Bromsyra (HBrO2) fysikaliska och kemiska egenskaper och användningar

De bromsyra Det är en oorganisk förening med formeln HBrO2. Nämnda syra är en av oxacidbromsyrorna där den finns i ett 3+ oxidationstillstånd. Salterna av denna förening är kända som bromiter. Det är en instabil förening som inte kunde isoleras i laboratoriet.

Denna instabilitet, analog med jodsyra, beror på en dismutationsreaktion (eller disproportion) för att bilda hypobrom syra och bromsyra enligt följande: 2HBrO_två → HBrO + HBrO_3.

Bromsyra kan fungera som mellanprodukt i olika reaktioner vid oxidation av hypobromiter (Ropp, 2013). Det kan erhållas med kemiska eller elektrokemiska metoder där hypobromiten oxideras till bromitjonen, såsom:

HBrO + HClO → HBrO_två + HCl

HBrO + H_tvåO + 2e^- → HBrO_två + H_två

Artikelindex

• 1 Fysikaliska och kemiska egenskaper
• 2 användningsområden
  • 2.1 Jordföreningar
  • 2.2 Reduktionsmedel
  • 2.3 Belousov-Zhabotinski-reaktion
• 3 Referenser

Fysiska och kemiska egenskaper

Som nämnts ovan är bromsyra en instabil förening som inte har isolerats, så dess fysiska och kemiska egenskaper erhålls, med vissa undantag, teoretiskt genom beräkningar (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Föreningen har en molekylvikt på 112,91 g / mol, en smältpunkt på 207,30 grader Celsius och en kokpunkt på 522,29 Celsius grader. Dess löslighet i vatten beräknas vara 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Det finns ingen registrerad risk vid hanteringen av denna förening, men det har visat sig att den är en svag syra..

Kinetiken för brom (III) -proportioneringsreaktionen, 2Br (III) → Br (1) + Br (V), studerades i fosfatbuffert, i pH-intervallet 5,9-8,0, varvid den optiska absorbansen övervakades vid 294 nm med användning av stopp flöde.

Beroenden hos [H⁺] och [Br (III)] var av ordning 1 respektive 2, där inget beroende av [Br-] hittades. Reaktionen studerades också i acetatbuffert i pH-området 3,9 - 5,6.

Inom experimentfelet hittades inga bevis för en direkt reaktion mellan två BrO2-joner. Denna studie ger hastighetskonstanter 39,1 ± 2,6 M^-1  för reaktionen:

HBrO_två + BrO_två→ HOBr + Br0₃^-

800 ± 100 M hastighetskonstanter^-1 för reaktionen:

2HBr0_två → HOBr + Br0₃^- + H⁺

Och en jämviktskvotient på 3,7 ± 0,9 X 10^-4  för reaktionen:

HBr02 'H + + BrO_två^-

Erhållande av ett experimentellt pKa av 3,43 vid en jonstyrka av 0,06 M och 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Applikationer

Jordalkaliska föreningar

Bromsyra eller natriumbromit används för att producera berylliumbromit baserat på reaktionen:

Be (OH)_två + HBrO_två → Var (OH) BrO_två + H_tvåELLER

Bromiter har gula färger i fast tillstånd eller i vattenlösningar. Denna förening används industriellt som ett oxidativt avkalkningsmedel för stärkelse vid förfining av textilier (Egon Wiberg, 2001).

Reduktionsmedel

Bromsyra eller bromiter kan användas för att reducera permanganatjonen till manganat enligt följande:

2MnO₄^- + BrO_två^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^två- + H_tvåELLER

Vad är lämpligt för framställning av manganlösningar (IV).

Belousov-Zhabotinski-reaktion

Bromsyra fungerar som en viktig mellanprodukt i Belousov-Zhabotinski-reaktionen (Stanley, 2000), vilket är en extremt visuellt slående demonstration..

I denna reaktion blandas tre lösningar för att bilda en grön färg som blir blå, lila och röd och sedan återgår till grön och upprepas.

De tre lösningarna som blandas är följande: en KBrO-lösning₃ 0,23 M, en 0,31 M malonsyralösning med 0,059 M KBr och en 0,019 M cerium (IV) ammoniumnitratlösning och H_tvåSW₄ 2,7M.

Under presentationen införs en liten mängd av indikatorn ferroin i lösningen. Manganjoner kan användas istället för cerium. Den totala B-Z-reaktionen är den ceriumkatalyserade oxidationen av malonsyra av bromatjoner i utspädd svavelsyra såsom presenteras i följande ekvation:

3CH_två (CO_tvåH)_två + 4 BrO₃^- → 4 Br^- + 9 CO_två + 6 timmar_tvåO (1)

Mekanismen för denna reaktion involverar två processer. Process A involverar joner och överföringar av två elektroner, medan process B involverar radikaler och överföringar av en elektron..

Bromidjonkoncentrationen avgör vilken process som är dominerande. Process A är dominerande när bromidjonkoncentrationen är hög, medan process B är dominerande när bromidjonkoncentrationen är låg..

Process A är reduktionen av bromatjoner med bromidjoner i två elektronöverföringar. Det kan representeras av denna nätreaktion:

BrO₃^- + 5Br^- + 6H⁺ → 3Br_två + 3H_tvåEller (2)

Detta inträffar när lösningar A och B. blandas. Denna process sker genom följande tre steg:

BrO₃^- + Br^- +2 timmar⁺ → HBrO_två + HOBr (3)

HBrO_två + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ → Br_två + H_tvåEller (5)

Brom som skapas från reaktion 5 reagerar med malonsyra när den långsamt upplöses, vilket representeras av följande ekvation:

Br_två + CH_två (CO_tvåH)_två → BrCH (CO_tvåH)_två + Br^- + H (6)

Dessa reaktioner arbetar för att minska koncentrationen av bromidjoner i lösningen. Detta gör att process B kan bli dominerande. Den totala reaktionen för process B representeras av följande ekvation:

2BrO3^- + 12H⁺ + 10 Ce³⁺ → Br_två + 10Ce⁴⁺6H_tvåELLER (7)

Och den består av följande steg:

BrO₃ ^- + HBrO_två + H⁺ → 2BrO_två • + H_tvåELLER (8)

BrO_två • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO_två + EG⁴⁺ (9)

2 HBrO_två → HOBr + BrO₃ ^- + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO_två + Br^- + H⁺ (elva)

HOBr + Br^- + H⁺ → Br_två + H_tvåO (12)

Nyckelelementen i denna sekvens inkluderar nettoresultatet av ekvation 8 plus två gånger ekvation 9, som visas nedan:

2Ce³⁺ + BrO₃ - + HBrO_två + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H_tvåO + 2HBrO_två (13)

Denna sekvens producerar bromsyra autokatalytiskt. Autokatalys är ett väsentligt inslag i denna reaktion, men den fortsätter inte förrän reaktanterna är uttömda, eftersom det finns en andra ordning förstörelse av HBrO2, vilket ses i reaktion 10.

Reaktionerna 11 och 12 representerar oproportioneringen av hyperbromsyra till bromsyra och Br2. Cerium (IV) joner och brom oxiderar malonsyra för att bilda bromidjoner. Detta orsakar en ökning av koncentrationen av bromidjoner, som återaktiverar process A..

Färgerna i denna reaktion bildas främst av oxidation och reduktion av järn-ceriumkomplex..

Ferroin ger två av de färger som ses i denna reaktion: När [Ce (IV)] ökar oxiderar det järnet i ferroin från rött järn (II) till blått järn (III). Cerium (III) är färglöst och cerium (IV) är gult. Kombinationen av cerium (IV) och järn (III) gör färgen grön.

Under rätt förhållanden upprepas denna cykel flera gånger. Renhet av glas är ett problem eftersom svängningar avbryts av förorening av kloridjoner (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referenser

1. bromsyra. (2007, 28 oktober). Hämtad från ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Oorganisk kemi. london-san diego: akademisk press.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromsyra / cerium (4+): reaktion och HBrO2-disproportionering mätt i svavelsyralösning vid olika surheter. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. jodsyra. (2013-2016). Hämtad från molbase.com.
5. Nationellt centrum för bioteknikinformation. (2017, 4 mars). PubChem Compound Database; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994). Kinetik för oproportionering och pKa av bromsyra. 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). Bromsyra. Hämtad från chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4 december). Avancerad oorganisk kemisk demonstration Sammanfattning oscillerande reaktion.