Proprietà e usi dell'acido bromico (HBrO2)



il acido bromuro è un composto inorganico di formula HBrO2. Detto acido è uno degli acidi ossido di bromo dove si trova con stato di ossidazione 3+. I sali di questo composto sono noti come bromitos. È un composto instabile che non è stato in grado di isolare in laboratorio.

Questa instabilità, analogo ad acido iodous, è causa di una reazione di disproporzionamento (o disproporzionamento) per formare acido ipobromoso e acido bromidrico come segue: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Figura 1: struttura dell'acido bromico.

L'acido bromico può agire da intermedio in diverse reazioni nell'ossidazione delle ipobromiti (Ropp, 2013). Può essere ottenuto con mezzi chimici o elettrochimici in cui l'ipobromite viene ossidata allo ione bromite come:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

indice

  • 1 Proprietà fisiche e chimiche
  • 2 usi
    • 2.1 Composti alcalino-terrosi
    • 2.2 Agente riducente
    • 2.3 Reazione di Belousov-Zhabotinski
  • 3 riferimenti

Proprietà fisiche e chimiche

Come accennato in precedenza, acido bromoso è un composto instabile che non è isolata, in modo che le sue proprietà fisiche e chimiche si ottengono, con alcune eccezioni, in teoria da calcoli computazionali (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Il composto ha un peso molecolare di 112.91 g / mol, un punto di fusione 207.30 gradi e un punto di ebollizione di 522,29 gradi Celsius. La sua solubilità in acqua è stimata in 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Nessun tipo di rischio è stato registrato nel trattamento di questo composto, tuttavia, è stato trovato che si tratta di un acido debole.

La cinetica della reazione di disproporzionamento di bromo (III) 2Br (III) → Br (1) Br (V) è stata studiata in tampone fosfato nell'intervallo di pH di 5,9-8,0, monitorando l'assorbanza ottica a 294 nm utilizzando flusso interrotto.

Le dipendenze di [H+] e [Br (III)] erano rispettivamente dell'ordine 1 e 2, in cui non era stata trovata alcuna dipendenza da [Br-]. La reazione è stata anche studiata in tampone acetato, nell'intervallo di pH di 3.9-5.6.

All'interno dell'errore sperimentale, non è stata trovata alcuna prova per una reazione diretta tra due ioni BrO2. Questo studio fornisce costanti di velocità 39,1 ± 2,6 M-1 per la reazione:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Costanti di velocità di 800 ± 100 M-1 per la reazione:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

E un rapporto di equilibrio di 3,7 ± 0,9 X 10-4 per la reazione:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Ottenendo un pKa sperimentale di 3,43 a una forza ionica di 0,06 M e 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

applicazioni

Composti alcalino-terrosi

L'acido bromico o il bromuro di sodio è usato per produrre il bromuro di berillio secondo la reazione:

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

I bromitos sono gialli allo stato solido o in soluzioni acquose. Questo composto è utilizzato industrialmente come agente di decalcificazione degli amidi ossidanti nella raffinatezza dei tessuti (Egon Wiberg, 2001).

Agente riducente

L'acido bromico oi bromitos possono essere usati per ridurre lo ione permanganato al manganato nel seguente modo:

2MnO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2 minuti42- + H2O

Cosa è conveniente per la preparazione delle soluzioni di manganese (IV).

Reazione Belousov-Zhabotinski

L'acido bromoso agisce da intermediario importante Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), che è un'estremità dimostrazione impatto visivo.

In questa reazione, tre soluzioni vengono mescolate per formare un colore verde, che diventa blu, viola e rosso, quindi torna al verde e si ripete.

Le tre soluzioni che sono miste sono le seguenti: una soluzione di KBrO3 0,23 M, una soluzione di 0,31 M di acido malonico con 0,059 M KBr e 0,019 M di cerio (IV) di soluzione di nitrato di ammonio e H2SW4 2.7M.

Durante la presentazione, una piccola quantità dell'indicatore di ferro viene introdotta nella soluzione. Gli ioni di manganese possono essere usati al posto del cerio. La reazione generale B-Z è catalizzata acido malonico ossidazione cerio, ioni bromato di acido solforico diluito come mostrato nella seguente equazione:

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

Il meccanismo di questa reazione coinvolge due processi. Il processo A coinvolge ioni e trasferimenti di due elettroni, mentre il processo B coinvolge radicali e trasferimenti di un elettrone.

La concentrazione di ioni bromuro determina quale processo è dominante. Il processo A è dominante quando la concentrazione di ioni bromuro è elevata, mentre il processo B è dominante quando la concentrazione di ioni bromuro è bassa.

Il processo A è la riduzione degli ioni di bromuro da parte degli ioni bromuro in due trasferimenti di elettroni. Può essere rappresentato da questa reazione netta:

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

Ciò si verifica quando le soluzioni A e B vengono mescolate. Questo processo avviene attraverso i seguenti tre passaggi:

BrO3- + Br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- + H+ → Fr.2 + H2O (5)

Il bromo creato dalla reazione 5 reagisce con l'acido malonico quando si enolifica lentamente, come rappresentato dalla seguente equazione:

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

Queste reazioni funzionano per ridurre la concentrazione di ioni bromuro nella soluzione. Ciò consente al processo B di diventare dominante. La reazione generale del processo B è rappresentata dalla seguente equazione:

2BrO3- + 12H+ + 10 Ce3+ → Fr.2 + 10Ce4+· 6 ore2O (7)

E consiste dei seguenti passi:

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+ → Fr.2 + H2O (12)

Gli elementi chiave di questa sequenza includono il risultato netto dell'equazione 8 più il doppio dell'equazione 9, che è mostrato di seguito:

2ce3+ + BrO3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + H2O + 2HBrO2 (13)

Questa sequenza produce acido bromurato autocataliticamente. L'autocatalisi è una caratteristica essenziale di questa reazione, ma non continua fino a quando i reagenti non sono esauriti, perché c'è una distruzione di secondo ordine di HBrO2, come si vede nella reazione.

Le reazioni 11 e 12 rappresentano la sproporzione di acido iperbromino in acido bromico e Br2. Gli ioni di cerio (IV) e il bromo ossidano l'acido malonico per formare ioni bromuro. Ciò provoca un aumento della concentrazione di ioni bromuro, che riattiva il processo A.

I colori in questa reazione sono formati principalmente dall'ossidazione e dalla riduzione dei complessi di ferro e di cerio.

Il ferro fornisce due dei colori visti in questa reazione: quando [Ce (IV)] aumenta, ossida il ferro in ferro da ferro rosso (II) a ferro blu (III). Il cerio (III) è incolore e il cerio (IV) è giallo. La combinazione di cerio (IV) e ferro (III) rende il colore verde.

Nelle giuste condizioni, questo ciclo verrà ripetuto più volte. La pulizia della vetreria è un problema perché le oscillazioni sono interrotte dalla contaminazione con ioni cloruro (Horst Dieter Foersterling, 1993).

riferimenti

  1. acido bromuro (2007, 28 ottobre). Estratto da ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Chimica inorganica london-san diego: stampa accademica.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Acido bromuro / cerio (4+): reazione e sproporzione di HBrO2 misurata in soluzione di acido solforico a diverse acidità. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. acido iodico (2013-2016). Estratto da molbase.com.
  5. Centro nazionale per le informazioni sulle biotecnologie. (2017, 4 marzo). Database composto di PubChem; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Cinetica della sproporzione e pKa dell'acido bromoso. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
  7. Ropp, R. C. (2013). Enciclopedia dei composti della terra alcalina. Oxford: Elvesier.
  8. Royal Society of Chemistry. (2015). Acido bromo Estratto da chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (2000, 4 dicembre). Dimostrazione avanzata di chimica inorganica Riassunto reazione oscillatoria.