüssiger Fluorwasserstoff ein polares Lösungsmittel ist, das Wasser ähnelt ). Daher unterscheiden Chemiker Chlorwasserstoff von Salzsäure. Chlorwasserstoff ist bei Raumtemperatur ein Gas , das mit Wasser zu Salzsäure reagiert. Ist die Säure erst einmal entstanden, lässt sich der Chlorwasserstoff zwar zurückgewinnen, jedoch nur schwer und nicht durch normale Destillation . Oft werden die Namen der Säure und der Moleküle nicht klar unterschieden, und im Laborjargon bedeutet „HCl“ häufig Salzsäure und nicht den gasförmigen Chlorwasserstoff.
Vorkommen und Produktion
Fluorwasserstoff, Chlorid und Bromid sind vulkanische Gase . [ 5 ] [ 6 ]
Halogenwasserstoffe lassen sich industriell und im Labor auf verschiedenen Wegen herstellen. Chlorwasserstoff, die häufigste Verbindung, entsteht hauptsächlich als Nebenprodukt bei der Herstellung von Chlorkohlenwasserstoffen. [ 7 ] Fluorwasserstoff ist ein Nebenprodukt der Phosphorsäureproduktion . Fluor, Chlor und Brom reagieren mit Wasserstoffgas zu HF, HCl und HBr. Diese Gase können auch durch Behandlung von Halogenidsalzen mit Schwefelsäure gewonnen werden . Das instabilste Halogenwasserstoff, HI, wird indirekter durch die Reaktion von Iod mit Schwefelwasserstoff oder mit Hydrazin hergestellt . [ 1 ] : 809–815
Physikalische Eigenschaften
Die Halogenwasserstoffe sind unter Standardbedingungen (Normaltemperatur und -druck , STP) farblose Gase, mit Ausnahme von Fluorwasserstoff, der bei 19 °C siedet. Fluorwasserstoff ist der einzige Halogenwasserstoff, der Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Molekülen ausbildet und daher die höchsten Schmelz- und Siedepunkte der HX-Reihe aufweist. Von HCl zu HI steigt der Siedepunkt. Dieser Trend wird auf die zunehmende Stärke der intermolekularen Van-der-Waals-Kräfte zurückgeführt , die mit der Anzahl der Elektronen in den Molekülen korreliert. Konzentrierte Halogenwasserstoffsäurelösungen erzeugen sichtbare weiße Dämpfe. Dieser Nebel entsteht durch die Bildung winziger Tröpfchen aus den konzentrierten wässrigen Lösungen der Halogenwasserstoffsäure.
Reaktionen
Bei der stark exothermen Auflösung in Wasser bilden die Halogenwasserstoffe die entsprechenden Säuren. Diese Säuren sind sehr stark, was auf ihre Tendenz zur Ionisierung in wässriger Lösung zurückzuführen ist , wobei Hydroniumionen (H₃O⁺ ) entstehen . Mit Ausnahme der Fluorwasserstoffsäure sind die Halogenwasserstoffe starke Säuren , deren Säurestärke innerhalb der Gruppe von oben nach unten zunimmt. Die Fluorwasserstoffsäure ist insofern komplex, als ihre Säurestärke aufgrund von Homokonjugationseffekten von der Konzentration abhängt . In nicht-wässrigen Lösungsmitteln wie Acetonitril hingegen sind die Halogenwasserstoffe nur mäßig sauer.
In ähnlicher Weise reagieren die Halogenwasserstoffe mit Ammoniak (und anderen Basen) und bilden Ammoniumhalogenide:
- HX + NH₃ → NH₄X
In der organischen Chemie wird die Hydrohalogenierungsreaktion zur Herstellung von Halogenkohlenwasserstoffen verwendet. Beispielsweise wird Chlorethan durch Hydrochlorierung von Ethylen hergestellt : [ 8 ]
- C₂H₄ + HCl → CH₃CH₂Cl
Siehe auch
- Pseudohalogen
- Hypohalige Säure
- Hydride der Gruppe 13
- Hydride der Gruppe 14
- Hydride der Gruppe 15
- Hydride der Gruppe 16
Referenzen
- ^ a b Greenwood, Norman N. ; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. Aufl.). Butterworth-Heinemann. doi : 10.1016/C2009-0-30414-6 . ISBN 978-0-08-037941-8Die
- ^ Die Acidität der Halogenwasserstoffe. (21. August 2020). Abgerufen am 5. Mai 2021 von https://chem.libretexts.org/@go/page/3699
- ^ Schmid, Roland; Miah, Arzu M. (2001). „Die Stärke der Halogenwasserstoffsäuren“ . Journal of Chemical Education . 78 (1). American Chemical Society (ACS): 116. Bibcode : 2001JChEd..78..116S . doi : 10.1021/ed078p116 . ISSN 0021-9584 .
- ^ de Farias, Robson Fernandes (Januar 2017). „Abschätzung einiger physikalischer Eigenschaften von Tennessin und Tennessinhydrid (TsH)“. Chemical Physics Letters . 667 : 1–3 . Bibcode : 2017CPL...667....1D . doi : 10.1016/j.cplett.2016.11.023 .
- ^ „Vulkanische Gase können schädlich für Gesundheit, Vegetation und Infrastruktur sein . “ US Geological Survey . Abgerufen am 2. Februar 2026 .
- ^ Edwards, Brock A.; Kushner, D. Skye; Outridge, Peter M.; Wang, Feiyue (25.02.2021). „Fünfzig Jahre Forschung zu vulkanischen Quecksilberemissionen: Wissenslücken und zukünftige Richtungen“ . Science of the Total Environment . 757 143800. doi : 10.1016/j.scitotenv.2020.143800 . ISSN 0048-9697 . PMID 33280881 .
- ^ Austin, Severin; Glowacki, Arndt (2000). „Salzsäure“. Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie . doi : 10.1002/14356007.a13_283 . ISBN 978-3-527-30385-4Die
- ^ M. Rossberg et al. „Chlorierte Kohlenwasserstoffe“ in: Ullmanns Enzyklopädie der Technischen Chemie , 2006, Wiley-VCH, Weinheim. doi : 10.1002/14356007.a06_233.pub2
