Bromo rūgšties (HBrO2) savybės ir panaudojimas



The bromo rūgštis yra neorganinis HBrO2 formulės junginys. Minėta rūgštis yra viena iš bromo rūgšties rūgščių, kur randama oksidacijos būsena 3+. Šio junginio druskos yra žinomos kaip bromitos. Tai nestabilus junginys, kurio negalima izoliuoti laboratorijoje.

Šis nestabilumas, panašus į jodo rūgštį, atsiranda dėl dismutacijos reakcijos (arba disproporcijos) formuojant hipobrominę rūgštį ir bromo rūgštį tokiu būdu: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Bromo rūgštis gali veikti kaip tarpinė įvairiose reakcijose oksiduojant hipobromitus (Ropp, 2013). Jis gali būti gaunamas cheminėmis arba elektrocheminėmis priemonėmis, kai hipobromitas oksiduojamas į bromo joną, pavyzdžiui:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

Indeksas

  • 1 Fizinės ir cheminės savybės
  • 2 Naudojimas
    • 2.1 Šarminių žemių junginiai
    • 2.2 Mažinimo agentas
    • 2.3 Belousovo-Žabotinskio reakcija
  • 3 Nuorodos

Fizinės ir cheminės savybės

Kaip minėta pirmiau, bromo rūgštis yra nestabilus junginys, kuris nebuvo izoliuotas, todėl jo fizinės ir cheminės savybės, išskyrus kai kurias išimtis, teoriškai gaunamos skaičiuojant skaičiavimus (Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras, 2017).

Junginio molekulinė masė yra 112,91 g / mol, lydymosi temperatūra 207,30 ° C ir virimo temperatūra yra 522,29 ° C. Manoma, kad jo tirpumas vandenyje yra 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015)..

Šio junginio tvarkymo metu nebuvo užregistruota jokia rizika, tačiau nustatyta, kad ji yra silpna rūgštis.

Bromo (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) disproporcinės reakcijos kinetika buvo tiriama fosfato buferyje, pH intervale nuo 5,9 iki 8,0, stebint optinę absorbciją esant 294 nm, naudojant sustabdytą srautą.

[H+ir [Br (III)] buvo atitinkamai 1 ir 2 eilės, kur nebuvo nustatyta priklausomybė nuo [Br-]. Reakcija taip pat buvo tiriama acetato buferyje, pH intervale nuo 3,9 iki 5,6.

Pagal eksperimentinę klaidą nebuvo nustatyta jokių tiesioginių reakcijų tarp dviejų BrO2-jonų. Šiame tyrime nustatyta 39,1 ± 2,6 M greičio konstantos-1  dėl reakcijos:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Greičio konstantos yra 800 ± 100 M-1 dėl reakcijos:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

Ir pusiausvyros koeficientas yra 3,7 ± 0,9 X 10-4  dėl reakcijos:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Eksperimentinio pKa gavimas 3,43 jonu esant 0,06 M ir 25,0 ° C jonų stiprumui (R. B. Faria, 1994).

Naudojimas

Šarminių žemių junginiai

Bromo rūgštis arba natrio bromidas yra naudojamas berilio bromido gamybai pagal reakciją:

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2O

Bromitos yra geltonos spalvos arba vandeniniai tirpalai. Šis junginys naudojamas pramoniniu būdu kaip oksidacinių krakmolų šalinimo priemonė tekstilės apdailai (Egon Wiberg, 2001).

Reduktorius

Bromo rūgštį arba bromitą galima naudoti permanganato jonui sumažinti iki manganato tokiu būdu:

2MO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2MO42- + H2O

Kas yra patogu paruošti mangano (IV) tirpalus.

Belousovo-Žabotinskio reakcija

Bromo rūgštis yra svarbi tarpinė reakcija Belousovo-Žabotinskio reakcijoje (Stanley, 2000), kuris yra labai vizualiai ryškus demonstravimas..

Šioje reakcijoje trys tirpalai sumaišomi, kad suformuotų žalią spalvą, kuri tampa mėlyna, violetinė ir raudona, o tada grįžta į žalią ir kartoja.

Trys maišomi tirpalai yra tokie: KBrO tirpalas3 0,23 M, 0,31 M malono rūgšties tirpalas su 0,059 M KBr ir 0,019 M cerio (IV) amonio nitrato tirpalu ir H2SO4 2.7M.

Pristatymo metu į tirpalą patenka nedidelis rodiklio ferroino kiekis. Vietoj cerio galima naudoti mangano jonus. Bendra reakcija B-Z yra cerio katalizuojamas malonio rūgšties oksidavimas, bromų jonais praskiestoje sieros rūgštyje, kaip nurodyta šioje lygtyje:

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

Šios reakcijos mechanizmas apima du procesus. A procesas apima dviejų elektronų jonus ir perkėlimus, o B procesas apima radikalus ir elektronų perdavimą.

Bromido jonų koncentracija lemia, kuris procesas yra dominuojantis. A procesas yra dominuojantis, kai bromido jonų koncentracija yra didelė, o B procesas yra dominuojantis, kai bromido jonų koncentracija yra maža.

A procesas yra brominių jonų sumažinimas bromido jonais dviem elektronų perdavimais. Ją gali atstovauti ši grynoji reakcija:

BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Tai įvyksta, kai A ir B tirpalai yra sumaišyti.

BrO3- + Br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Pagal reakciją 5 susidaręs bromas reaguoja su malonio rūgštimi, nes jis lėtai enolsizuoja, kaip parodyta šioje lygtyje:

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

Šios reakcijos padeda sumažinti bromido jonų koncentraciją tirpale. Tai leidžia B procesui tapti dominuojančia. Bendroji B proceso reakcija pateikiama pagal šią lygtį:

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

Jis susideda iš šių veiksmų:

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)

Pagrindiniai šios sekos elementai apima 8 lygties grynąjį rezultatą ir dvigubą 9 lygtį, kuri yra parodyta žemiau:

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

Ši seka gamina bromintą rūgštį autokataliziškai. Autokatalizė yra esminė šios reakcijos ypatybė, tačiau ji tęsiasi tol, kol reagentai nebebus išeikvoti, nes yra antrosios eilės HBrO2 sunaikinimas, kaip matyti iš reakcijos..

11 ir 12 reakcijos atspindi hiperbrominės rūgšties ir bromo rūgšties ir Br2 disproporciją. Cerio (IV) jonai ir bromas oksiduoja maloninę rūgštį ir sudaro bromido jonus. Dėl to padidėja bromido jonų koncentracija, kuri vėl suaktyvina A procesą.

Šios reakcijos spalvos daugiausia susidaro oksiduojant ir redukuojant geležies ir cerio kompleksus.

Ferroinas suteikia dvi šios reakcijos spalvas: kaip padidėja [Ce (IV)], jis oksiduoja geležį ferroine iš raudonojo geležies (II) iki mėlynos geležies (III). Ceris (III) yra bespalvis ir cerio (IV) geltonas. Cerio (IV) ir geležies (III) derinys daro žalią spalvą.

Tinkamomis sąlygomis šis ciklas kartojamas kelis kartus. Stiklo dirbinių valymas kelia susirūpinimą, nes virpesius nutraukia chlorido jonų užteršimas (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Nuorodos

  1. bromo rūgštis (2007 m. Spalio 28 d.). Gauta iš „ChEBI“: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Neorganinė chemija london-san diego: akademinė spauda.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Brominės rūgšties / cerio (4+): reakcija ir HBrO2 disproporcija, išmatuota sieros rūgšties tirpalu esant skirtingiems rūgštingumui. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. jodo rūgštis. (2013-2016). Gauta iš molbase.com.
  5. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2017 m. Kovo 4 d.). „PubChem Compound“ duomenų bazė; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Brominės rūgšties disproporcijos kinetika ir pKa. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R. C. (2013). Šarminių žemės junginių enciklopedija. Oksfordas: Elvesier.
  8. Karališkoji chemijos draugija. (2015). Brominė rūgštis. Gauta iš chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (2000 m. Gruodžio 4 d.). Išplėstinė neorganinės chemijos demonstravimo suvestinė.