Иóдоводорóд (гидроиодид, иóдистый водорóд , HI) — бесцветный удушливый газ (при нормальных условиях ), сильно дымит на воздухе. Хорошо растворим в воде, образует азеотропную смесь с Т _кип 127 °C и концентрацией HI 57 %. Неустойчив, разлагается при 300 °C.

Получение

В промышленности HI получают по реакции иода с гидразином :

${\displaystyle {\mathsf {2I_{2}+N_{2}H_{4}\rightarrow 4HI\uparrow +N_{2}}}}$

В лаборатории HI можно получать с помощью окислительно-восстановительных реакций:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}S+I_{2}\rightarrow S+2HI}}\uparrow }$

Восстанавливая иод другими восстановителями:

${\displaystyle {\ce {2PH_3 + 3I_2 -> 2P + 6HI ^}}}$

${\displaystyle {\ce {SO_2 + I_2 + 2H_2O -> H_2SO_4 + 2HI ^}}}$

Воздействием стабильной и достаточно сильной кислоты на иодиды (обычно берут горячую концентрированную ортофосфорную кислоту , серная не подходит):

${\displaystyle {\ce {KI + H_3PO_4 -> KH_2PO_4 + HI ^}}}$

Очень часто ортофосфорную кислоту производят контактным методом, и поэтому она загрязнена и серной кислотой , что при получении иодоводорода является крайне опасным (выделяется чрезвычайно токсичный сероводород ). Именно по этой причине, в лабораториях чаще прибегают к восстановлению иода.

Другой путь получения HI в лабораторных условиях — это реакции обмена:

${\displaystyle {\mathsf {PI_{3}+3H_{2}O\rightarrow H_{3}PO_{3}+3HI}}\uparrow }$

Реакцию следует проводить в водном растворе в отсутствие спиртов.

Иодоводород также получается при взаимодействии простых веществ. Эта реакция идет только при нагревании и протекает не до конца, так как в системе устанавливается равновесие :

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}+I_{2}\rightleftarrows 2HI}}\uparrow }$

На одной из стадии получения иодоводорода (получение иодидов из иода) следует убедиться в отсутствии спиртов в растворе, так как будет образовываться иодоформ , который при получении иодоводорода окисляет его до иода (восстанавливаясь до дииодметана ).

Свойства

Водный раствор HI называется иодоводородной кислотой (бесцветная жидкость с резким запахом). Иодоводородная кислота является сильной кислотой (pK _а = −11) . Соли иодоводородной кислоты называются иодидами . В 100 г воды при нормальном давлении и 20 °C растворяется 132 г HI, а при 100 °C — 177 г. 45%-ная йодоводородная кислота имеет плотность 1,4765 г/см³.

Иодоводород является сильным восстановителем. На воздухе водный раствор HI окрашивается в бурый цвет вследствие постепенного окисления его кислородом воздуха и выделения молекулярного иода:

${\displaystyle {\mathsf {4HI+O_{2}\rightarrow 2H_{2}O+2I_{2}}}}$

HI способен восстанавливать концентрированную серную кислоту до сероводорода:

${\displaystyle {\mathsf {8HI+H_{2}SO_{4}\rightarrow 4I_{2}+H_{2}S+4H_{2}O}}}$

Подобно другим галогенводородам, HI присоединяется к кратным связям (реакция электрофильного присоединения):

${\displaystyle {\mathsf {HI+CH_{2}{\text{=}}CH_{2}\rightarrow CH_{3}-CH_{2}I}}}$

Иодиды присоединяют элементарный иод с образованием полииодидов:

${\displaystyle {\mathsf {RI+I_{2}\rightarrow R(I_{3})_{x}}}}$

Что обуславливает тёмно-бурый цвет долго стоящей на воздухе иодоводородной кислоты.

Под действием света щелочные соли разлагаются, выделяя I ₂ , придающий им жёлтую окраску. Иодиды получают взаимодействием иода со щелочами в присутствии восстановителей, не образующих твердых побочных продуктов: муравьиная кислота , формальдегид , гидразин :

${\displaystyle {\mathsf {2K_{2}CO_{3}+2I_{2}+HCHO\rightarrow 4KI+3CO_{2}\uparrow +H_{2}O}}}$

Можно использовать также сульфиты , но они загрязняют продукт сульфатами. Без добавок восстановителей при получении щелочных солей наряду с иодидом образуется иодат MIO₃ (1 часть на 5 частей иодида).

Ионы Cu ²⁺ при взаимодействии c иодидами легко дают малорастворимый иодид одновалентной меди CuI :

${\displaystyle {\mathsf {2NaI+2CuSO_{4}+Na_{2}SO_{3}+H_{2}O\rightarrow 2CuI\downarrow +2Na_{2}SO_{4}+H_{2}SO_{4}}}}$

Замещает элементы в кислородных кислотах по реакциям

${\displaystyle {\mathsf {12HNO_{3}+2I_{2}\rightarrow 4HIO_{3}+N_{2}\uparrow +10NO_{2}\uparrow +4H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}SO_{4}+I_{2}\rightarrow HIO_{4}+HI+S\downarrow }}}$

${\displaystyle {\mathsf {2H_{3}PO_{4}+8I_{2}\rightarrow 2HIO_{4}+4HI+2PI_{5}}}}$

Образующийся пентайодид фосфора гидролизуется водой.

Применение

Иодоводород используют в лабораториях как восстановитель во многих органических синтезах, а также для приготовления различных иодсодержащих соединений.

Спирты , галогениды и кислоты восстанавливаются HI, давая алканы .

${\displaystyle {\mathsf {C_{4}H_{9}Cl+2HI\rightarrow C_{4}H_{10}+HCl+I_{2}}}}$

При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный иодистый амил: CH ₃ CH ₂ CH ₂ CHICH ₃ , а гексозы — во вторичный иодистый н-гексил . Легче всего восстанавливаются иодпроизводные, некоторые хлорпроизводные не восстанавливаются вовсе. Третичные спирты восстанавливаются легче всего. Многоатомные спирты также реагируют в мягких условиях, часто давая вторичные иодалкилы .

HI при нагреве диссоциирует на водород и I ₂ , что позволяет получать водород с низкими энергетическими затратами.

Физиологическое воздействие и токсикология

• Иодоводород — едкое, токсичное вещество. Обладает удушающим действием.
• При попадании на кожу иодоводородная кислота может вызвать ожоги.
• Предельно допустимая концентрация иодоводорода в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м³.
• Согласно ГОСТ 12.1.007-76 йодистоводородная кислота относится к III классу опасности (умеренно-опасное химическое вещество).

Литература

• Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия. — М. : Высшая школа, 2001.

Примечания