Йодоводород

Йодоводород 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 йода с гидразином:

 2 I₂ + N₂H₄ → 4 HI + N₂

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

 H₂S + I₂ → S + 2 HI

и реакций обмена:

 PI₃ + 3 H₂O → H₃PO₃ + 3 HI

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

 H₂ + I₂ ⇄ 2 HI

Свойства

Водный раствор HI называется йодоводородной кислотой (бесцветная жидкость с резким запахом). Йодоводородная кислота является сильной кислотой (pK_а = −11). Соли йодоводородной кислоты называются йодидами. 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.

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

 4 HI + O₂ → 2 H₂O + 2 I₂

HI способен восстанавливать концентрированную серную кислоту до сероводорода:

 8 HI + H₂SO₄ → 4 I₂ + H₂S + 4 H₂O

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

 HI + CH₂ = CH₂ → CH₃ − CH₂I

Йодиды присоединяют элементарный йод с образованием полийодидов:

 RI + I₂ → R(I₃)_x

Под действием света щелочные соли разлагаются, выделяя I₂, придающий им жёлтую окраску. Йодиды получают взаимодействием йода со щелочами в присутствии восстановителей, не образующих твердых побочных продуктов: муравьиная кислота, формальдегид, гидразин:

 2 K₂CO₃ + 2 I₂ + HCHO → 4 KI + 3 CO₂ ↑ + H₂O

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

Ионы Cu²⁺ при взаимодействии c йодидами легко дают малорастворимые соли одновалентной меди CuI:

 2 NaI + 2 CuSO₄ + Na₂SO₃ + H₂O → 2 CuI ↓ + 2 Na₂SO₄ + H₂SO₄

Замещает элементы в кислородных кислотах по реакциям

 12 HNO₃ + 2 I₂ → 4 HIO₃ + N₂ ↑ + 10 NO₂ ↑ + 4 H₂O

 H₂SO₄ + I₂ → HIO₄ + HI + S ↓

 2 H₃PO₄ + 8 I₂ → 2 HIO₄ + 4 HI + 2 PI₅

Образующийся пентайодид фосфора гидролизуется водой.

Применение

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

спирты, галогениды и кислоты восстанавливаются HI, давая алканы.

 C₄H₉Cl + 2 HI → C₄H₁₀ + HCl + I₂

При действии HI на пентозы он все их превращает во вторичный йодистый амил: CH₃CH₂2CH₂CHICH₃, а гексозы — во вторичный йодистый н-гексил. Легче всего восстанавливаются йодпроизводные, некоторые хлорпроизводные не восстанавливаются вовсе. Третичные спирты восстанавливаются легче всего. Многоатомные спирты также реагируют в мягких условиях, часто давая вторичные йодалкилы.

HI при нагреве диссоциирует на водород и I₂, что позволяет получать водород с низкими энергетическими затратами.

Физиологическое воздействие и токсикология

• Йодоводород — едкое, токсичное вещество. Обладает удушающим действием.
• При попадании на кожу йодоводородная кислота может вызвать ожоги.
• Предельно допустимая концентрация йодоводорода 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).