Bromihappo (HBrO2) Ominaisuudet ja käyttö



bromihappo on epäorgaaninen yhdiste, jolla on HBr02-kaava. Mainittu happo on yksi bromihapon hapoista, joissa se löytyy hapettumistilasta 3+. Tämän yhdisteen suolat tunnetaan nimellä bromitos. Se on epästabiili yhdiste, jota ei voitu eristää laboratoriossa.

Tämä epodabiilisuus, joka on analoginen jodihapon kanssa, johtuu dismutaatioreaktiosta (tai epäsuhtaisuudesta) hypobromisen hapon ja bromihapon muodostamiseksi seuraavalla tavalla: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Bromihappo voi toimia välituotteena erilaisissa reaktioissa hypobromiittien hapetuksessa (Ropp, 2013). Se voidaan saada kemiallisilla tai sähkökemiallisilla keinoilla, joissa hypobromiitti hapetetaan bromin ioniksi, esimerkiksi:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl:

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

indeksi

  • 1 Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
  • 2 Käyttö
    • 2.1 Alkaliset maayhdisteet
    • 2.2 Pelkistävä aine
    • 2.3 Belousov-Zhabotinskin reaktio
  • 3 Viitteet

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kuten edellä mainittiin, bromihappo on epästabiili yhdiste, jota ei ole eristetty, joten sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet saadaan tietyin poikkeuksin teoreettisesti laskennallisten laskelmien avulla (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Yhdisteen molekyylipaino on 112,91 g / mol, sulamispiste 207,30 ° C ja kiehumispiste 522,29 ° C. Sen liukoisuus veteen arvioidaan olevan 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015).

Tämän yhdisteen käsittelyssä ei ole rekisteröity minkäänlaista riskiä, ​​mutta sen on todettu olevan heikko happo.

Bromin (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V): n disproportionaatioreaktion kinetiikkaa tutkittiin fosfaattipuskurissa, pH-alueella 5,9-8,0, tarkkailemalla optista absorbanssia 294 nm käyttäen pysäytettyä virtausta.

[H+] ja [Br (III)] olivat järjestyksessä 1 ja 2, joissa ei havaittu riippuvuutta [Br-]: stä. Reaktiota tutkittiin myös asetaattipuskurissa, pH-alueella 3,9 - 5,6.

Kokeellisen virheen sisällä ei havaittu todisteita kahden BrO2-ionin välisestä suorasta reaktiosta. Tässä tutkimuksessa saadaan nopeusvakioita 39,1 ± 2,6 M-1  reaktiota varten:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Nopeuden vakiot ovat 800 ± 100 M-1 reaktiota varten:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

Ja tasapainosuhde 3,7 ± 0,9 X 10-4  reaktiota varten:

HBr02H + + BrO2-

Kokeellisen pKa: n saaminen 3,43: lla ionivahvuudella 0,06 M ja 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

sovellukset

Alkaliset maayhdisteet

Bromihappoa tai natriumbromidia käytetään berylliumbromidin valmistukseen reaktion mukaisesti:

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2O

Bromitit ovat keltaisia ​​kiinteässä tilassa tai vesiliuoksissa. Tätä yhdistettä käytetään teollisesti oksidatiivisten tärkkelysten kalkinpoistoaineena tekstiilien jalostuksessa (Egon Wiberg, 2001).

Pelkistävä aine

Bromihappoa tai bromitia voidaan käyttää permanganaatti-ionin pelkistämiseen manganaatiksi seuraavalla tavalla:

2MnO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2MnO42- + H2O

Mikä on kätevä mangaani (IV) -liuosten valmistamiseksi.

Belousov-Zhabotinskin reaktio

Bromihappo toimii tärkeänä välituotteena Belousov-Zhabotinskin reaktiossa (Stanley, 2000), joka on erittäin visuaalisesti silmiinpistävä esittely.

Tässä reaktiossa sekoitetaan kolme ratkaisua vihreän värin muodostamiseksi, joka muuttuu siniseksi, violetiksi ja punaiseksi, ja palaa sitten vihreään ja toistaa.

Kolme liuosta, jotka sekoitetaan, ovat seuraavat: KBrO-liuos3 0,23 M, 0,31 M malonihappoliuos, jossa oli 0,059 M KBr ja 0,019 M cerium (IV) ammoniumnitraattiliuos ja H2SW4 2.7M.

Esityksen aikana liuokseen lisätään pieni määrä indikaattorin ferroiinia. Ceriumin sijasta voidaan käyttää mangaani-ioneja. Kokonaisreaktio B-Z on malonihapon ceriumkatalysoitu hapetus bromi- ioneilla laimealla rikkihapolla, kuten seuraavassa yhtälössä esitetään:

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

Tämän reaktion mekanismi käsittää kaksi prosessia. Prosessi A käsittää kahden elektronin ionit ja siirrot, kun taas prosessi B käsittää radikaalit ja elektronin siirrot.

Bromidi-ionien pitoisuus määrittää, mikä prosessi on määräävä. Prosessi A on määräävä, kun bromidi-ionien pitoisuus on korkea, kun taas prosessi B on määräävä, kun bromidi-ionien pitoisuus on alhainen.

Prosessi A on bromidi-ionien vähentäminen bromidi-ioneilla kahdessa elektroninsiirrossa. Se voidaan esittää tällä nettoreaktiolla:

BrO3- + 5br- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Tämä tapahtuu, kun A- ja B-liuokset on sekoitettu.

BrO3- + br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Reaktiosta 5 muodostettu bromi reagoi malonihapon kanssa, kun se on hitaasti enolysizejä, kuten seuraavassa yhtälössä esitetään:

br2 + CH2 (CO2H)2 → BrCH (CO2H)2 + br- + H (6)

Nämä reaktiot vähentävät bromidi-ionien pitoisuutta liuoksessa. Tämä mahdollistaa prosessin B muuttumisen hallitsevaksi. Prosessin B kokonaisreaktiota edustaa seuraava yhtälö:

2BrO3- + 12H+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10CE4+· 6H2O (7)

Ja se koostuu seuraavista vaiheista:

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

BrO2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + EY4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + br- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (12)

Tämän sekvenssin keskeiset elementit sisältävät yhtälön 8 nettotuloksen ja kaksinkertaisen yhtälön 9, joka esitetään alla:

2C-E3+ + BrO3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + H2O + 2HBrO2 (13)

Tämä sekvenssi tuottaa bromattua happoa autokatalyyttisesti. Autokatalyysi on olennainen piirre tässä reaktiossa, mutta se ei jatku, ennen kuin reagenssit ovat tyhjentyneet, koska HBrO2: n toisessa järjestyksessä tuhoutuu, kuten reaktiossa nähdään..

Reaktiot 11 ja 12 edustavat hyperbromihapon ja bromihapon ja Br2: n epäsuhdetta. Cerium (IV) -ionit ja bromi hapettavat malonihapon bromidioniksi. Tämä aiheuttaa bromidi-ionien pitoisuuden kasvun, joka aktivoi prosessin A uudelleen.

Tämän reaktion värit muodostuvat pääasiassa rauta- ja seriumkompleksien hapetuksesta ja pelkistämisestä.

Ferroiini saa aikaan kaksi tässä reaktiossa havaittua väriä: kun [Ce (IV)] kasvaa, se hapettaa raudan ferrosiin punaisesta rautasta (II) siniseksi rautaksi (III). Cerium (III) on väritön ja cerium (IV) on keltainen. Seriumin (IV) ja raudan (III) yhdistelmä tekee väristä vihreän.

Oikeissa olosuhteissa tätä jaksoa toistetaan useita kertoja. Lasiesineiden puhdistus on huolestuttava, koska värähtelyt keskeytyvät kloridi-ionien saastumisella (Horst Dieter Foersterling, 1993).

viittaukset

  1. bromihappo (2007, 28. lokakuuta). Haettu osoitteesta ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Epäorgaaninen kemia london-san diego: akateeminen lehdistö.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromihappo / cerium (4+): reaktio ja HBrO2-disproportionaatio, joka mitataan rikkihappoliuoksessa eri happamuussuhteissa. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. jodihappo. (2013-2016). Haettu molbase.comista.
  5. Kansallinen bioteknologian tiedotuskeskus. (2017, maaliskuu 4). PubChem-yhdistelmätietokanta; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Bromihapon disproportionaation kinetiikka ja pKa. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363 - 1367. 
  7. Ropp, R. C. (2013). Alkaalisten maayhdisteiden Encyclopedia. Oxford: Elvesier.
  8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromihappo. Haettu osoitteesta chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (2000, 4. joulukuuta). Kehittynyt epäorgaanisen kemian esittelyn yhteenveto värähtelevä reaktio.