Lastnosti in uporabe bromove kisline (HBrO2)

The bromo kislino je anorganska spojina s formulo HBrO2. Navedena kislina je ena od oksidnih kislin broma, kjer je na voljo z oksidacijskim stanjem 3+. Soli te spojine so znane kot bromit. Je nestabilna spojina, ki je ni bilo mogoče izolirati v laboratoriju.

Ta nestabilnost, podobna jodozni kislini, je posledica reakcije dismutacije (ali nesorazmerja), da se oblikuje hipobromna kislina in bromova kislina na naslednji način: 2HBrO₂ → HBrO + HBrO_3.

Bromova kislina lahko deluje kot intermediat v različnih reakcijah pri oksidaciji hipobromitov (Ropp, 2013). Lahko se pridobi s kemičnimi ali elektrokemičnimi sredstvi, kjer se hipobromit oksidira v bromitni ion, na primer:

HBrO + HClO → HBrO₂ + HCl

HBrO + H₂O + 2e^- → HBrO₂ + H₂

Indeks

• 1 Fizikalne in kemijske lastnosti
• 2 Uporaba
  • 2.1 Alkalne zemeljske spojine
  • 2.2 Reducirno sredstvo
  • 2.3 Reakcija Belousov-Zhabotinski
• 3 Reference

Fizikalne in kemijske lastnosti

Kot je navedeno zgoraj, je bromova kislina nestabilna spojina, ki ni bila izolirana, zato so njene fizikalne in kemijske lastnosti pridobljene, z nekaterimi izjemami, teoretično z računalniškimi izračuni (Nacionalni center za biotehnološke informacije, 2017)..

Spojina ima molekulsko maso 112.91 g / mol, tališče 207.30 ° C in vrelišče 522.29 ° C. Njegova topnost v vodi je ocenjena na 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015)..

Pri ravnanju s to spojino ni bila registrirana nobena vrsta tveganja, vendar je bilo ugotovljeno, da je šibka kislina.

Proučevali smo kinetiko reakcije nesorazmerja broma (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) v fosfatnem pufru, v območju pH 5,9-8,0, pri čemer smo spremljali optično absorbcijo pri 294 nm z uporabo ustavljenega toka.

Odvisnosti od [H⁺] in [Br (III)] sta bili zaporedja 1 oziroma 2, kjer ni bila ugotovljena odvisnost od [Br-]. Reakcijo smo preučevali tudi v acetatnem pufru, v območju pH od 3,9 do 5,6.

V okviru eksperimentalne napake ni bilo ugotovljenih nobenih dokazov za neposredno reakcijo med dvema ionoma BrO2-. Ta študija zagotavlja konstanto hitrosti 39,1 ± 2,6 M^-1  za reakcijo:

HBrO₂ + BrO₂→ HOBr + Br0₃^-

Konstante hitrosti 800 ± 100 M^-1 za reakcijo:

2HBr0₂ → HOBr + Br0₃^- + H⁺

In ravnotežni kvocient 3,7 ± 0,9 X 10^-4  za reakcijo:

HBr02 + H + + BrO₂^-

Pridobitev eksperimentalnega pKa 3,43 pri ionski jakosti 0,06 M in 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Uporabe

Alkalno zemeljske spojine

Za proizvodnjo berilijevega bromida se glede na reakcijo uporablja bromična kislina ali natrijev bromid;

Be (OH)₂ + HBrO₂ → Be (OH) BrO₂ + H₂O

Bromiti so rumeni v trdnem stanju ali v vodnih raztopinah. Ta spojina se uporablja industrijsko kot sredstvo za odstranjevanje vodnega kamna oksidativnih škrobov pri prečiščevanju tekstilij (Egon Wiberg, 2001).

Reducirno sredstvo

Bromno kislino ali bromit lahko uporabimo za redukcijo permanganatnega iona na manganat na naslednji način:

2MnO₄^- + BrO₂^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^2- + H₂O

Kaj je primerno za pripravo manganovih (IV) raztopin.

Belousov-Zhabotinski reakcija

Bromna kislina deluje kot pomemben vmesnik v reakciji Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), ki je izjemno vizualno izrazit prikaz.

V tej reakciji se mešajo tri raztopine, da tvorijo zeleno barvo, ki postane modra, vijolična in rdeča, nato pa se vrne v zeleno in se ponovi.

Tri mešane raztopine so naslednje: raztopina KBrO₃ 0,23 M, 0,31 M raztopina malonske kisline z 0,059 M KBr in 0,019 M raztopino cerijevega (IV) amonijevega nitrata in H₂SO₄ 2.7M.

Med predstavitvijo se v raztopino vnese majhna količina indikatorja feroina. Manganove ione lahko uporabimo namesto cerija. Celotna reakcija B-Z je cerijska katalizirana oksidacija malonske kisline z bromatnimi ioni v razredčeni žveplovi kislini, kot je prikazano v naslednji enačbi: \ t

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

Mehanizem te reakcije vključuje dva procesa. Proces A vključuje ione in prenose dveh elektronov, medtem ko proces B vključuje radikale in prenose elektrona.

Koncentracija bromidnih ionov določa, kateri proces je prevladujoč. Postopek A je prevladujoč, kadar je koncentracija bromidnih ionov visoka, medtem ko je proces B prevladujoč, kadar je koncentracija bromidnih ionov nizka.

Proces A je redukcija bromatnih ionov z bromidnimi ioni v dveh elektronskih prenosih. Lahko jo predstavi ta neto reakcija:

BrO₃^- + 5Br^- + 6H⁺ → 3Br₂ + 3H₂O (2)

To se zgodi, ko so raztopine A in B mešane.Ta proces poteka skozi naslednje tri korake:

BrO₃^- + Br^- +2H⁺ → HBrO₂ + HOBr (3)

HBrO₂ + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ → Br₂ + H₂O (5)

Brom, ki nastane pri reakciji 5, reagira z malonsko kislino, saj počasi enolizira, kot je prikazano v naslednji enačbi:

Br₂ + CH₂ (CO₂H)₂ → BrCH (CO₂H)₂ + Br^- + H (6)

Te reakcije delujejo tako, da zmanjšajo koncentracijo bromidnih ionov v raztopini. To omogoča, da postane proces B prevladujoč. Celotna reakcija procesa B je predstavljena z naslednjo enačbo:

2BrO3^- + 12H⁺ + 10 Ce³⁺ → Br₂ + 10Ce⁴⁺· 6H₂O (7)

Sestavljen je iz naslednjih korakov:

BrO₃^- + HBrO₂ + H⁺ → 2BrO₂ • + H₂O (8)

BrO₂ • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO₂ + Ce⁴⁺ (9)

2 HBrO₂ → HOBr + BrO₃^- + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO₂ + Br^- + H⁺ (11)

HOBr + Br^- + H⁺ → Br₂ + H₂O (12)

Ključni elementi tega zaporedja vključujejo neto rezultat enačbe 8 in dvakratno enačbo 9, ki je prikazana spodaj:

2Ce³⁺ + BrO₃ - + HBrO₂ + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H₂O + 2HBrO₂ (13)

To zaporedje proizvaja avtokatalitsko bromirano kislino. Avtokataliza je bistvena značilnost te reakcije, vendar se ne nadaljuje, dokler se reagenti ne izčrpajo, ker obstaja uničenje HBrO2 drugega reda, kot je razvidno iz reakcije..

Reakcije 11 in 12 predstavljajo nesorazmerje hiperbromne kisline in bromove kisline in Br2. Cerijevi (IV) ioni in brom oksidirajo malonsko kislino, da tvorijo bromidne ione. To povzroči povečanje koncentracije bromidnih ionov, ki ponovno aktivira postopek A.

Barve v tej reakciji tvorijo predvsem oksidacija in redukcija kompleksov železa in cerija.

Ferroin zagotavlja dve od teh barv, ki jih vidimo v tej reakciji: ko se [Ce (IV)] poveča, oksidira železo v feroinu iz rdečega železa (II) v modro železo (III). Cerij (III) je brezbarven in cerij (IV) rumene barve. Kombinacija cerija (IV) in železa (III) naredi zeleno barvo.

V ustreznih pogojih se bo ta cikel večkrat ponovil. Čiščenje steklovine je zaskrbljujoče, ker se nihanja prekinejo s kontaminacijo s kloridnimi ioni (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Reference

1. bromo kislino (2007, 28. oktober). Vzpostavljeno iz ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Anorganska kemija london-san diego: akademski tisk.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromna kislina / cerij (4+): reakcija in nesorazmernost HBrO2, izmerjena v raztopini žveplove kisline pri različnih kislinah. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. jodna kislina. (2013–2016). Vzpostavljeno iz molbase.com.
5. Nacionalni center za biotehnološke informacije. (2017, 4. marec). PubChem Compound Database; CID = 165616.
6. B. Faria, I.R. (1994). Kinetika nesorazmernosti in pKa bromne kisline. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
7. Ropp, R.C. (2013). Enciklopedija alkalnih zemeljskih spojin. Oxford: Elvesier.
8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromna kislina. Vzpostavljeno iz chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4. december). Napredna demonstracija anorganske kemije Povzetek nihanja.