Bromsyre (HBrO2) fysiske og kjemiske egenskaper, og bruksområder

De bromsyre Det er en uorganisk forbindelse med formelen HBrO2. Nevnte syre er en av oksysyre-bromsyrene der den finnes i en 3+ oksidasjonstilstand. Saltene av denne forbindelsen er kjent som bromitter. Det er en ustabil forbindelse som ikke kunne isoleres i laboratoriet.

Denne ustabiliteten, analog med jodsyre, skyldes en dismutasjonsreaksjon (eller disproportion) for å danne hypobrom syre og bromsyre som følger: 2HBrO_to → HBrO + HBrO_3.

Bromsyre kan fungere som et mellomprodukt i forskjellige reaksjoner ved oksidasjon av hypobromitter (Ropp, 2013). Det kan oppnås ved kjemiske eller elektrokjemiske midler der hypobromitten oksyderes til bromittionet, slik som:

HBrO + HClO → HBrO_to + HCl

HBrO + H_toO + 2e^- → HBrO_to + H_to

Artikkelindeks

• 1 Fysiske og kjemiske egenskaper
• 2 bruksområder
  • 2.1 Jordalkaliske forbindelser
  • 2.2 Reduksjonsmiddel
  • 2.3 Belousov-Zhabotinski-reaksjon
• 3 Referanser

Fysiske og kjemiske egenskaper

Som nevnt ovenfor er bromsyre en ustabil forbindelse som ikke har blitt isolert, så dens fysiske og kjemiske egenskaper oppnås, med noen unntak, teoretisk gjennom beregningsberegninger (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Forbindelsen har en molekylvekt på 112,91 g / mol, et smeltepunkt på 207,30 grader Celsius og et kokepunkt på 522,29 Celsius. Dens løselighet i vann er estimert til å være 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015).

Det er ingen registrert risiko ved håndtering av denne forbindelsen, men det er funnet at det er en svak syre..

Kinetikken til brom (III) disproportioneringsreaksjon, 2Br (III) → Br (1) + Br (V), ble studert i fosfatbuffer, i pH-området 5,9-8,0, og overvåket den optiske absorbansen ved 294 nm ved bruk av stoppet strømme.

Avhengighetene til [H⁺] og [Br (III)] var av orden 1 og 2, hvor det ikke ble funnet noen avhengighet av [Br-]. Reaksjonen ble også studert i acetatbuffer, i pH-området 3,9 - 5,6.

Innenfor den eksperimentelle feilen ble det ikke funnet bevis for en direkte reaksjon mellom to BrO2-ioner. Denne studien gir hastighetskonstanter 39,1 ± 2,6 M^-1  for reaksjonen:

HBrO_to + BrO_to→ HOBr + Br0₃^-

800 ± 100 M hastighetskonstanter^-1 for reaksjonen:

2HBr0_to → HOBr + Br0₃^- + H⁺

Og en likevektkvotient på 3,7 ± 0,9 X 10^-4  for reaksjonen:

HBr02 ⇌ H + + BrO_to^-

Oppnå en eksperimentell pKa på 3,43 med en ionestyrke på 0,06 M og 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

applikasjoner

Jordalkaliske forbindelser

Bromsyre eller natriumbromitt brukes til å produsere berylliumbromitt basert på reaksjonen:

Be (OH)_to + HBrO_to → Vær (OH) BrO_to + H_toELLER

Bromittene har gul farge i fast tilstand eller i vandige oppløsninger. Denne forbindelsen brukes industrielt som et oksidativt stivelsesavkalkingsmiddel ved raffinering av tekstiler (Egon Wiberg, 2001).

Reduksjonsmiddel

Bromsyre eller bromitter kan brukes til å redusere permanganationen til manganat som følger:

2MnO₄^- + BrO_to^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^to- + H_toELLER

Hva er praktisk for fremstilling av mangan (IV) -løsninger.

Belousov-Zhabotinski-reaksjon

Bromsyre fungerer som et viktig mellomprodukt i Belousov-Zhabotinski-reaksjonen (Stanley, 2000), som er en ekstremt visuelt slående demonstrasjon..

I denne reaksjonen blandes tre løsninger for å danne en grønn farge som blir blå, lilla og rød, og deretter går tilbake til grønn og gjentar.

De tre løsningene som blandes er som følger: en KBrO-løsning₃ 0,23 M, en 0,31 M malonsyreoppløsning med 0,059 M KBr og en 0,019 M cerium (IV) ammoniumnitratløsning og H_toSW₄ 2,7M.

Under presentasjonen blir en liten mengde av indikatorjern introdusert i løsningen. Manganioner kan brukes i stedet for cerium. Den samlede B-Z-reaksjonen er den ceriumkatalyserte oksydasjonen av malonsyre av bromationer i fortynnet svovelsyre som presentert i følgende ligning:

3CH_to (CO_toH)_to + 4 BrO₃^- → 4 Br^- + 9 CO_to + 6 timer_toO (1)

Mekanismen for denne reaksjonen involverer to prosesser. Prosess A involverer ioner og overføringer av to elektroner, mens prosess B involverer radikaler og overføringer av ett elektron..

Bromidionkonsentrasjonen bestemmer hvilken prosess som er dominerende. Prosess A er dominerende når bromidionkonsentrasjonen er høy, mens prosess B er dominerende når bromidionkonsentrasjonen er lav..

Prosess A er reduksjon av bromationer av bromidioner i to elektronoverføringer. Det kan representeres av denne netto reaksjonen:

BrO₃^- + 5Br^- + 6H⁺ → 3Br_to + 3H_toEller (2)

Dette skjer når løsning A og B. Blandes. Denne prosessen skjer gjennom følgende tre trinn:

BrO₃^- + Br^- +2 timer⁺ → HBrO_to + HOBr (3)

HBrO_to + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ → Br_to + H_toEller (5)

Brom dannet fra reaksjon 5 reagerer med malonsyre når den sakte enoliserer, som representert ved følgende ligning:

Br_to + CH_to (CO_toH)_to → BrCH (CO_toH)_to + Br^- + H (6)

Disse reaksjonene virker for å redusere konsentrasjonen av bromidioner i løsningen. Dette gjør at prosess B kan bli dominerende. Den totale reaksjonen av prosess B er representert av følgende ligning:

2BrO3^- + 12H⁺ + 10 Ce³⁺ → Br_to + 10Ce⁴⁺6H_toELLER (7)

Og den består av følgende trinn:

BrO₃ ^- + HBrO_to + H⁺ → 2BrO_to • + H_toELLER (8)

BrO_to • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO_to + EC⁴⁺ (9)

2 HBrO_to → HOBr + BrO₃ ^- + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO_to + Br^- + H⁺ (elleve)

HOBr + Br^- + H⁺ → Br_to + H_toO (12)

Nøkkelelementene i denne sekvensen inkluderer nettoresultatet av ligning 8 pluss to ganger ligning 9, vist nedenfor:

2Ce³⁺ + BrO₃ - + HBrO_to + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H_toO + 2HBrO_to (1. 3)

Denne sekvensen produserer bromsyre autokatalytisk. Autokatalyse er et essensielt trekk ved denne reaksjonen, men den fortsetter ikke før reaktantene er oppbrukt, fordi det er en andre ordens ødeleggelse av HBrO2, slik man ser i reaksjon 10.

Reaksjon 11 og 12 representerer disproporsjoneringen av hyperbromsyre til bromsyre og Br2. Cerium (IV) ioner og brom oksiderer malonsyre for å danne bromidioner. Dette medfører en økning i konsentrasjonen av bromidioner, som reaktiverer prosess A..

Fargene i denne reaksjonen dannes hovedsakelig av oksidasjon og reduksjon av jern-cerium-komplekser..

Ferroin gir to av fargene som sees i denne reaksjonen: Når [Ce (IV)] øker, oksyderer det jernet i ferroin fra rødt jern (II) til blått jern (III). Cerium (III) er fargeløs og cerium (IV) er gul. Kombinasjonen av cerium (IV) og jern (III) gjør fargen grønn.

Under de rette forholdene vil denne syklusen gjenta seg flere ganger. Renslighet av glass er en bekymring fordi svingninger blir avbrutt av kloridionforurensning (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referanser

1. bromsyre. (2007, 28. oktober). Hentet fra ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Uorganisk kjemi. london-san diego: akademisk presse.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromsyre / cerium (4+): reaksjon og HBrO2-proporsjonering målt i svovelsyreoppløsning ved forskjellige surheter. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. jodsyre. (2013-2016). Hentet fra molbase.com.
5. Nasjonalt senter for bioteknologisk informasjon. (2017, 4. mars). PubChem Compound Database; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994). Kinetikk av disproporsjonering og pKa av bromsyre. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
7. Ropp, R. C. (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Oxford: Elvesier.
8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromsyre. Hentet fra chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4. desember). Avansert uorganisk kjemi Demonstrasjon Sammendrag oscillerende reaksjon.