В химии галогеноводороды ( галогеноводородные кислоты в водной фазе) являются двухатомными неорганическими соединениями , которые действуют как кислоты Аррениуса . Формула HX , где X — один из галогенов : фтор , хлор , бром , йод , астат или теннессин . [1] Все известные галогеноводороды являются газами при стандартной температуре и давлении . [2 ]
Галогениды водорода представляют собой двухатомные молекулы, не имеющие тенденции к ионизации в газовой фазе (хотя сжиженный фтористый водород является полярным растворителем, несколько похожим на воду). Таким образом, химики отличают хлористый водород от соляной кислоты. Первый представляет собой газ при комнатной температуре, который реагирует с водой, давая кислоту. После образования кислоты двухатомную молекулу можно регенерировать только с трудом, но не путем обычной перегонки . Обычно названия кислоты и молекул четко не различаются, так что на лабораторном жаргоне «HCl» часто означает соляную кислоту, а не газообразный хлористый водород.
Хлористый водород в форме соляной кислоты является основным компонентом желудочного сока .
Фтористый водород, хлорид и бромистый водород также являются вулканическими газами .
Прямая реакция водорода с фтором и хлором дает фтористый водород и хлористый водород соответственно. Однако в промышленности эти газы производятся путем обработки галогенидных солей серной кислотой . Бромистый водород образуется при соединении водорода и брома при высоких температурах в присутствии платинового катализатора . Наименее устойчивый галогенистый водород, HI, образуется менее непосредственно, реакцией иода с сероводородом или с гидразином . [1] : 809–815
Галогениды водорода являются бесцветными газами при стандартных условиях температуры и давления (СТП), за исключением фторида водорода, который кипит при 19 °C. Единственный из галогенидов водорода, фторид водорода проявляет водородные связи между молекулами и, следовательно, имеет самые высокие температуры плавления и кипения в ряду HX. От HCl до HI температура кипения повышается. Эта тенденция объясняется увеличением силы межмолекулярных сил Ван-дер-Ваальса , которая коррелирует с числом электронов в молекулах. Концентрированные растворы галогеноводородной кислоты производят видимые белые пары. Этот туман возникает из-за образования крошечных капелек их концентрированных водных растворов галогеноводородной кислоты.
При растворении в воде, которое является высокоэкзотермическим, галогеноводороды дают соответствующие кислоты. Эти кислоты очень сильны, что отражает их тенденцию ионизироваться в водном растворе, давая ионы гидроксония (H 3 O + ). За исключением плавиковой кислоты, галогеноводороды являются сильными кислотами , причем сила кислоты увеличивается вниз по группе. Плавиковая кислота сложна, поскольку ее сила зависит от концентрации из-за эффектов гомоконъюгации . Однако, как растворы в неводных растворителях, таких как ацетонитрил , галогеноводороды являются лишь умеренно кислыми.
Аналогично галогеноводороды реагируют с аммиаком (и другими основаниями), образуя галогениды аммония:
В органической химии реакция гидрогалогенирования используется для получения галогенуглеродов. Например, хлорэтан получают гидрохлорированием этилена : [5]