水素と臭素は炎を上げ反応しますか？

質問

塩素と水素の混合気が光で爆発したり、塩素中で水素は燃たりと、塩素と水素が激しい反応を起こすことは化学の教科書にも載っています、

一方、水素と臭素の反応は、高温で反応するとか、触媒により反応するなどと化学の教科書やネットなどに載っており、何処にも、炎を形成するような激しいを反応するという情報は見た事がないのですが、ところが、YouTubeに水素と臭素が炎を上げ反応する海外の動画があったのです、しかし、YouTubeということですので本当の反応だったのかどうか怪しいしハッキリとしないので、どうしても実際の事が知りたいのです。

実際に、反応条件次第では水素と臭素は炎を上げたり、爆発したりするような激しい反応をするのでしょうか？

もし、水素と臭素がそのような反応をするなら、何故高校化学の教科書には、爆発するなど反応形態は書かず、『水素と臭素は高温で反応する』とだけしか書かかれていないのでしょうか？

回答No.2

okormazd · ベストアンサー

#1です。
ちなみに、、「炎の温度は何度か」という補足の質問は、本文の質問とは別の質問になるので、改めて質問したほうがいいでしょう。このサイトでは連鎖的なやり取りを予定していないようなので。

一応答えておきますが、

炎の温度は条件により大きく変わります。したがって、HBr生成のときの温度が何度になるかは一概には言えないでしょう。
原理的には、生成熱を生成ガスの比熱で割れば温度上昇が出るはずですが、他のガスの存在や周辺機器などによる損失熱の影響で計算どおりにはいきません。

HBrの生成熱は、36.3kJ/molで、2原子分子の定圧分子熱として、7/2R=29J/mol・Kをとれば、温度上昇は、1250K程に計算できますが、実際はこの半分以下でしょう。

#1の参照URLで、燃焼管を外部から加熱しています。ガラス管が暗赤色(dull red )になるほどというのだから、500℃程度かと思います。これは、HBr生成の炎を維持するための温度です。同じURLや　関連文献を見ると、一般的にこの炎を維持するのは難しいらしく、爆発的に燃える(そして燃料の供給が間に合わなくて消えてしまう)か、自然に消火してしまうかどちらかだということです。参照URLの装置は(黄色い炎を)維持できるということで、炎が黄色ということは、それほど高温ではないということです。(せいぜいろうそくの炎程度か)
要するに外部から加熱しなければ炎を維持できないほどの温度(500℃以下?)にしかならないということです。爆発的な燃焼では普通の意味で炎とは言わないから、その温度の話はまた別です。
で、
HBrの直接合成には白金などの触媒を使うのです。

お礼

ご回答ありがとうございます！

火炎は理論的に計算すると約1000℃であるということなのですね、しかし、現実的には臭素と水素の火炎を維持するのは難しく、ガラス管を赤熱させるほどの熱を与え続けなくては燃焼が消火してしまうか、爆発的に燃焼して燃料供給が間に合わず消えてしまうというとても不安定な火炎であるということなのですね、それを考慮すると火炎温度は半分くらいであろうということなのですね。

条件により黄色い不安定な火炎を形成し燃焼するというのは、なんとも不思議な燃焼ですね、とても興味深い内容でした、ありがとうございました。

補足

水素と臭素の火炎の温度上昇が1250Kということは、1250℃になるということですか？
それとも、ケルビンをセルシウスに直して1250k－273℃＝977℃になるということですか？

どちらなのでしょうか？

回答No.1

okormazd

http://www.orgsyn.org/orgsyn/prep.asp?prep=cv2p0338
に、
a small yellow flame appears inside the heated portion of the tube
とあるから、条件によっては、
黄色の炎で燃えるのでしょう。

高校の教科書にそこまで書くように「学習指導要領」にないからです。
教科書は、「学習指導要領」に従って作られています。
「学習指導要領」になぜないかは、文科省に聞かないとわかりませんが、たぶん、
必要がないからということでしょう。
必要と思うなら、文科省に働きかけましょう。でも、たぶん無理でしょう。

お礼

ご回答ありがとうございます！

条件により黄色炎で燃えるということなのですね、YouTubeの動画も黄色っぽい炎だったと思います、

『学習指導要領』にたぶんそこまで必要ないからということなのですね、だから載っていないということなのですね。

補足

ちなみに、臭素と水素の炎は最大でどのくらいの温度に達するのでしょうか？