BROMNA KISLINA (HBRO2): FIZIKALNE IN KEMIJSKE LASTNOSTI IN UPORABE - KEMIJA - 2026

Bromous kislina anorganska spojina s formulo HBrO2. Omenjena kislina je ena od oksida kislinskih bromovih kislin, kjer se nahaja v stanju 3+ oksidacije. Soli te spojine so znane kot bromiti. Gre za nestabilno spojino, ki je ni mogoče izolirati v laboratoriju.

Ta nestabilnost, analogna jodni kislini, nastane zaradi reakcije dismutacije (ali nesorazmerja), da nastane hipobromna kislina in bromna kislina na naslednji način: 2HBrO ₂ → HBrO + HBrO _3.

Slika 1: Struktura bromne kisline.

Bromna kislina lahko deluje kot vmesni element pri različnih reakcijah pri oksidaciji hipobromitov (Ropp, 2013). Pridobimo ga lahko s kemičnimi ali elektrokemičnimi sredstvi, kadar se hipobromit oksidira v bromitni ion, kot so:

HBrO + HClO → HBrO ₂ + HCl

HBrO + H ₂ O + 2e ^- → HBrO ₂ + H ₂

Fizikalne in kemijske lastnosti

Kot je bilo že omenjeno, je bromna kislina nestabilna spojina, ki je ni izolirala, zato njene fizikalne in kemijske lastnosti z nekaj izjemami pridobimo teoretično s pomočjo računskih izračunov (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Spojina ima molekulsko maso 112,91 g / mol, tališče 207,30 stopinj Celzija in vrelišče 522,29 stopinj Celzija. Njegova topnost v vodi je ocenjena na 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Pri ravnanju s to spojino ni registriranega tveganja, vendar so ugotovili, da gre za šibko kislino.

Kinetiko disproporcionalne reakcije broma (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), smo preučevali v fosfatnem puferju v območju pH 5,9-8,0 in spremljali optično absorbanco pri 294 nm z zaustavljenim tokom.

Odvisnosti in vrstnega reda 1 in 2, kadar ni odvisnosti od. Reakcijo smo proučevali tudi v acetatnem pufru, v območju pH 3,9-5,6.

Znotraj eksperimentalne napake ni bilo mogoče najti dokazov za neposredno reakcijo med dvema BrO2-ionoma. Ta študija zagotavlja konstante hitrosti 39,1 ± 2,6 M ^-1 za reakcijo:

HBrO ₂ + BrO ₂ → HOBr + Br0 ₃ ^-

Konstante hitrosti 800 ± 100 M ^-1 za reakcijo:

2HBr0 ₂ → HOBr + Br0 ₃ ^- + H ⁺

In ravnotežni količnik 3,7 ± 0,9 X 10 ^-4 za reakcijo:

HBr02 ⇌ H + + BrO ₂ ^-

Pridobitev eksperimentalnega pKa 3,43 pri ionski jakosti 0,06 M in 25,0 ° C (RB Faria, 1994).

Prijave

Zemeljskoalkalijske spojine

Bromova kislina ali natrijev bromit se uporablja za proizvodnjo berilijevega bromita na podlagi reakcije:

Be (OH) ₂ + HBrO ₂ → Be (OH) BRO ₂ + H ₂ O

Bromiti so rumene barve v trdnem stanju ali v vodni raztopini. Ta spojina se industrijsko uporablja kot oksidativno sredstvo za odstranjevanje vodnega kamna pri rafiniranju tekstila (Egon Wiberg, 2001).

Redukcijsko sredstvo

Bromovo kislino ali bromite lahko uporabimo za zmanjšanje permanganatnega iona v manganat na naslednji način:

2MnO ₄ ^- + BrO ₂ ^- + 2OH ^- → BrO ₃ ^- + 2MnO ₄ ^2- + H ₂ O

Kaj je priročno za pripravo raztopin mangana (IV).

Reakcija Belousov-Žabotinski

Bromova kislina deluje kot pomemben vmesnik v reakciji Belousov-Žabotinski (Stanley, 2000), kar je izjemno vizualno izrazit prikaz.

V tej reakciji se mešajo tri raztopine, da nastane zelena barva, ki postane modra, vijolična in rdeča, nato pa postane zelena in se ponovi.

Tri raztopine, ki se mešajo, so naslednji: a 0,23 M KBrO ₃ raztopina, 0,31 M raztopina malonske kisline z 0,059 M KBr in 0,019 M cerijev (IV) raztopina amonijevega nitrata in H ₂ SO ₄ 2.7M.

Med predstavitvijo se v raztopino vnese majhna količina indikatorja feroin. Namesto cerija lahko uporabimo manganove ione. Celotna reakcija BZ je oksidacija malonske kisline s kataliziranim cerijem z bromatnimi ioni v razredčeni žveplovi kislini, kot je predstavljeno v naslednji enačbi:

3CH ₂ (CO ₂ H) ₂ + 4 BrO ₃ ^- → 4 Br ^- + 9 CO ₂ + 6 H ₂ O (1)

Mehanizem te reakcije vključuje dva procesa. Proces A vključuje ione in dvoelektronske prenose, medtem ko proces B vključuje radikale in en-elektronske prenose.

Koncentracija bromidnih ionov določa, kateri postopek prevladuje. Postopek A je prevladujoč, kadar je koncentracija bromidnih ionov visoka, medtem ko je proces B prevladujoč, kadar je koncentracija bromidnih ionov nizka.

Postopek A je redukcija bromatnih ionov z bromidnimi ioni pri dveh prenosu elektronov. Lahko se predstavlja s to mrežno reakcijo:

BrO ₃ ^- + 5Br ^- + 6H ⁺ → 3Br ₂ + 3H ₂ O (2)

Do tega pride, če se mešata raztopini A in B. Ta postopek poteka v naslednjih treh korakih:

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)

Brom, ustvarjen iz reakcije 5, reagira z malonsko kislino, ko se počasi enolizira, kot je predstavljeno z naslednjo enačbo:

Br ₂ + CH ₂ (CO ₂ H) ₂ → BrCH (CO ₂ H) ₂ + Br ^- + H (6)

Te reakcije delujejo na zmanjšanje koncentracije bromidnih ionov v raztopini. To omogoča, da proces B postane prevladujoč. Celotno reakcijo postopka B predstavlja naslednja enačba:

2BrO3 ^- + 12H ⁺ + 10 Ce ³⁺ → Br ₂ + 10Ce ⁴⁺ · 6H ₂ O (7)

In je sestavljen iz naslednjih korakov:

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)

Ključni elementi tega zaporedja vključujejo neto rezultat enačbe 8 plus dvakratno enačbo 9, prikazano spodaj:

2Ce ³⁺ + BrO ₃ - + HBrO ₂ + 3H ⁺ → 2Ce ⁴⁺ + H ₂ O + 2HBrO ₂ (13)

To zaporedje tvori bromano kislino avtokatalizno. Avtokataliza je bistvena značilnost te reakcije, vendar se ne nadaljuje, dokler se reagenti ne izčrpajo, saj prihaja do uničenja HBrO2 drugega reda, kot je razvidno iz reakcije 10.

Reakcije 11 in 12 predstavljata nesorazmerje hiperbromne kisline z bromno kislino in Br2. Ioni Cerium (IV) in brom oksidirajo malononsko kislino, da tvorijo bromidne ione. To povzroči povečanje koncentracije bromidnih ionov, kar ponovno aktivira proces A.

Barve v tej reakciji nastajajo predvsem z oksidacijo in redukcijo železo-cerijevih kompleksov.

Ferroin zagotavlja dve barvi, ki jo vidimo v tej reakciji: Ko se poveča, oksidira železo v feroinu iz rdečega železa (II) v modro železo (III). Cerium (III) je brezbarven, cerij (IV) pa rumen. Zaradi kombinacije cerija (IV) in železa (III) je barva zelena.

Pod ustreznimi pogoji se bo ta cikel ponovil večkrat. Čistost steklovine je zaskrbljujoča, ker nihanja moti onesnaženje s kloridnimi ioni (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Reference

1. bromna kislina. (2007, 28. oktobra). Pridobljeno iz ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, NW (2001). Anorganska kemija. london-san diego: akademski tisk.
3. Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Bromna kislina / cerij (4+): reakcija in disproporcionalnost HBrO2, izmerjena v raztopini žveplove kisline pri različnih kislosti. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. jodna kislina. (2013–2016). Vzpostavljeno z molbase.com.
5. Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2017, 4. marec). Podatkovna baza PubChem; CID = 165616.
6. B. Faria, IR (1994). Kinetika nesorazmernosti in pKa bromne kisline. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
7. Ropp, RC (2013). Enciklopedija alkalnih zemeljskih spojin. Oxford: Elvesier.
8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromna kislina. Pridobljeno s chemspider.com.
9. Stanley, AA (2000, 4. decembra). Napredna demonstracija anorganske kemije Povzetek nihajne reakcije.