- Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
- Sovellukset
- Maa-alkaliyhdisteet
- Pelkistävä aine
- Belousov-Zhabotinski-reaktio
- Viitteet
Bromous happo on epäorgaaninen yhdiste, jolla on kaava HBrO2. Mainittu happo on yksi happobromihapoista, jossa sitä esiintyy 3 + -hapetustilassa. Tämän yhdisteen suolat tunnetaan bromiiteina. Se on epävakaa yhdiste, jota ei voitu eristää laboratoriossa.
Tämä epävakaus, analoginen jodi happo, johtuu jakaantumisen reaktion (tai pilkkoutumistuotteet) muodostamaan hypobromi- ja bromihapon seuraavasti: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Kuva 1: bromihapon rakenne.
Bromivetyhappo voi toimia välituotteena eri reaktioissa hypobromiittien hapetuksessa (Ropp, 2013). Sitä voidaan saada kemiallisilla tai sähkökemiallisilla keinoilla, joissa hypobromiitti hapetetaan bromi-ioniksi, kuten:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCI:
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet
Kuten edellä mainittiin, bromivetyhappo on epästabiili yhdiste, jota ei ole eristetty, joten sen fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet saadaan joitain poikkeuksia lukuun ottamatta teoreettisesti laskennallisten laskelmien avulla (Kansallinen bioteknologiatietokeskus, 2017).
Yhdisteen molekyylipaino on 112,91 g / mol, sulamispiste on 207,30 celsiusastetta ja kiehumispiste on 522,29 celsiusastetta. Sen liukoisuuden veteen arvioidaan olevan 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).
Tämän yhdisteen käsittelyssä ei ole rekisteröity riskiä, mutta on kuitenkin havaittu, että se on heikko happo.
Bromin (III) disproportiointireaktion, 2Br (III) → Br (1) + Br (V), kinetiikkaa tutkittiin fosfaattipuskurissa, pH-alueella 5,9-8,0, seuraamalla optista absorbanssia lämpötilassa 294 nm käyttämällä pysäytettyä virtausta.
Riippuvuudet ja olivat luokkaa 1 ja vastaavasti 2, joissa ei ollut riippuvuutta. Reaktiota tutkittiin myös asetaattipuskurissa, pH-alueella 3,9 - 5,6.
Kokeellisessa virheessä ei löydy todisteita suorasta reaktiosta kahden BrO2-ionin välillä. Tämä tutkimus tarjoaa nopeusvakiot 39,1 ± 2,6 M -1 reaktiolle:
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Arvioi vakioita 800 ± 100 M -1 reaktiolle:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
Ja tasapainosuhde 3,7 ± 0,9 X10 -4 reaktiolle:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Saadaan kokeellinen pKa 3,43 ionivahvuudella 0,06 M ja 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
Sovellukset
Maa-alkaliyhdisteet
Bromihappoa tai natriumbromiittia käytetään berylliumbromiitin tuottamiseen reaktion perusteella:
Olla (OH) 2 + HBrO 2 → olla (OH) BrO 2 + H 2 O
Bromiitit ovat väriltään keltaisia kiinteässä tilassa tai vesiliuoksina. Tätä yhdistettä käytetään teollisesti hapettavana tärkkelyksen kalkinpoistoaineena tekstiilien puhdistuksessa (Egon Wiberg, 2001).
Pelkistävä aine
Bromihappoa tai bromiitteja voidaan käyttää permanganaatti-ionin pelkistämiseen manganaatiksi seuraavalla tavalla:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
Mikä on kätevää mangaani (IV) -liuosten valmistamiseksi.
Belousov-Zhabotinski-reaktio
Bromivetyhappo toimii tärkeänä välituotteena Belousov-Zhabotinski-reaktiossa (Stanley, 2000), joka on erittäin visuaalisesti silmiinpistävä osoitus.
Tässä reaktiossa sekoitetaan kolme liuosta vihreän värin muodostamiseksi, joka muuttuu siniseksi, violetiksi ja punaiseksi ja muuttuu sitten vihreäksi ja toistuu.
Nämä kolme liuosta, jotka sekoitetaan, ovat: a 0,23 M KBrO 3 liuosta, joka on 0,31 M malonihappo liuos 0,059 M KBr: n ja 0,019 M cerium (IV) ammoniumnitraatin vesiliuoksella ja H 2 SO 4 2,7 M.
Esityksen aikana liuokseen lisätään pieni määrä indikaattoriferoiinia. Mangaani-ioneja voidaan käyttää ceriumin sijasta. Kokonaisreaktio BZ on malonihapon ceriumkatalysoitu hapetus bromaatti-ioneilla laimeassa rikkihapossa seuraavan yhtälön mukaisesti:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Tämän reaktion mekanismi käsittää kaksi prosessia. Menetelmä A käsittää ionien ja kahden elektronin siirrot, kun taas prosessi B sisältää radikaalien ja yhden elektronin siirrot.
Bromidi-ionipitoisuus määrittää, mikä prosessi on hallitseva. Prosessi A on hallitseva, kun bromidi-ionipitoisuus on korkea, kun taas prosessi B on hallitseva, kun bromidi-ionipitoisuus on alhainen.
Menetelmä A on bromaatti-ionien pelkistäminen bromidi-ioneilla kahdessa elektroninsiirrossa. Sitä voidaan edustaa tällä nettoreaktiolla:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2: lla (2)
Tämä tapahtuu, kun liuokset A ja B. sekoitetaan. Tämä prosessi tapahtuu seuraavien kolmen vaiheen kautta:
BrO 3 - + Br - +2 H + → HBrO 2 + HOBr (3)
HBrO 2 + Br - + H + → 2 HOBr (4)
HOBr + Br - + H + → Br 2 + H 2 O (5)
Reaktiosta 5 syntynyt bromi reagoi malonihapon kanssa, kun se hidastuu, kuten seuraava yhtälö edustaa:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + br - + H (6)
Nämä reaktiot vähentävät bromidi-ionien konsentraatiota liuoksessa. Tämä antaa prosessille B tulla hallitseva. Prosessin B kokonaisreaktio esitetään seuraavalla yhtälöllä:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Ja se koostuu seuraavista vaiheista:
BrO 3 - + HBrO 2 + H + → 2BrO 2 • + H 2 O (8)
BrO 2 • + Ce 3+ + H + → HBrO 2 + Ce 4+ (9)
2 HBrO 2 → HOBr + BrO 3 - + H + (10)
2 HOBr → HBrO 2 + Br - + H + (11)
HOBr + Br - + H + → Br 2 + H 2 O (12)
Tämän sekvenssin avaintekijöihin sisältyy yhtälön 8 plus kahdesti yhtälön 9 nettotulos, joka on esitetty alla:
2C-E 3+ + BrO 3+ HBrO 2 + 3H + → 2C-E 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Tämä sekvenssi tuottaa bromivetyhapon autokatalyyttisesti. Autokatalyysi on tämän reaktion olennainen piirre, mutta se ei jatka, ennen kuin reagenssit ovat kuluneet loppuun, koska tapahtuu HBrO2: n toisen kertaluvun tuhoaminen, kuten reaktiossa 10 havaitaan.
Reaktiot 11 ja 12 edustavat hyperbromiinihapon dispropor- toitumista bromivetyhapoksi ja Br2: ksi. Celium (IV) -ionit ja bromi hapettavat malonihapon bromidi-ioneiksi. Tämä aiheuttaa bromidi-ionien pitoisuuden nousun, mikä aktivoi prosessin A uudelleen.
Värit tässä reaktiossa muodostuvat pääasiassa rauta-cerium-kompleksien hapetuksella ja pelkistämisellä.
Ferroiini tuottaa kaksi reaktiossa havaituista väreistä: Kun se lisääntyy, se hapettaa ferroiinissa olevan raudan punaisesta raudasta (II) siniseksi rautaksi (III). Kerium (III) on väritön ja cerium (IV) keltainen. Ceriumin (IV) ja raudan (III) yhdistelmä tekee väristä vihreän.
Oikeissa olosuhteissa tämä sykli toistuu useita kertoja. Lasitavaroiden puhtaus on huolenaihe, koska värähtelyt keskeytetään kontaminaatiolla kloridi-ioneilla (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Viitteet
- bromihappo. (2007, 28. lokakuuta). Haettu osoitteesta ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Epäorgaaninen kemia. london-san diego: akateeminen lehdistö.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Bromihappo / cerium (4+): reaktio ja HBrO2: n suhteeton mittaus rikkihappoliuoksessa erilaisissa happamuuksissa. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
- jodinen happo. (2013-2016). Haettu osoitteesta molbase.com.
- Kansallinen bioteknologiatietokeskus. (2017, 4. maaliskuuta). PubChem-yhdisteiden tietokanta; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Bromivetyhapon disproportoitumisen ja pKa: n kinetiikka. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363 - 1377.
- Ropp, RC (2013). Maa-alkaliyhdisteiden tietosanakirja. Oxford: Elvesier.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Bromic happo. Haettu osoitteesta chemspider.com.
- Stanley, AA (2000, 4. joulukuuta). Kehittyneen epäorgaanisen kemian osoitus Yhteenveto värähtelevä reaktio.