Vlastnosti kyseliny bromovej (HBrO2) a ich použitie



brómová kyselina je anorganická zlúčenina vzorca HBr02. Uvedená kyselina je jednou z kyselín s kyselinou brómovou, kde sa nachádza s oxidačným stavom 3+. Soli tejto zlúčeniny sú známe ako bromity. Je to nestabilná zlúčenina, ktorá nemohla byť izolovaná v laboratóriu.

Táto nestabilita, analogická s kyselinou jódovou, je spôsobená dismutačnou reakciou (alebo disproporcionáciou) za vzniku kyseliny bromovodíkovej a kyseliny brómovej nasledujúcim spôsobom: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Kyselina bromitá môže pôsobiť ako medziprodukt pri rôznych reakciách pri oxidácii hypobromitov (Ropp, 2013). Môže sa získať chemickými alebo elektrochemickými prostriedkami, kde sa brómnan oxiduje na brómitový ión, napríklad:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

index

  • 1 Fyzikálne a chemické vlastnosti
  • 2 Použitie
    • 2.1 Zlúčeniny alkalických zemín
    • 2.2 Redukčné činidlo
    • 2.3 Reakcia Belousov-Zhabotinski
  • 3 Odkazy

Fyzikálne a chemické vlastnosti

Ako je uvedené vyššie, kyselina brómová je nestabilná zlúčenina, ktorá nebola izolovaná, takže jej fyzikálne a chemické vlastnosti sú získané s určitými výnimkami teoreticky výpočtovými výpočtami (Národné centrum pre biotechnologické informácie, 2017)..

Zlúčenina má molekulovú hmotnosť 112,91 g / mol, teplotu topenia 207,30 ° C a teplotu varu 522,29 ° C. Jeho rozpustnosť vo vode sa odhaduje na 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015).

Pri manipulácii s touto zlúčeninou nebol zaznamenaný žiadny typ rizika, avšak bolo zistené, že je slabou kyselinou.

Kinetika disproporcionačnej reakcie brómu (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) sa študovala vo fosfátovom tlmivom roztoku v rozsahu pH 5,9 až 8,0, pričom sa sledovala optická absorbancia pri teplote 5,9 až 8,0. 294 nm s použitím zastaveného toku.

Závislosti [H+] a [Br (III)] boli v poradí 1 a 2, kde nebola zistená závislosť na [Br-]. Reakcia bola tiež študovaná v acetátovom pufri v rozsahu pH 3,9 - 5,6.

V rámci experimentálnej chyby nebol nájdený žiadny dôkaz priamej reakcie medzi dvoma BrO2-iónmi. Táto štúdia poskytuje rýchlostné konštanty 39,1 ± 2,6 M-1  pre reakciu:

HBrO2 + bro2→ HOBr + Br03-

Rýchlostné konštanty 800 ± 100 M-1 pre reakciu:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

A rovnovážny kvocient 3,7 ± 0,9 X 10-4  pre reakciu:

HBr02 'H + + BrO2-

Získanie experimentálnej pKa 3,43 pri iónovej sile 0,06 M a 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

aplikácie

Zlúčeniny alkalických zemín

Kyselina brómová alebo bromid sodný sa používa na výrobu bromidu berylnatého podľa reakcie: \ t

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2O

Bromity sú žlté v pevnom stave alebo vo vodných roztokoch. Táto zlúčenina sa používa priemyselne ako prostriedok na odstraňovanie okovín oxidačných škrobov pri zušľachťovaní textílií (Egon Wiberg, 2001).

Redukčné činidlo

Kyselina brómová alebo bróm sa môžu použiť na redukciu manganistanu na mangán nasledujúcim spôsobom:

2MnO4- + bro2- + 2OH-→ BrO3- + 2MnO42- + H2O

Čo je vhodné na prípravu roztokov mangánu (IV).

Belousov-Zhabotinskiho reakcia

Kyselina brómová pôsobí ako dôležitý medziprodukt v reakcii Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), čo je mimoriadne vizuálne pozoruhodná demonštrácia.

V tejto reakcii sa zmiešajú tri roztoky za vzniku zelenej farby, ktorá sa zmení na modrú, fialovú a červenú a potom sa vráti na zelenú a opakuje.

Tri roztoky, ktoré sú zmiešané, sú nasledujúce: roztok KBrO3 0,23 M, 0,31 M roztok kyseliny malónovej s 0,059 M KBr a 0,019 M roztokom dusičnanu amónneho (IV) a H2SW4 2,7m.

Počas prezentácie sa malé množstvo indikátora ferozínu zavádza do roztoku. Namiesto céru sa môžu použiť ióny mangánu. Celková reakcia B-Z je ceriom katalyzovaná oxidácia kyseliny malónovej bromičnanovými iónmi v zriedenej kyseline sírovej, ako je uvedené v nasledujúcej rovnici:

3CH2 (CO2H)2 + 4 BrO3- → 4 Br- + 9 CO2 + 6 H2O (1)

Mechanizmus tejto reakcie zahŕňa dva procesy. Proces A zahŕňa ióny a prenosy dvoch elektrónov, zatiaľ čo proces B zahŕňa radikály a prenos elektrónov.

Koncentrácia bromidových iónov určuje, ktorý proces je dominantný. Proces A je dominantný, keď je koncentrácia bromidových iónov vysoká, zatiaľ čo proces B je dominantný, keď je koncentrácia bromidových iónov nízka..

Spôsob A je redukcia bromátových iónov bromidovými iónmi v dvoch prenosoch elektrónov. Môže byť reprezentovaná touto čistou reakciou:

bro3- + 5BR- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Toto sa vyskytne, keď sú zmiešané riešenia A a B. Tento proces prebieha prostredníctvom nasledujúcich troch krokov:

bro3- + br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Bróm vytvorený reakciou 5 reaguje s kyselinou malónovou, pretože sa pomaly enolyzuje, ako je znázornené v nasledujúcej rovnici:

br2 + CH2 (CO2H)2 → BrCH (CO2H)2 + br- + H (6)

Tieto reakcie pracujú na znížení koncentrácie bromidových iónov v roztoku. To umožňuje, aby sa proces B stal dominantným. Celková reakcia procesu B je reprezentovaná nasledujúcou rovnicou:

2BrO3- + 12H+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10CE4+6H2O (7)

Pozostáva z nasledujúcich krokov:

bro3- + HBrO2 + H+ → 2BrO2 • + H2O (8)

bro2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + EC4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + br- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (12)

Kľúčové prvky tejto sekvencie zahŕňajú čistý výsledok rovnice 8 plus dvojnásobok rovnice 9, ktorá je znázornená nižšie:

2ce3+ + bro3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + H2O + 2HBrO2 (13)

Táto sekvencia produkuje brómovanú kyselinu autokatalyticky. Základnou črtou tejto reakcie je autokatalýza, ktorá však pokračuje až do vyčerpania reakčných činidiel, pretože dochádza k deštrukcii HBr02 druhého rádu, ako je vidieť v reakcii..

Reakcie 11 a 12 predstavujú disproporciu hyperbrómovej kyseliny k brómovej kyseline a Br2. Ióny céru (IV) a bróm oxidujú kyselinu malónovú za vzniku bromidových iónov. To spôsobuje zvýšenie koncentrácie bromidových iónov, ktoré reaktivujú proces A.

Farby v tejto reakcii vznikajú hlavne oxidáciou a redukciou komplexov železa a céru.

Ferosín poskytuje dve z farieb, ktoré sa pozorovali v tejto reakcii: ako sa zvyšuje [Ce (IV)], oxiduje železo vo feríne z červeného železa (II) na modré železo (III). Cer (III) je bezfarebný a cér (IV) je žltý. Kombinácia céru (IV) a železa (III) robí farbu zelenou.

Za správnych podmienok sa tento cyklus niekoľkokrát opakuje. Čistenie sklenených výrobkov je znepokojujúce, pretože oscilácie sú prerušené kontamináciou chloridovými iónmi (Horst Dieter Foersterling, 1993).

referencie

  1. brómová kyselina (2007, 28. október). Zdroj: ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Anorganická chémia london-san diego: akademická tlač.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Brómová kyselina / cér (4+): reakcia a disproporcionácia HBr02 meraná v roztoku kyseliny sírovej pri rôznych kyselinách. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. jódová kyselina. (2013-2016). Získané z molbase.com.
  5. Národné centrum pre informácie o biotechnológiách. (2017, 4. marec). PubChem Compound Database; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Kinetika disproporcionácie a pKa kyseliny brómovej. J. Phys. Chem., 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R. C. (2013). Encyklopédia zlúčenín alkalických zemín. Oxford: Elvesier.
  8. Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Brómová kyselina. Zdroj: chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (2000, 4. decembra). Demonštračná súhrnná anorganická chémia Súhrnná oscilujúca reakcia.