Broomzuur (HBrO2) Eigenschappen en toepassingen



de bromidezuur is een anorganische verbinding met de HBrO2-formule. Genoemd zuur is één van de broomoxzuurzuren waar het wordt aangetroffen met oxidatietoestand 3+. De zouten van deze verbinding zijn bekend als bromitos. Het is een onstabiele verbinding die niet in het laboratorium kan worden geïsoleerd.

Deze instabiliteit, analoog aan iodous zuur wordt veroorzaakt door een disproportioneringsreactie (of disproportionering) om onderbromig en broomwaterstofzuur vorm als volgt: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Broomzuur kan fungeren als een tussenproduct in verschillende reacties bij de oxidatie van hypobromieten (Ropp, 2013). Het kan worden verkregen door chemische of elektrochemische middelen waarbij het hypobromiet wordt geoxideerd tot het bromietion, bijvoorbeeld:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

index

  • 1 Fysische en chemische eigenschappen
  • 2 Gebruik
    • 2.1 Alkalische aardverbindingen
    • 2.2 Reductiemiddel
    • 2.3 Reactie van Belousov-Zhabotinski
  • 3 referenties

Fysische en chemische eigenschappen

Zoals hierboven vermeld, waterstofbromiet een onstabiele verbinding die niet wordt geïsoleerd, zodat de fysische en chemische eigenschappen worden verkregen, met enkele uitzonderingen, theoretisch door rekenkundige berekeningen (National Center for Biotechnology Information, 2017).

De verbinding heeft een molecuulgewicht van 112,91 g / mol, een smeltpunt van 207,30 ° en een kookpunt van 522,29 graden Celsius. De oplosbaarheid in water wordt geschat op 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Er is geen type risico geregistreerd bij de behandeling van dit middel, maar het is een zwak zuur gebleken.

De kinetiek van de reactie van disproportionering van broom (III) 2Br (III) → Br (1) Br (V) werd onderzocht in fosfaatbuffer bij een pH van 5,9-8,0 door het volgen van de optische absorptie bij 294 nm met gestopte stroming.

De afhankelijkheden van [H+] en [Br (III)] waren respectievelijk van orde 1 en 2, waarbij geen afhankelijkheid van [Br-] werd gevonden. De reactie werd ook bestudeerd in acetaatbuffer, in het pH-bereik van 3,9 - 5,6.

Binnen de experimentele fout werd geen bewijs gevonden voor een directe reactie tussen twee BrO2-ionen. Deze studie biedt snelheidsconstanten 39,1 ± 2,6 M-1  voor de reactie:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Snelheidsconstanten van 800 ± 100 M-1 voor de reactie:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

En een evenwichtsquotiënt van 3,7 ± 0,9 X 10-4  voor de reactie:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Verkrijgen van een experimentele pKa van 3,43 bij een ionsterkte van 0,06 M en 25,0 ° C (R.B. Faria, 1994).

toepassingen

Alkalische aardverbindingen

Het broomzuur of natriumbromide wordt gebruikt om berylliumbromide te produceren volgens de reactie:

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

De broomitos zijn geel in vaste toestand of in waterige oplossingen. Deze verbinding wordt industrieel gebruikt als ontkalkingsmiddel voor oxidatieve zetmelen in de verfijning van textiel (Egon Wiberg, 2001).

Reductiemiddel

Het broomzuur of bromitos kan worden gebruikt om het permanganaat-ion tot manganaat op de volgende manier te reduceren:

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

Wat is handig voor de bereiding van mangaan (IV) oplossingen.

Reactie van Belousov-Zhabotinski

Het broomzuur werkt als een belangrijk tussenproduct in de reactie van Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), wat een uiterst visueel opvallende demonstratie is.

In deze reactie worden drie oplossingen gemengd om een ​​groene kleur te vormen, die blauw, paars en rood wordt en vervolgens weer groen wordt en zich herhaalt.

De drie oplossingen die worden gemengd volgen: een oplossing van KBrO3 0,23 M, 0,31 M malonzuuroplossing met 0,059 M KBr en 0,019 M cerium (IV) ammoniumnitraatoplossing en H2SW4 2.7M.

Tijdens de presentatie wordt een kleine hoeveelheid van de indicator ferroïne in de oplossing geïntroduceerd. Mangaanionen kunnen worden gebruikt in plaats van cerium. De totale reactie B-Z is de cerium-gekatalyseerde oxidatie van malonzuur, door bromaationen in verdund zwavelzuur zoals gepresenteerd in de volgende vergelijking:

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

Het mechanisme van deze reactie omvat twee processen. Proces A omvat ionen en overdrachten van twee elektronen, terwijl proces B radicalen en overdrachten van een elektron omvat.

De concentratie van bromide-ionen bepaalt welk proces dominant is. Proces A is dominant wanneer de concentratie van bromide-ionen hoog is, terwijl proces B dominant is als de concentratie van bromide-ionen laag is.

Werkwijze A is de reductie van bromaationen door bromide-ionen in twee elektronenoverdrachten. Het kan worden weergegeven door deze netto reactie:

BrO3- + 5BR- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Dit gebeurt wanneer de oplossingen A en B worden gemengd. Dit proces verloopt via de volgende drie stappen:

BrO3- + Br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Het broom dat wordt gevormd uit reactie 5 reageert met malonzuur als het langzaam wordt geololyseerd, zoals weergegeven door de volgende vergelijking:

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

Deze reacties werken om de concentratie van bromide-ionen in de oplossing te verminderen. Hierdoor kan proces B dominant worden. De algehele reactie van proces B wordt weergegeven door de volgende vergelijking:

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

En het bestaat uit de volgende stappen:

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

BrO2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + EC4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3- + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + Br- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (12)

De belangrijkste elementen van deze reeks omvatten het nettoresultaat van vergelijking 8 plus tweemaal de vergelijking 9, die hieronder wordt getoond:

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

Deze sequentie produceert autokatalytisch gebromeerd zuur. Autokatalyse een essentieel kenmerk van deze reactie, maar gaat door totdat de reagentia uitgeput, omdat er een vernietiging van de tweede orde HBrO2, zie reactie 10.

De reacties 11 en 12 stellen de disproportionering van hyperbromig zuur tot broomzuur en Br2 voor. Cerium (IV) -ionen en broom oxideren malonzuur om bromide-ionen te vormen. Dit veroorzaakt een toename in de concentratie van bromide-ionen, die proces A reactiveert.

De kleuren in deze reactie worden voornamelijk gevormd door de oxidatie en reductie van ijzer- en ceriumcomplexen.

Ferroïne levert twee van de kleuren waargenomen bij deze reactie: als [Ce (IV)] toeneemt, ijzer oxideert ferroïne rood ijzer (II) naar blauw ijzer (III). Het cerium (III) is kleurloos en het cerium (IV) is geel. De combinatie van cerium (IV) en ijzer (III) maakt de kleur groen.

Onder de juiste omstandigheden wordt deze cyclus verschillende keren herhaald. Het reinigen van glaswerk is een zorg omdat de oscillaties worden onderbroken door verontreiniging met chloride-ionen (Horst Dieter Foersterling, 1993).

referenties

  1. bromidezuur (2007, 28 oktober). Ontvangen van ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N.W. (2001). Anorganische chemie london-san diego: academische pers.
  3. Horst Dieter Foersterling, M.V. (1993). Broomig zuur / cerium (4+): reactie en HBrO2-disproportionering gemeten in zwavelzuuroplossing bij verschillende zuurheden. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. jodiumzuur. (2013-2016). Opgehaald van molbase.com.
  5. Nationaal centrum voor informatie over biotechnologie. (2017, 4 maart). PubChem Compound-database; CID = 165616.
  6. B. Faria, I.R. (1994). Kinetiek van disproportionering en pKa van bromidezuur. J. Phys., Chem., 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R.C. (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Oxford: Elvesier.
  8. Royal Society of Chemistry. (2015). Broomig zuur. Opgehaald van chemspider.com.
  9. Stanley, A.A. (2000, 4 december). Geavanceerde anorganische chemie Demonstratie Samenvatting oscillerende reactie.