Βρωμικό οξύ (HBrO2) Ιδιότητες και χρήσεις



Το βρωμιούχου οξέος είναι μια ανόργανη ένωση του τύπου HBrO2. Το εν λόγω οξύ είναι ένα από τα οξέα βρωμιούχου οξυγόνου όπου βρίσκεται με την κατάσταση οξείδωσης 3+. Τα άλατα αυτής της ένωσης είναι γνωστά ως βρωμίτο. Είναι μια ασταθής ένωση που δεν μπορεί να απομονωθεί στο εργαστήριο.

Αυτή η αστάθεια, ανάλογο με iodous οξύ, οφείλεται σε μια αντίδραση δυσαναλογοποίησης (ή ασύμμετρα) για να σχηματίσει υποβρωμιώδες οξύ και υδροβρωμικό οξύ ως εξής: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Το βρωμικό οξύ μπορεί να δρα ως ενδιάμεσο σε διαφορετικές αντιδράσεις στην οξείδωση των υποβρωμιτών (Ropp, 2013). Μπορεί να ληφθεί με χημικά ή ηλεκτροχημικά μέσα όπου ο υποβρωμίτης οξειδώνεται στο ιόν βρωμίου, για παράδειγμα:

HBrO + HClO → HBrO2 + ΗΟΙ

HBrO + Η2O + 2e- → HBrO2 + H2

Ευρετήριο

  • 1 Φυσικές και χημικές ιδιότητες
  • 2 Χρήσεις
    • 2.1 Αλκαλικές ενώσεις γαιών
    • 2.2 Μέσο μείωσης
    • 2.3 Αντίδραση του Belousov-Zhabotinski
  • 3 Αναφορές

Φυσικές και χημικές ιδιότητες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, βρωμιώδους οξύ είναι ένα ασταθές ένωση η οποία δεν απομονώνεται, έτσι ώστε να λαμβάνονται φυσικές και χημικές του ιδιότητες, με ορισμένες εξαιρέσεις, θεωρητικά από υπολογιστική υπολογισμούς (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Η ένωση έχει ένα μοριακό βάρος 112,91 g / mol, ένα σημείο τήξης 207,30 μοίρες και ένα σημείο βρασμού 522,29 βαθμούς Κελσίου. Η διαλυτότητά του στο νερό υπολογίζεται να είναι 1 χ 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Κανένας τύπος κινδύνου δεν έχει καταγραφεί στον χειρισμό αυτής της ένωσης, ωστόσο, έχει βρεθεί ότι είναι ασθενές οξύ.

Η κινητική της αντίδρασης της δυσαναλογοποίησης βρωμίου (III) 2Br (III) → Br (1) Br (V) μελετήθηκε σε φωσφορικό ρυθμιστικό στην περιοχή ρΗ 5,9 έως 8,0 της, με παρακολούθηση της οπτικής απορρόφησης σε 294 nm χρησιμοποιώντας διακοπτόμενης ροής.

Οι εξαρτήσεις του [Η+] και [Br (III)] ήταν της τάξης 1 και 2 αντίστοιχα, όπου δεν βρέθηκε εξάρτηση από [Br-]. Η αντίδραση μελετήθηκε επίσης σε οξικό ρυθμιστικό διάλυμα, σε περιοχή ρΗ 3,9-5,6.

Εντός του πειραματικού λάθους, δεν βρέθηκαν στοιχεία για άμεση αντίδραση μεταξύ δύο ιόντων ΒΓΟ2. Αυτή η μελέτη παρέχει σταθερές ταχύτητας 39,1 ± 2,6 M-1  για την αντίδραση:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Σταθερές ταχύτητας 800 ± 100 Μ-1 για την αντίδραση:

2HBrO2 → HOBr + Br03- + H+

Και ένα πηλίκο ισορροπίας 3,7 ± 0,9 Χ 10-4  για την αντίδραση:

HBr02 + Η + + ΒγΟ2-

Απόκτηση πειραματικού ρΚ3 3,43 σε ιοντική ισχύ 0,06 Μ και 25,0 ° C (R. Β. Faria, 1994).

Χρησιμοποιεί

Αλκαλικές ενώσεις γαιών

Το βρωμικό οξύ ή το βρωμιούχο νάτριο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βρωμιούχου βηρυλλίου σύμφωνα με την αντίδραση:

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2Ο

Τα βρωμίτα είναι κίτρινα σε στερεά κατάσταση ή σε υδατικά διαλύματα. Αυτή η ένωση χρησιμοποιείται βιομηχανικά ως παράγοντας αφαλάτωσης οξειδωτικών αμύλων στη βελτίωση των υφασμάτων (Egon Wiberg, 2001).

Αναγωγικός παράγοντας

Το βρωμικό οξύ ή βρωμίτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μειώσει το υπερμαγγανικό ιόν προς το μαγγάνιο με τον ακόλουθο τρόπο:

2MnO4- + BrO2- + 2ΟΗ-→ BrO3- + 2MnO42- + H2Ο

Τι είναι βολικό για την παρασκευή διαλυμάτων μαγγανίου (IV).

Αντιδράσεις Belousov-Zhabotinski

Το βρωμικό οξύ δρα ως σημαντικό ενδιάμεσο στην αντίδραση του Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), που είναι μια εξαιρετικά οπτική εντυπωσιακή επίδειξη.

Σε αυτή την αντίδραση αναμιγνύονται τρία διαλύματα για να σχηματίσουν ένα πράσινο χρώμα, το οποίο γίνεται μπλε, πορφυρό και κόκκινο και στη συνέχεια επιστρέφει στο πράσινο και επαναλαμβάνει.

Τα τρία διαλύματα που αναμιγνύονται είναι τα εξής: διάλυμα KBrO3 0.23 Μ, 0.31 Μ διάλυμα μηλονικού οξέος με 0.059 Μ ΚΒγ και 0.019 Μ διάλυμα νιτρικού αμμωνίου δημητρίου (IV) και Η2Έτσι4 2.7M.

Κατά τη διάρκεια της παρουσίασης, μια μικρή ποσότητα δείκτη σιδηροπενίνης εισάγεται στο διάλυμα. Τα ιόντα μαγγανίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θέση του δημητρίου. Η συνολική αντίδραση Β-Ζ είναι η καταλυόμενη από δημητρία οξείδωση του μηλονικού οξέος με ιόντα βρωμιδίου σε αραιό θειικό οξύ όπως παρουσιάζεται στην ακόλουθη εξίσωση:

3CH2 (CO2Η)2 + 4 BrO3- → 4 Br- + 9 CO2 + 6 Η2Ο (1)

Ο μηχανισμός αυτής της αντίδρασης περιλαμβάνει δύο διαδικασίες. Η διαδικασία Α περιλαμβάνει ιόντα και μεταφορές δύο ηλεκτρονίων, ενώ η διαδικασία Β περιλαμβάνει ρίζες και μεταφορές ηλεκτρονίου.

Η συγκέντρωση ιόντων βρωμιδίου καθορίζει ποια διαδικασία κυριαρχεί. Η μέθοδος Α κυριαρχεί όταν η συγκέντρωση ιόντων βρωμιδίου είναι υψηλή, ενώ η μέθοδος Β κυριαρχεί όταν η συγκέντρωση των ιόντων βρωμιδίου είναι χαμηλή.

Η μέθοδος Α είναι η μείωση των ιόντων βρωμιδίου με ιόντα βρωμιδίου σε δύο μεταφορές ηλεκτρονίων. Μπορεί να αναπαρασταθεί από αυτή την καθαρή αντίδραση:

BrO3- + 5Br- + 6Η+ → 3Br2 + 3Η2Ο (2)

Αυτό συμβαίνει όταν αναμιγνύονται τα διαλύματα Α και Β. Η διαδικασία αυτή πραγματοποιείται μέσω των ακόλουθων τριών βημάτων:

BrO3- + Br- +2 Η+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2Ο (5)

Το βρώμιο που δημιουργείται από την αντίδραση 5 αντιδρά με το μηλονικό οξύ καθώς αργά ενοποιείται, όπως αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη εξίσωση:

Br2 + CH2 (CO2Η)2 → BrCH (CO2Η)2 + Br- + Η (6)

Αυτές οι αντιδράσεις δρουν για να μειώσουν τη συγκέντρωση ιόντων βρωμιδίου στο διάλυμα. Αυτό επιτρέπει στη διαδικασία Β να γίνει κυρίαρχη. Η συνολική αντίδραση της διεργασίας Β αντιπροσωπεύεται από την ακόλουθη εξίσωση:

2BrO3- + 12Η+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10Ce4+· 6Η2Ο (7)

Και αποτελείται από τα ακόλουθα βήματα:

BrO3- + HBrO2 + H+ → 2BrO2 • + Η2Ο (8)

BrO2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + Ce4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + Br- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2Ο (12)

Τα βασικά στοιχεία αυτής της αλληλουχίας περιλαμβάνουν το καθαρό αποτέλεσμα της εξίσωσης 8 συν το διπλάσιο της εξίσωσης 9, το οποίο φαίνεται παρακάτω:

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

Αυτή η αλληλουχία παρουσιάζεται αυτοκαταλυτικώς βρωμιώδους οξέος. Αυτοκατάλυση αποτελεί ουσιώδες γνώρισμα αυτής της αντίδρασης, αλλά συνεχίζει μέχρι να εξαντληθούν τα αντιδραστήρια, επειδή υπάρχει μια καταστροφή του δεύτερου HBrO2 τάξης, όπως φαίνεται στην αντίδραση 10.

Οι αντιδράσεις 11 και 12 αντιπροσωπεύουν τη δυσαναλογία υπερβρωμίου οξέος προς βρωμικό οξύ και Br2. Τα ιόντα δημητρίου (IV) και το βρώμιο οξειδώνουν το μηλονικό οξύ για να σχηματίσουν ιόντα βρωμιδίου. Αυτό προκαλεί αύξηση της συγκέντρωσης ιόντων βρωμιδίου, η οποία επανενεργοποιεί τη διεργασία Α.

Τα χρώματα σε αυτή την αντίδραση σχηματίζονται κυρίως από την οξείδωση και τη μείωση των συμπλοκών σιδήρου και δημητρίου.

Ferroin παρέχει δύο από τα χρώματα που εμφανίζονται σε αυτή την αντίδραση: ως [Ce (IV)] αυξάνει, οξειδώνει σιδήρου ferroin Red σιδήρου (II) σε κυανούν του σιδήρου (III). Δημητρίου (III) είναι άχρωμο και δημητρίου (IV) είναι κίτρινο. Ο συνδυασμός του δημητρίου (IV) και του σιδήρου (III) καθιστά το πράσινο.

Υπό τις σωστές συνθήκες, αυτός ο κύκλος θα επαναληφθεί αρκετές φορές. Ο καθαρισμός γυάλινων αντικειμένων αποτελεί ανησυχία επειδή οι ταλαντώσεις διακόπτονται από μόλυνση με ιόντα χλωριούχων αλάτων (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Αναφορές

  1. βρωμιούχου οξέος (2007, 28 Οκτωβρίου). Ανακτήθηκε από το ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, Ν. W. (2001). Ανόργανη Χημεία london-san diego: ακαδημαϊκός Τύπος.
  3. Horst Dieter Foersterling, Μ. Ν. (1993). Βρωμικό οξύ / δημητρίου (4+): η αντίδραση και η δυσαναλογία του HBrO2 μετρούνται σε διάλυμα θειικού οξέος σε διαφορετικές οξύτητες. Chem. 97 (30), 7932-7938.
  4. ιωδιούχο οξύ. (2013-2016). Ανακτήθηκε από το molbase.com.
  5. Εθνικό Κέντρο Βιοτεχνολογικών Πληροφοριών. (2017, 4 Μαρτίου). Δημοσιευμένη βάση δεδομένων PubChem. CID = 165616.
  6. Β. Faria, Ι. R. (1994). Κινητική δυσλειτουργία και ρΚα Βρωμιούχου Οξέος. J. Physical Chem., 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R.C. (2013). Εγκυκλοπαίδεια των ενώσεων αλκαλικών γαιών. Οξφόρδη: Elvesier.
  8. Βασιλική Εταιρεία Χημείας. (2015). Βρωμιούχο οξύ. Ανακτήθηκε από το chemspider.com.
  9. Stanley, Α. Α. (2000, 4 Δεκεμβρίου). Σύνθετη ανόργανη χημική επίδειξη Συνοπτική αντίδραση ταλάντωσης.