- Fyzikálne a chemické vlastnosti
- aplikácia
- Zlúčeniny alkalických zemín
- Redukčné činidlo
- Belousov-Zhabotinskiho reakcia
- Referencie
Kyselina BROMITÝ je anorganická zlúčenina vzorca HBrO2. Uvedená kyselina je jednou z oxokyselinových brómových kyselín, kde sa nachádza v oxidačnom stave 3+. Soli tejto zlúčeniny sú známe ako bromity. Je to nestabilná zlúčenina, ktorú nebolo možné v laboratóriu izolovať.
Táto nestabilita, analogický s kyselinou jódu, je v dôsledku vznikajúceho reakcii (alebo disproporcií) na kyselinu bromnou a kyselina BROMIČNÝ nasledujúcim spôsobom: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Obrázok 1: Štruktúra kyseliny bromovodíkovej.
Kyselina brómová môže pôsobiť ako medziprodukt pri rôznych reakciách pri oxidácii hypobromitov (Ropp, 2013). Môže sa získať chemickými alebo elektrochemickými prostriedkami, keď sa hypobromit oxiduje na bromitový ión, napríklad:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Fyzikálne a chemické vlastnosti
Ako je uvedené vyššie, kyselina brómová je nestabilná zlúčenina, ktorá nebola izolovaná, takže jej fyzikálne a chemické vlastnosti sa získavajú, až na niektoré výnimky, teoreticky výpočtovými výpočtami (Národné centrum pre biotechnologické informácie, 2017).
Zlúčenina má molekulovú hmotnosť 112,91 g / mol, teplotu topenia 207,30 stupňov Celzia a teplotu varu 522,29 stupňov Celzia. Jeho rozpustnosť vo vode sa odhaduje na 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015).
Pri manipulácii s touto zlúčeninou neexistuje žiadne zaregistrované riziko, zistilo sa však, že ide o slabú kyselinu.
Kinetika disproporcionačnej reakcie brómu (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), bola študovaná vo fosfátovom pufri v rozsahu pH 5,9 - 8,0, pričom sa monitorovala optická absorbancia pri 294 nm pomocou zastaveného toku.
Závislosti boli 1 a 2, pokiaľ nie sú závislé. Reakcia sa študovala aj v acetátovom tlmivom roztoku, v rozsahu pH 3,9-5,6.
V rámci experimentálnej chyby sa nezistil žiadny dôkaz priamej reakcie medzi dvoma iónmi Br02. Táto štúdia poskytuje rýchlostné konštanty 39,1 ± 2,6 M -1 pre reakciu:
HBrO 2 + Bro 2 → hobra + br0 3 -
Rýchlostné konštanty 800 ± 100 M -1 pre reakciu:
2HBr0 2 → hobra + br0 3 - + H +
A rovnovážny kvocient pre reakciu 3,7 ± 0,9 X 10 -4 :
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Získanie experimentálnej pKa 3,43 pri iónovej sile 0,06 M a 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
aplikácia
Zlúčeniny alkalických zemín
Kyselina brómová alebo bromičitan sodný sa používa na výrobu bromičnanu berylia na základe reakcie:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BRO 2 + H 2 O
Bromity sú žltej farby v pevnom stave alebo vo vodných roztokoch. Táto zlúčenina sa priemyselne používa ako oxidačné činidlo na odvápňovanie škrobu pri zušľachťovaní textílií (Egon Wiberg, 2001).
Redukčné činidlo
Kyselina brómová alebo bromity sa môžu použiť na redukciu manganistanu iónov manganistom nasledujúcim spôsobom:
2MnO 4 - + Bro 2 - + 2OH - → Bro 3 - + 2MnO 4 2 + H 2 O
Čo je vhodné na prípravu roztokov mangánu (IV).
Belousov-Zhabotinskiho reakcia
Kyselina brómová pôsobí ako dôležitý medziprodukt pri reakcii Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), čo je mimoriadne vizuálne nápadná demonštrácia.
V tejto reakcii sa zmiešajú tri roztoky, aby sa vytvorila zelená farba, ktorá sa zmení na modrú, fialovú a červenú a potom sa zmení na zelenú a opakuje sa.
Tieto tri roztoky, ktoré sú zmiešané, sú nasledujúce: a 0,23 M KBrO 3 roztok, 0,31 M roztok kyseliny malónová s 0,059 M KBr a 0,019 M céru (IV), dusičnan amónny roztok a H 2 SO 4 2,7 M.
Počas prezentácie sa do roztoku zavedie malé množstvo indikátorového ferínu. Namiesto céru sa môžu použiť ióny mangánu. Celkovou reakciou BZ je oxidácia kyseliny malónovej katalyzovaná cériom bromičnanovými iónmi v zriedenej kyseline sírovej, ako je uvedené v nasledujúcej rovnici:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 Bro 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Mechanizmus tejto reakcie zahŕňa dva procesy. Proces A zahŕňa iónové a dvoj elektrónové prenosy, zatiaľ čo postup B zahŕňa radikály a prenos jedného elektrónu.
Koncentrácia bromidových iónov určuje, ktorý proces je dominantný. Proces A je dominantný, keď je koncentrácia bromidových iónov vysoká, zatiaľ čo postup B je dominantný, keď je koncentrácia bromidových iónov nízka.
Postup A je redukcia bromičnanových iónov bromidovými iónmi pri dvoch prenosoch elektrónov. Môže byť reprezentovaná touto čistou reakciou:
Bro 3 - + 5BR - + 6H + → 3BR 2 + 3H 2 O (2)
Toto nastane, keď sa zmiešajú roztoky A a B. Tento proces sa uskutočňuje pomocou nasledujúcich troch krokov:
Bro 3 - + Br - 2 H + → HBrO 2 + Hobro (3)
HBrO 2 + Br - + H + → 2 HOBr (4)
Hobro + Br - + H + → Br 2 + H 2 O (5)
Bróm vytvorený reakciou 5 reaguje s kyselinou malónovou, keď pomaly enolizuje, čo predstavuje nasledujúca rovnica:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H), 2 → BrCH (CO 2 H), 2 + br - + H (6)
Tieto reakcie slúžia na zníženie koncentrácie bromidových iónov v roztoku. To umožňuje, aby sa proces B stal dominantným. Celková reakcia postupu B predstavuje nasledujúcu rovnicu:
2BrO3 - + 12 H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Pozostáva z nasledujúcich krokov:
Bro 3 - + HBrO 2 + H + → 2BrO 2 • + H 2 O (8)
BrO 2 • + Ce 3+ + H + → HBrO 2 + Ce 4+ (9)
2 HBrO 2 → hobra + Bro 3 - + H + (10)
2 HOBr → HBrO 2 + Br - + H + (11)
Hobro + Br - + H + → Br 2 + H 2 O (12)
Kľúčové prvky tejto postupnosti zahŕňajú čistý výsledok rovnice 8 plus dvakrát rovnice 9, ako je uvedené nižšie:
2Ce 3+ + BRO 3+ HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Táto sekvencia produkuje kyselinu bromovodíkovú auto-katalyticky. Autokatalýza je podstatnou črtou tejto reakcie, ale nepokračuje, kým nie sú vyčerpané činidlá, pretože dochádza k deštrukcii HBr02 druhého rádu, ako je zrejmé z reakcie 10.
Reakcie 11 a 12 predstavujú disproporcionáciu kyseliny bromovodíkovej na kyselinu bromovodíkovú a Br2. Ióny céru a brómu oxidujú malónovú kyselinu za vzniku bromidových iónov. To spôsobuje zvýšenie koncentrácie bromidových iónov, čo reaktivuje proces A.
Farby v tejto reakcii sú tvorené hlavne oxidáciou a redukciou komplexov železo-cér.
Ferroín poskytuje dve z farieb pozorovaných pri tejto reakcii: Keď sa zvyšuje, oxiduje železo vo ferroíne z červeného železa (II) na modré železo (III). Cer (III) je bezfarebný a cer (IV) je žltý. Kombináciou céru (IV) a železa (III) je farba zelená.
Za správnych podmienok sa tento cyklus niekoľkokrát opakuje. Čistota skla je problémom, pretože oscilácie sú prerušené kontamináciou chloridovými iónmi (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Referencie
- kyselina brómová. (2007, 28. októbra). Zdroj: ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Anorganická chémia. london-san diego: akademická tlač.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Kyselina brómová / cér (4+): reakcia a disproporcionácia HBr02 meraná v roztoku kyseliny sírovej pri rôznych kyslostiach. Phys. Chem 97 (30), 7932 - 7938.
- kyselina jódová. (2013-2016). Zdroj: molbase.com.
- Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2017, 4. marca). PubChem Compound Database; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Kinetika disproporcionácie a pKa kyseliny brómovej. J. Phys. Chem., 98 (4), 1363-1367.
- Ropp, RC (2013). Encyklopédia zlúčenín alkalických zemín. Oxford: Elvesier.
- Kráľovská spoločnosť chémie. (2015). Kyselina brómová. Zdroj: chemspider.com.
- Stanley, AA (2000, 4. decembra). Zhrnutie oscilačnej reakcie pre pokročilú anorganickú chémiu.