ヨウ化水素の性質
HIは無色の気体で、酸素と反応して水とヨウ素を生成します。[ 6 ]湿った空気中では、HIはヨウ化水素酸の霧（または煙）を発生させます。HIは水に非常に溶けやすく、ヨウ化水素酸を生成します。1リットルの水には425リットルのHIガスが溶解し、最も濃度の高い溶液ではHI分子1個あたり水分子がわずか4個しか存在しません。[ 7 ]
ヨウ化水素酸
ヨウ化水素酸はヨウ化水素の水溶液です。市販の「濃縮」ヨウ化水素酸は通常、質量比で48～57%のヨウ化水素を含んでいます。この溶液は、 57%のヨウ化水素と43%の水からなる共沸混合物を形成し、沸点は127 ℃です。高い酸性は、陰イオン上にイオン電荷が分散していることに起因します。ヨウ化物イオンの半径は他の一般的なハロゲン化物イオンよりもはるかに大きいため、負電荷が広い範囲に分散されます。ヨウ化水素酸におけるこの弱いH⁺ ··· I⁻相互作用は、陰イオンからのプロトンの解離を促進し、ヨウ化水素酸がハロゲン化水素酸の中で最も強い酸である理由となっています。
- HI (g) + H 2 O (l) → H 3 O + (aq) + I − (aq) Ka ≈ 10 10
- HBr (g) + H 2 O (l) → H 3 O + (aq) + Br − (aq) Ka ≈ 10 9
- HCl (g) + H 2 O (l) → H 3 O + (aq) + Cl − (aq) Ka ≈ 10 6
合成
HIの工業的製造には、I 2とヒドラジンの反応が含まれ、この反応では窒素ガスも生成されます。[ 8 ]
- 2 I 2 + N 2 H 4 → 4 HI + N 2
合成を水中で行う場合、HIは蒸留によって精製することができる。
無水HIはヨウ素とテトラヒドロナフタレンの反応によって調製できる：[ 9 ]
- C 10 H 12 + 2 I 2 → C 10 H 8 + 4 HI
HIは、 NaIまたは他のアルカリヨウ化物の溶液を脱水試薬である五酸化リン（リン酸を生成する）で処理して蒸留することによっても得られます。[ 10 ]濃硫酸はヨウ化物を元素ヨウ素に酸化するため、ヨウ化物の酸性化には適していません。
HIへの歴史的な経路には、硫化水素をヨウ素水溶液で酸化することが含まれる: [ 11 ]
- H₂S + I₂ → 2HI + S
さらに、HIはH2とI2を組み合わせるだけで簡単に作ることができます。[ 10 ]
- H₂ + I₂ → 2HI
白金触媒を用いるこの方法[ 6 ]は、通常、高純度サンプルを生成するために用いられる。長年にわたり、この反応はH2とI2分子間の単純な二分子反応であると考えられてきた。しかし、ガスの混合物にI2の解離エネルギーに等しい波長の光（約578 nm）を照射すると、反応速度が著しく増加する。これは、I2が最初に2つのヨウ素原子に解離し、それぞれがH2分子の片側に付着してH-H結合を切断するというメカニズムを支持するものである[ 12 ] 。
- H₂ + I₂ + ( 578 nm 放射線) → H₂ + 2I → I···H···H···I → 2HI
実験室では、PBr 3のヨウ素アナログであるPI 3の加水分解を用いる別の方法もある。この方法では、I 2 がリンと反応して三ヨウ化リンを生成し、それが水と反応して HI と亜リン酸を生成する。
- 3 I 2 + 2 P + 6 H 2 O → 6 HI + 2 H 3 PO 3
反応
ヨウ化水素水溶液は空気によって容易に酸化される。
- 4 HI + O 2 → 2 H 2 O + 2 I 2
- HI + I 2 ⇌ HI 3 [ 13 ]
HI 3は茶色なので、時間が経つとHI溶液はしばしば暗く見える。
HBrやHClと同様に、HIはアルケンに付加し、[ 14 ]その反応はHClやHBrと同じマルコフニコフ則と反マルコフニコフ則に従う。
- HI + RCH=CH 2 → RCH(I)−CH 3
HIは有機化学において、第一級アルコールをアルキルヨウ化物に変換するためにも使用される。[ 15 ]この反応はSN2置換反応であり、ヨウ化物イオンが「活性化された」ヒドロキシル基（水）を置換する。
- HI + RCH 2 OH → RCH 2 I + H 2 O
ハロゲン化水素（HI）は、他のハロゲン化水素よりも好まれる場合がある。
HI（またはHBr ）もエーテルの開裂に使用できます。一般的には、アリールアルキルエーテルの開裂に用いられ、フェノールとアルキルヨウ化物を生成します。[ 15 ] 次の理想化された式では、ジエチルエーテルは2当量のヨウ化エチルによって開裂されます。
- 2 HI + (CH 3 CH 2 ) 2 O → 2CH 3 CH 2 I + H 2 O
この反応は位置選択的であり、ヨウ化物イオンは立体障害の少ないエーテル炭素を攻撃する傾向がある。
有機化学の歴史の初期には、HI は還元剤として一般的に使用されていました。19 世紀の化学者は、高温でベンゼンを HI で還元してシクロヘキサンを調製しようと試みましたが、代わりに転位生成物であるメチルシクロペンタンを単離しました (シクロヘキサンに関する記事を参照)。キリアニによって最初に報告されたように[ 16 ] 、糖類やその他のポリオールのヨウ化水素酸還元は、収率や再現性が低い場合が多いものの、いくつかの、あるいはすべてのヒドロキシ基の還元開裂をもたらします。[ 17 ]ベンジルアルコールや α-カルボニル基を持つアルコールの場合、HI による還元は、対応する炭化水素生成物 ( ROH + 2HI → RH + H 2 O + I 2 ) の合成的に有用な収率をもたらします。[ 14 ]このプロセスは、生成した I 2を還元するために赤リンを使用することで、HI 中で触媒的に行うことができます。[ 18 ]
アプリケーション
ヨウ素を得るための商業プロセスはすべて、ヨウ化物に富む塩水に焦点を当てています。精製は、ヨウ化物をヨウ化水素酸に変換することから始まり、その後、ヨウ素に酸化されます。ヨウ素は、蒸発または吸着によって分離されます。[ 19 ]
参考文献
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