Bromsäure (HBrO2) Eigenschaften und Verwendungen

Die Bromige Säure ist eine anorganische Verbindung der HBrO2-Formel. Die Säure ist eine der Bromoxysäuren, wo sie mit der Oxidationsstufe 3+ gefunden wird. Die Salze dieser Verbindung sind als Bromitos bekannt. Es ist eine instabile Verbindung, die im Labor nicht isoliert werden konnte.

Diese Instabilität, die analog zu Jodhaltig Säure, ist aufgrund einer Disproportionierungsreaktion (oder Disproportionierung) Hypobromsäure und Bromwasserstoffsäure zu bilden, wie folgt: 2HBrO₂ → HBrO + HBrO_3.

Bromsäure kann als Zwischenprodukt in verschiedenen Reaktionen bei der Oxidation von Hypobromiten fungieren (Ropp, 2013). Es kann durch chemische oder elektrochemische Mittel erhalten werden, wobei das Hypobromit zum Bromitionion oxidiert wird, wie:

HBrO + HClO → HBrO₂ + HCl

HBrO + H₂O + 2e^- → HBrO₂ + H₂

Index

• 1 Physikalische und chemische Eigenschaften
• 2 verwendet
  • 2.1 Erdalkaliverbindungen
  • 2.2 Reduktionsmittel
  • 2.3 Reaktion von Belousov-Zhabotinski
• 3 Referenzen

Physikalische und chemische Eigenschaften

Wie oben erwähnt, ist bromige Säure eine instabile Verbindung, die nicht isoliert ist, so dass seine physikalischen und chemischen Eigenschaften erhalten werden, mit einigen Ausnahmen, theoretisch durch rechnerische Berechnungen (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Die Verbindung hat ein Molekulargewicht von 112,91 g / mol, einen Schmelzpunkt von 207,30 Grad und einen Siedepunkt von 522,29 Grad Celsius. Seine Löslichkeit in Wasser wird auf 1 x 106 mg / l geschätzt (Royal Society of Chemistry, 2015).

Bei der Handhabung dieser Verbindung wurde keine Art von Risiko registriert, jedoch wurde festgestellt, dass es eine schwache Säure ist.

Die Kinetik der Reaktion von Disproportionierung von Brom (III) 2Br (III) → Br (1) Br (V) wurde in Phosphatpuffer im pH-Bereich von 5,9 bis 8,0 untersucht, indem die optische Extinktion bei Überwachung 294 nm mit gestopptem Fluss.

Die Abhängigkeiten von [H⁺] und [Br (III)] lagen in der Reihenfolge 1 bzw. 2, wobei keine Abhängigkeit von [Br-] gefunden wurde. Die Reaktion wurde auch in Acetatpuffer im pH-Bereich von 3,9-5,6 untersucht.

Innerhalb des experimentellen Fehlers wurde keine direkte Reaktion zwischen zwei BroO2-Ionen gefunden. Diese Studie liefert Geschwindigkeitskonstanten 39,1 ± 2,6 M^-1 für die Reaktion:

HBrO₂ + BrO₂→ HOBr + Br0₃^-

Geschwindigkeitskonstanten von 800 ± 100 M^-1 für die Reaktion:

2HBr0₂ → HOBr + Br0₃^- + H⁺

Und ein Gleichgewichtsverhältnis von 3,7 ± 0,9 X 10^-4 für die Reaktion:

HBr02 ⇌ H + + BrO₂^-

Erhalten eines experimentellen pKa von 3,43 bei einer Ionenstärke von 0,06 M und 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Verwendet

Erdalkaliverbindungen

Die Bromsäure oder Natriumbromid wird zur Herstellung von Berylliumbromid gemäß der Reaktion verwendet:

Sei (OH)₂ + HBrO₂ → Be (OH) BrO₂ + H₂O

Die Bromitosind im festen Zustand oder in wässrigen Lösungen gelb. Diese Verbindung wird industriell als Entkalkungsmittel für oxidative Stärken in der Textilveredelung eingesetzt (Egon Wiberg, 2001).

Reduktionsmittel

Die Bromsäure oder Bromitos können verwendet werden, um das Permanganation zu Manganat auf folgende Weise zu reduzieren:

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

Was ist praktisch für die Herstellung von Mangan (IV) -Lösungen.

Belousov-Zhabotinski-Reaktion

Die bromige Säure wirkt als wichtiger Vermittler in Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), die eine optisch auffällige Demonstration Ende ist.

In dieser Reaktion werden drei Lösungen gemischt, um eine grüne Farbe zu bilden, die blau, lila und rot wird und dann zu grün zurückkehrt und sich wiederholt.

Die drei Lösungen, die gemischt werden, sind folgende: eine Lösung von KBrO₃ 0,23 M, eine Lösung von 0,31 M Malonsäure mit 0,059 M KBr und 0,019 M Cer (IV) ammoniumnitratlösung und H₂SO₄ 2,7 Millionen.

Während der Präsentation wird eine kleine Menge des Indikators Ferroin in die Lösung eingeführt. Manganionen können anstelle von Cer verwendet werden. Die Gesamtreaktion B-Z ist die Oxidation Cer Malonsäure katalysiert, Bromat Ionen in verdünnten Schwefelsäure, wie in der folgenden Gleichung gezeigt:

3CH₂ (CO₂H)₂ + 4 BrO₃^- → 4 Br^- + 9 CO₂ + 6 Stunden₂O (1)

Der Mechanismus dieser Reaktion beinhaltet zwei Prozesse. Prozess A beinhaltet Ionen und Übertragungen von zwei Elektronen, während Prozess B Radikale und Übertragungen eines Elektrons beinhaltet.

Die Konzentration von Bromidionen bestimmt, welcher Prozess dominant ist. Prozess A ist dominant, wenn die Konzentration von Bromidionen hoch ist, während Prozess B dominant ist, wenn die Konzentration von Bromidionen niedrig ist.

Verfahren A ist die Reduktion von Bromationen durch Bromidionen in zwei Elektronentransfers. Es kann durch diese Netto-Reaktion dargestellt werden:

Bro₃^- + 5Br^- + 6H⁺ → 3Br₂ + 3H₂O (2)

Dies tritt auf, wenn die Lösungen A und B gemischt werden.Dieser Prozess wird in den folgenden drei Schritten ausgeführt:

Bro₃^- + Br^- +2 H⁺ → HBrO₂ + HOBr (3)

HBrO₂ + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- + H⁺ → Br₂ + H₂O (5)

Das aus Reaktion 5 erzeugte Brom reagiert mit Malonsäure, wenn es langsam enolisiert, wie durch die folgende Gleichung dargestellt:

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

Diese Reaktionen arbeiten, um die Konzentration von Bromidionen in der Lösung zu reduzieren. Dies ermöglicht, dass der Prozess B dominant wird. Die Gesamtreaktion von Prozess B wird durch die folgende Gleichung dargestellt:

2BrO3^- + 12 Stunden⁺ + 10 Ce³⁺ → Br₂ + 10Ce⁴⁺· 6 Stunden₂O (7)

Und es besteht aus den folgenden Schritten:

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)

Die Schlüsselelemente dieser Sequenz umfassen das Nettoergebnis von Gleichung 8 plus das Doppelte der Gleichung 9, die nachstehend gezeigt ist:

2e³⁺ + BrO₃ - + HBrO₂ + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H₂O + 2HBrO₂ (13)

Diese Sequenz erzeugt bromierte Säure autokatalytisch. Die Autokatalyse ist ein wesentliches Merkmal dieser Reaktion, sie setzt sich jedoch erst fort, wenn die Reagentien aufgebraucht sind, da HBrO2 in zweiter Linie zerstört wird, wie aus der Reaktion hervorgeht.

Die Reaktionen 11 und 12 repräsentieren das Disproportion von hyperbromiger Säure zu Bromsäure und Br2. Cer (IV) -Ionen und Brom oxidieren Malonsäure zu Bromidionen. Dies verursacht eine Zunahme der Konzentration von Bromidionen, was den Prozess A reaktiviert.

Die Farben in dieser Reaktion werden hauptsächlich durch die Oxidation und Reduktion von Eisen- und Ceriumkomplexen gebildet.

Ferroin liefert zwei der Farben, die bei dieser Reaktion beobachtet werden: Wenn [Ce (IV)] zunimmt, oxidiert es das Eisen in Ferroin von rotem Eisen (II) zu blauem Eisen (III). Das Cer (III) ist farblos und das Cer (IV) ist gelb. Die Kombination von Cer (IV) und Eisen (III) macht die Farbe grün.

Unter den richtigen Bedingungen wird dieser Zyklus mehrmals wiederholt. Die Reinigung von Glaswaren ist bedenklich, da die Schwingungen durch Kontamination mit Chloridionen unterbrochen werden (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referenzen

1. Bromige Säure (2007, 28. Oktober). Von ChEBI abgerufen: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. (2001). Anorganische Chemie London-San Diego: akademische Presse.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromigsäure / Cer (4+): Reaktion und HBrO2-Disproportionierung gemessen in Schwefelsäurelösung bei unterschiedlichen Aciditäten. Phys. Chem. 97 (30), 7932-7938.
4. Iodsäure. (2013-2016). Von molbase.com abgerufen.
5. Nationales Zentrum für Biotechnologie Information. (2017, 4. März). PubChem Compound-Datenbank; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994). Kinetik der Disproportionierung und pKa von Bromige Säure. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
7. Ropp, R. C. (2013). Enzyklopädie der Erdalkalimetalle. Oxford: Elvesier.
8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromige Säure. Von chemspider.com abgerufen.
9. Stanley, A. A. (2000, 4. Dezember). Advanced Inorganic Chemistry Demonstration Zusammenfassung oszillierenden Reaktion.