Свойства и употреби на бромовата киселина (HBrO2)



на бромна киселина е неорганично съединение с формула HBrO2. Споменатата киселина е една от бромните оксацидни киселини, където се намира с окислително състояние 3+. Солите на това съединение са известни като бромити. Това е нестабилно съединение, което не може да бъде изолирано в лабораторията.

Тази нестабилност, аналогична на йодозната киселина, се дължи на реакция на димутация (или диспропорциониране) за образуване на хипобромова киселина и бромова киселина по следния начин: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Бромовата киселина може да действа като междинно съединение в различни реакции при окислението на хипобромити (Ropp, 2013). Тя може да бъде получена чрез химично или електрохимично средство, където хипобромитът се окислява до бромитен йон, например:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2О + 2е- → HBrO2 + Н2

индекс

  • 1 Физични и химични свойства
  • 2 Използване
    • 2.1 Алкалноземни съединения
    • 2.2 Редуциращ агент
    • 2.3 Реакция на Белоусов-Жаботински
  • 3 Препратки

Физични и химични свойства

Както бе споменато по-горе, бромната киселина е нестабилно съединение, което не е изолирано, така че нейните физични и химични свойства се получават, с някои изключения, теоретично чрез изчислителни изчисления (Национален център за биотехнологична информация, 2017).

Съединението има молекулно тегло 112.91 g / mol, точка на топене 207.30 градуса по Целзий и точка на кипене 522.29 градуса по Целзий. Неговата разтворимост във вода се оценява на 1 х 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Не е регистриран вид риск при работа с това съединение, но е установено, че той е слаба киселина.

Кинетиката на реакцията на диспропорциониране на бром (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), е изследвана във фосфатен буфер, в обхвата на рН 5.9-8.0, наблюдаващ оптичната абсорбция при 294 nm при използване на спрян поток.

Зависимостите на [H+] и [Br (III)] са съответно от ред 1 и 2, където не е намерена зависимост от [Br-]. Реакцията е изследвана също в ацетатен буфер, в рН диапазон 3.9 - 5.6.

В рамките на експерименталната грешка не бяха открити доказателства за директна реакция между два BrO2-йона. Това изследване осигурява константи на скоростта 39.1 ± 2.6 M-1  за реакцията:

HBrO2 + брато2→ HOBr + Br03-

Константи на скоростта от 800 ± 100 M-1 за реакцията:

2HBr02 → HOBr + Br03- + Н+

И равновесен коефициент от 3.7 ± 0.9 X 10-4  за реакцията:

HBr02 'H + + BrO2-

Получаване на експериментален рКа от 3.43 при йонна сила от 0.06 М и 25.0 ° С (R. B. Faria, 1994).

приложения

Съединения на алкална земя

Бромната киселина или натриевият бромид се използват за получаване на берилиев бромид съгласно реакцията:

Be (OH)2 + HBrO2 → Бъдете (OH) BrO2 + Н2О

Бромитовете са жълти в твърдо състояние или във водни разтвори. Това съединение се използва индустриално като средство за премахване на накип на окислителни нишестета при пречистването на текстила (Egon Wiberg, 2001).

Редуциращ агент

Бромната киселина или бромитът могат да се използват за намаляване на перманганатния йон до манганат по следния начин:

2MnO4- + брато2- + 2ОН-→ BrO3- + 2MnO42- + Н2О

Какво е удобно за приготвянето на манганови (IV) разтвори.

Реакция на Белоусов-Жаботински

Бромната киселина действа като важен междинен елемент в реакцията на Белоусов-Жаботински (Stanley, 2000), която е изключително визуално забележителна демонстрация.

В тази реакция се смесват три разтвора, за да образуват зелен цвят, който става син, лилав и червен, след което се връща към зелено и се повтаря.

Трите разтвора, които се смесват, са следните: разтвор на KBrO3 0.23 М, 0.31 М разтвор на малонова киселина с 0.059 М КВг и 0.019 М разтвор на цериев (IV) амониев нитрат и Н2SW4 2.7 М.

По време на представянето в разтвора се въвежда малко количество от индикаторния фероин. Вместо церий могат да се използват манганови йони. Цялостната реакция B-Z е катализираната от церий окисление на малонова киселина чрез броматни йони в разредена сярна киселина, както е представено в следното уравнение:

3CH2 (CO2Н)2 + 4 BrO3- → 4 Br- + 9 CO2 + 6 Н2O (1)

Механизмът на тази реакция включва два процеса. Процес А включва йони и трансфери на два електрона, докато процес В включва радикали и трансфери на електрон.

Концентрацията на бромидните йони определя кой процес е доминиращ. Процес А е доминиращ, когато концентрацията на бромидните йони е висока, докато процес В е доминиращ, когато концентрацията на бромидните йони е ниска.

Процес А е редукция на броматните йони чрез бромидни йони в два електронни трансфера. Тя може да бъде представена чрез тази нетна реакция:

брато3- + 5br- + 6Н+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Това се случва, когато решенията А и В са смесени.Този процес се осъществява чрез следните три стъпки:

брато3- + Br- +2 Н+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + Н+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +Н+ → Br2 + Н2О (5)

Бромът, създаден от реакцията 5, реагира с малоновата киселина, като бавно се енолизира, както е представено чрез следното уравнение:

Br2 + СН2 (CO2Н)2 → BrCH (СО2Н)2 + Br- + H (6)

Тези реакции работят за намаляване на концентрацията на бромидни йони в разтвора. Това позволява процес Б да стане доминиращ. Цялостната реакция на процес В е представена със следното уравнение:

2BrO3- + 12Н+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10CE4+· 6Н2О (7)

И се състои от следните стъпки:

брато3- + HBrO2 + Н+ → 2BrO2 • + H2О (8)

брато2 • + Ce3+ + Н+ → HBrO2 + ЕО4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + Н+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + Br- + Н+ (11)

HOBr + Br- + Н+ → Br2 + Н2О (12)

Ключовите елементи на тази последователност включват нетния резултат от уравнение 8 плюс два пъти уравнението 9, което е показано по-долу:

2ce3+ + брато3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + Н2O + 2HBrO2 (13)

Тази последователност произвежда автокаталитично бромирана киселина. Автокатализата е съществена характеристика на тази реакция, но тя не продължава до изчерпване на реагентите, тъй като има разрушаване на HBrO2 от втори ред, както се вижда в реакцията..

Реакции 11 и 12 представляват диспропорция на хипербромната киселина към бромната киселина и Br2. Цериеви (IV) йони и бром окисляват малоновата киселина, за да образуват бромидни йони. Това води до увеличаване на концентрацията на бромидни йони, които реактивират процеса А.

Цветовете в тази реакция се формират главно от окислението и редукцията на желязо и цериеви комплекси.

Фероин осигурява две от цветовете, наблюдавани в тази реакция: като [Ce (IV)] се повишава, окислява желязото в фероин от червено желязо (II) до синьо желязо (III). Церият (III) е безцветен и церият (IV) е жълт. Комбинацията от церий (IV) и желязо (III) прави цвета зелен.

При подходящи условия този цикъл ще се повтори няколко пъти. Почистването на стъклените изделия е повод за загриженост, тъй като колебанията са прекъснати от замърсяване с хлорни йони (Horst Dieter Foersterling, 1993).

препратки

  1. бромна киселина (2007, 28 октомври). Изтеглено от ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N.W. (2001). Неорганична химия london-san diego: академична преса.
  3. Horst Dieter Foersterling, М. V. (1993). Бромна киселина / церий (4+): реакция и диспропорциониране на HBrO2, измерени в разтвор на сярна киселина при различни киселини. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. йодна киселина. (2013-2016). Изтеглено от molbase.com.
  5. Национален център за биотехнологична информация. (2017, 4 март). PubChem Compound Database; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Кинетика на диспропорционирането и pKa на бромовата киселина. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R.C. (2013). Енциклопедия на алкалните земни съединения. Оксфорд: Елфсиер.
  8. Кралско химическо дружество. (2015). Бромна киселина. Извлечено от chemspider.com.
  9. Stanley, A.A. (2000, 4 декември). Усъвършенствана демонстрация на неорганична химия.