Vlastnosti kyseliny bromové (HBrO2) a jejich použití

bromová kyselina je anorganická sloučenina vzorce HBr02. Uvedená kyselina je jednou z kyselin oxacidových bromů, kde se nachází s oxidačním stavem 3+. Soli této sloučeniny jsou známé jako bromitos. Je to nestabilní sloučenina, kterou nelze izolovat v laboratoři.

Tato nestabilita, analogická s kyselinou jodovou, je způsobena dismutační reakcí (nebo disproporcionací) za vzniku kyseliny bromovodíkové a kyseliny bromové následujícím způsobem: 2HBrO₂ → HBrO + HBrO_3.

Bromová kyselina může působit jako meziprodukt v různých reakcích v oxidaci hypobromitů (Ropp, 2013). Může být získána chemickými nebo elektrochemickými prostředky, kde je brombromit oxidován na bromitový iont, například:

HBrO + HClO → HBrO₂ + HC1

HBrO + H₂O + 2e^- → HBrO₂ + H₂

Index

• 1 Fyzikální a chemické vlastnosti
• 2 Použití
  • 2.1 Sloučeniny alkalických zemin
  • 2.2 Redukční činidlo
  • 2.3 Reakce Belousova-Zhabotinského
• 3 Odkazy

Fyzikální a chemické vlastnosti

Jak bylo uvedeno výše, kyselina bromová je nestabilní sloučenina, která nebyla izolována, takže její fyzikální a chemické vlastnosti jsou s určitými výjimkami získány teoreticky výpočtovými výpočty (Národní centrum pro biotechnologické informace, 2017)..

Sloučenina má molekulovou hmotnost 112,91 g / mol, bod tání 207,30 ° C a teplotu varu 522,29 ° C. Jeho rozpustnost ve vodě se odhaduje na 1 x 106 mg / l (Královská chemická společnost, 2015).

Při manipulaci s touto sloučeninou nebyl zaznamenán žádný typ rizika, nicméně bylo zjištěno, že je slabou kyselinou.

Kinetika disproporcionační reakce bromu (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) byla studována ve fosfátovém pufru, v rozmezí pH 5,9-8,0, monitorováním optické absorbance při 294 nm za použití zastaveného průtoku.

Závislosti [H⁺] a [Br (III)] byly řádově 1 a 2, kde nebyla nalezena závislost na [Br-]. Reakce byla také studována v acetátovém pufru v rozmezí pH 3,9 - 5,6.

V rámci experimentální chyby nebyl nalezen žádný důkaz pro přímou reakci mezi dvěma BrO2-ionty. Tato studie poskytuje rychlostní konstanty 39,1 ± 2,6 M^-1  pro reakci:

HBrO₂ + BrO₂→ HOBr + Br0₃^-

Rychlostní konstanty 800 ± 100 M^-1 pro reakci:

2HBr0₂ → HOBr + Br0₃^- + H⁺

A rovnovážný kvocient 3,7 ± 0,9 X 10^-4  pro reakci:

HBr02 'H + + BrO₂^-

Získání experimentální pKa 3,43 při iontové síle 0,06 M a 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Použití

Sloučeniny alkalických zemin

Kyselina bromová nebo bromid sodný se používá k výrobě bromidu berylnatého podle reakce:

Be (OH)₂ + HBrO₂ → Be (OH) BrO₂ + H₂O

Bromity jsou žluté v pevném stavu nebo ve vodných roztocích. Tato sloučenina se používá průmyslově jako prostředek odstraňování okují oxidačních škrobů při zušlechťování textilií (Egon Wiberg, 2001)..

Redukční činidlo

Kyselina bromová nebo bromitos mohou být použity k redukci manganistanu na manganat následujícím způsobem:

2MnO₄^- + BrO₂^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^2- + H₂O

Co je vhodné pro přípravu roztoků manganu (IV).

Reakce Belousova-Zhabotinského

Kyselina bromová působí jako důležitý meziprodukt v reakci Belousova-Zhabotinského (Stanley, 2000), což je mimořádně vizuálně nápadná demonstrace.

V této reakci se smísí tři roztoky za vzniku zelené barvy, která se změní na modrou, fialovou a červenou, a poté se vrátí na zelenou a opakuje se.

Tři smíšené roztoky jsou následující: roztok KBrO₃ 0,23 M, 0,31 M roztok kyseliny malonové s 0,059 M KBr a 0,019 M roztokem dusičnanu amonného (IV) a H₂SO₄ 2,7 M.

Během prezentace se do roztoku zavede malé množství indikátoru ferosinu. Namísto céru mohou být použity ionty manganu. Celkovou reakcí B-Z je oxidace kyseliny malonové katalyzovaná cerem bromovými ionty ve zředěné kyselině sírové, jak je uvedeno v následující rovnici:

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

Mechanismus této reakce zahrnuje dva procesy. Proces A zahrnuje ionty a přenosy dvou elektronů, zatímco proces B zahrnuje radikály a přenos elektronů.

Koncentrace bromidových iontů určuje, který proces je dominantní. Proces A je dominantní, když je koncentrace bromidových iontů vysoká, zatímco proces B je dominantní, když je koncentrace bromidových iontů nízká..

Způsob A je redukce bromátových iontů bromidovými ionty ve dvou elektronových transferech. To může být reprezentováno touto čistou reakcí:

BrO₃^- + 5Br^- + 6H⁺ → 3Br₂ + 3H₂O (2)

K tomu dochází při smíšené řešení A a B. Tento proces probíhá prostřednictvím následujících tří kroků:

BrO₃^- + Br^- +2 H⁺ → HBrO₂ + HOBr (3)

HBrO₂ + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ → Br₂ + H₂O (5)

Brom vytvořený z reakce 5 reaguje s kyselinou malonovou, protože se pomalu enolyzuje, jak je znázorněno v následující rovnici:

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

Tyto reakce snižují koncentraci bromidových iontů v roztoku. To umožňuje, aby se proces B stal dominantním. Celková reakce procesu B je reprezentována následující rovnicí:

2Br03^- + 12H⁺ + 10 Ce³⁺ → Br₂ + 10Ce⁴⁺6H₂O (7)

Skládá se z následujících kroků:

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)

Klíčové prvky této sekvence zahrnují čistý výsledek rovnice 8 plus dvojnásobek rovnice 9, která je zobrazena níže:

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

Tato sekvence produkuje bromovanou kyselinu autokatalyticky. Základním rysem této reakce je autokatalýza, která však pokračuje až do vyčerpání reakčních činidel, protože dochází k destrukci druhého řádu HBr02, jak je vidět v reakci..

Reakce 11 a 12 představují disproporci hyperbromové kyseliny k bromové kyselině a Br2. Ióny ceru a bromu oxidují kyselinu malonovou za vzniku bromidových iontů. To způsobuje zvýšení koncentrace bromidových iontů, které reaktivují proces A.

Barvy v této reakci vznikají hlavně oxidací a redukcí komplexů železa a ceru.

Ferroin poskytuje dvě barvy viděné v této reakci: jak [Ce (IV)] se zvětší, to oxiduje železo v ferroin od červeného železa (II) k modrému železu (III). Cer (III) je bezbarvý a cer (IV) je žlutý. Kombinace ceru (IV) a železa (III) činí barvu zelenou.

Za správných podmínek bude tento cyklus několikrát opakován. Čištění skleněných výrobků je znepokojující, protože oscilace jsou přerušeny kontaminací chloridovými ionty (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Odkazy

1. bromová kyselina (2007, 28. října). Zdroj: ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Anorganická chemie london-san diego: akademický tisk.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromová kyselina / cer (4+): reakce a disproporcionace HBr02 měřená v roztoku kyseliny sírové při různých kyselinách. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. jodová kyselina. (2013–2016). Získáno z molbase.com.
5. Národní centrum pro biotechnologické informace. (2017, 4. března). PubChem Compound Database; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994). Kinetika disproporcionace a pKa kyseliny bromité. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
7. Ropp, R. C. (2013). Encyklopedie sloučenin alkalických zemin. Oxford: Elvesier.
8. Královská chemická společnost. (2015). Bromová kyselina. Zdroj: chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4. prosince). Demonstrace pokročilé anorganické chemie Souhrnná oscilační reakce.