Бромная кислота (HBrO2) свойства и использование



бромная кислота является неорганическим соединением формулы HBrO2. Указанная кислота является одной из бромокислотных кислот, где она находится со степенью окисления 3+. Соли этого соединения известны как бромит. Это нестабильное соединение, которое не может быть выделено в лаборатории.

Эта нестабильность, аналогичная йодовой кислоте, обусловлена ​​реакцией дисмутации (или диспропорционирования) с образованием гипобромной кислоты и бромной кислоты следующим образом: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Бромная кислота может выступать в качестве промежуточного звена в различных реакциях окисления гипобромитов (Ropp, 2013). Его можно получить химическими или электрохимическими способами, где гипобромит окисляется до иона бромита, например:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

индекс

  • 1 Физико-химические свойства
  • 2 использования
    • 2.1 Щелочноземельные соединения
    • 2.2 Восстановитель
    • 2.3 Реакция Белоусова-Жаботинского
  • 3 Ссылки

Физико-химические свойства

Как упомянуто выше, бромная кислота является нестабильным соединением, которое не было выделено, поэтому ее физические и химические свойства получены, за некоторыми исключениями, теоретически посредством вычислительных расчетов (Национальный центр биотехнологической информации, 2017).

Соединение имеет молекулярную массу 112,91 г / моль, температуру плавления 207,30 ° С и температуру кипения 522,29 ° С. Его растворимость в воде оценивается в 1 x 106 мг / л (Royal Society of Chemistry, 2015).

При обращении с этим соединением не зарегистрировано какого-либо риска, однако установлено, что оно является слабой кислотой..

Кинетика реакции диспропорционирования брома (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), была изучена в фосфатном буфере, в диапазоне рН 5,9-8,0, с контролем оптического поглощения при 294 нм, используя остановленный поток.

Зависимости [H+] и [Br (III)] были порядка 1 и 2 соответственно, где не было обнаружено зависимости от [Br-]. Реакцию также изучали в ацетатном буфере, в диапазоне рН от 3,9 до 5,6..

В пределах ошибки эксперимента не было обнаружено никаких свидетельств прямой реакции между двумя ионами BrO2. Это исследование дает константы скорости 39,1 ± 2,6 М-1  для реакции:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Константы скорости 800 ± 100 М-1 для реакции:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

И коэффициент равновесия 3,7 ± 0,9 X 10-4  для реакции:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Получение экспериментального значения pKa 3,43 при ионной силе 0,06 М и 25,0 ° С (R. B. Faria, 1994).

приложений

Щелочноземельные соединения

Бромную кислоту или бромид натрия используют для получения бромида бериллия в соответствии с реакцией:

Бе (ОН)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2О

Бромиты желтые в твердом состоянии или в водных растворах. Это соединение используется в промышленности в качестве агента удаления накипи окислительных крахмалов при рафинировании текстиля (Egon Wiberg, 2001).

Восстановитель

Бромная кислота или бромит могут быть использованы для восстановления перманганат-иона до манганата следующим образом:

2MnO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2MnO42- + H2О

Что удобно для приготовления растворов марганца (IV).

Реакция Белоусова-Жаботинского

Бромная кислота действует как важный промежуточный продукт в реакции Белоусова-Жаботинского (Stanley, 2000), что является чрезвычайно яркой демонстрацией.

В этой реакции три раствора смешиваются с образованием зеленого цвета, который становится синим, фиолетовым и красным, а затем возвращается к зеленому и повторяется.

Три раствора, которые смешаны следующие: решение KBrO3 0,23 М, 0,31 М раствор малоновой кислоты с 0,059 М KBr и 0,019 М раствор церия (IV) аммиачной селитры и Н2SW4 2.7M.

Во время презентации небольшое количество индикаторного ферроина вводится в раствор. Ионы марганца могут быть использованы вместо церия. Общая реакция B-Z представляет собой катализируемое церием окисление малоновой кислоты ионами бромата в разбавленной серной кислоте, как представлено в следующем уравнении:

3CH2 (СО2H)2 + 4 BrO3- → 4 руб.- + 9 СО2 + 6 ч2O (1)

Механизм этой реакции включает два процесса. Процесс A включает в себя ионы и переносы двух электронов, в то время как процесс B включает в себя радикалы и переносы электрона.

Концентрация бромид-ионов определяет, какой процесс является доминирующим. Процесс A является доминирующим, когда концентрация бромид-ионов высока, в то время как процесс B является доминирующим, когда концентрация бромид-ионы низкая.

Процесс А представляет собой восстановление бромат-ионов бромид-ионами при двух переносах электронов. Это может быть представлено этой чистой реакцией:

BrO3- + 5BR- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Это происходит, когда смешиваются растворы A и B. Этот процесс происходит в следующие три этапа:

BrO3- + бром- +2 ч+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + бром- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Бром, образованный в результате реакции 5, реагирует с малоновой кислотой, когда он медленно энолизируется, как представлено следующим уравнением:

бром2 + СН2 (СО2H)2 → BrCH (CO2H)2 + бром- + H (6)

Эти реакции работают, чтобы уменьшить концентрацию бромид-ионов в растворе. Это позволяет процессу B стать доминирующим. Общая реакция процесса B представлена ​​следующим уравнением:

2BrO3- + 12H+ + 10 Се3+ → Br2 + 10CE4+· 6H2O (7)

И состоит из следующих шагов:

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

BrO2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + ЕС4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + бром- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (12)

Ключевые элементы этой последовательности включают в себя чистый результат уравнения 8 плюс удвоенное уравнение 9, которое показано ниже:

2CE3+ + BrO3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + H2O + 2HBrO2 (13)

Эта последовательность вырабатывает бромированную кислоту автокаталитически. Автокатализ является важной особенностью этой реакции, но он не продолжается до тех пор, пока не истощатся реагенты, поскольку происходит разрушение HBrO2 второго порядка, как видно из реакции..

Реакции 11 и 12 представляют диспропорцию гипербромной кислоты к бромной кислоте и Br2. Ионы церия (IV) и брома окисляют малоновую кислоту с образованием ионов бромида. Это вызывает увеличение концентрации бромид-ионов, что реактивирует процесс А.

Цвета в этой реакции в основном образуются в результате окисления и восстановления комплексов железа и церия.

Ферроин дает два цвета, видимых в этой реакции: по мере увеличения [Се (IV)] он окисляет железо в ферроине от красного железа (II) до голубого железа (III). Церий (III) бесцветный, а церий (IV) желтый. Сочетание церия (IV) и железа (III) делает цвет зеленым.

При правильных условиях этот цикл будет повторяться несколько раз. Очистка стеклянной посуды является проблемой, потому что колебания прерываются загрязнением хлорид-ионами (Horst Dieter Foersterling, 1993).

ссылки

  1. бромная кислота (2007 г., 28 октября). Получено из ЧЕБИ: ebi.ac.uk.
  2. Эгон Виберг, Н. В. (2001). Неорганическая химия Лондон-Сан-Диего: академическая пресса.
  3. Хорст Дитер Ферстерлинг, М. В. (1993). Бромная кислота / церий (4+): реакция и диспропорционирование HBrO2, измеренные в растворе серной кислоты при различных кислотностях. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. йодная кислота. (2013-2016). Получено с molbase.com.
  5. Национальный центр биотехнологической информации. (2017, 4 марта). База данных PubChem Compound; CID = 165616.
  6. Б. Фариа, И. Р. (1994). Кинетика диспропорционирования и рКа бромовой кислоты. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R.C. (2013). Энциклопедия щелочноземельных соединений. Оксфорд: Эльвесье.
  8. Королевское химическое общество. (2015). Бромная кислота. Получено с chemspider.com.
  9. Стэнли, А. А. (2000, 4 декабря). Продвинутая Неорганическая Химия Демонстрация Резюме колебательная реакция.