Bromhappe (HBrO2) omadused ja kasutusalad



The broomhape on HBrO2 valemi anorgaaniline ühend. Nimetatud hape on üks broomhappe hapetest, kus see leidub oksüdatsiooniga 3+. Selle ühendi soolad on tuntud kui bromitod. See on ebastabiilne ühend, mida ei saanud laboris eraldada.

See ebastabiilsus, mis on analoogne jodosiinhappega, on tingitud dismutatsioonireaktsioonist (või ebaproportsionaalsusest) hüpobromhappe ja broomhappe moodustamiseks järgmisel viisil: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Broomhape võib toimida vaheühendina hüpobromiitide oksüdeerimisel erinevates reaktsioonides (Ropp, 2013). Seda võib saada keemiliste või elektrokeemiliste vahenditega, kus hüpobromiit oksüdeerub broomi iooniks, näiteks:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

Indeks

  • 1 Füüsikalised ja keemilised omadused
  • 2 Kasutamine
    • 2.1 Leelismuldmetallühendid
    • 2.2 Vähendav aine
    • 2.3 Belousov-Zhabotinski reaktsioon
  • 3 Viited

Füüsikalised ja keemilised omadused

Nagu eelpool mainitud, on broomhape ebastabiilne ühend, mida ei ole isoleeritud, seega saadakse selle füüsikalised ja keemilised omadused mõningate eranditega teoreetiliselt arvutuslike arvutustega (National Biotechnology Information, 2017).

Ühendi molekulmass on 112,91 g / mol, sulamistemperatuur 207,30 ° C ja keemispunkt 522,29 ° C. Selle lahustuvus vees on hinnanguliselt 1 x 106 mg / l (Royal Society of Chemistry, 2015).

Selle ühendi käitlemisel ei ole registreeritud mingit riski, kuid on leitud, et see on nõrk hape.

Bromi (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) disproportsionaalse reaktsiooni kineetikat uuriti fosfaatpuhvris, pH vahemikus 5,9-8,0, jälgides optilist neeldumist temperatuuril 294 nm, kasutades peatatud voolu.

[H+] ja [Br (III)] olid vastavalt järjekorras 1 ja 2, kus ei leitud sõltuvust [Br-] -st. Reaktsiooni uuriti ka atsetaatpuhvris, pH vahemikus 3,9-5,6.

Eksperimentaalse vea piires ei leitud tõendeid kahe BrO2-i vahelise otsese reaktsiooni kohta. See uuring annab kiiruskonstandid 39,1 ± 2,6 M-1  reaktsiooni jaoks:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Kiiruskonstandid 800 ± 100 M-1 reaktsiooni jaoks:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

Ja tasakaalu jagaja 3,7 ± 0,9 X 10-4  reaktsiooni jaoks:

HBr02 H + + BrO2-

Eksperimentaalse pKa väärtuse 3,43 saamiseks ioontugevusel 0,06 M ja 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Kasutamine

Leelismuldmetallühendid

Bromaathapet või naatriumbromiidi kasutatakse berülliumbromiidi valmistamiseks vastavalt reaktsioonile:

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2O

Bromios on tahkes või vesilahuses kollane. Seda ühendit kasutatakse tööstuslikult oksüdatiivsete tärkliste katlakivieemaldusvahendina tekstiilide rafineerimisel (Egon Wiberg, 2001).

Redutseeriv aine

Bromiidhapet või bromiosi võib kasutada permanganaadi iooni manganaadiks redutseerimiseks järgmisel viisil:

2MO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2MO42- + H2O

Mis on mugav mangaani (IV) lahuste valmistamiseks.

Belousov-Zhabotinski reaktsioon

Broomhape toimib Belousov-Zhabotinski reaktsiooni (Stanley, 2000) olulise vaheühendina, mis on äärmiselt visuaalselt silmatorkav demonstratsioon.

Selles reaktsioonis segatakse kolm lahendust, et moodustada roheline värv, mis muutub siniseks, lillaks ja punaseks ning seejärel naaseb roheliseks ja kordub.

Need kolm segatud lahust on järgmised: KBrO lahus3 0,23 M, 0,31 M maloonhappe lahus 0,059 M KBr ja 0,019 M tseerium (IV) ammooniumnitraadi lahusega ja H2SO4 2.7M.

Esitluse ajal viiakse lahusesse väike kogus indikaator ferroiini. Tseriumi asemel võib kasutada mangaanioone. Üldine reaktsioon B-Z on maloonhappe tseriumkatalüüsitud oksüdatsioon lahjendatud väävelhappes olevate bromaatioonidega, nagu on esitatud järgmises võrrandis:

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

Selle reaktsiooni mehhanism hõlmab kahte protsessi. Protsess A hõlmab kahe elektroni ioone ja ülekandeid, samas kui protsess B hõlmab radikaale ja elektroni ülekandeid.

Bromiidioonide kontsentratsioon määrab, milline protsess on domineeriv. Protsess A on domineeriv, kui bromiidi ioonide kontsentratsioon on kõrge, samas kui protsess B on domineeriv, kui bromiidi ioonide kontsentratsioon on madal.

Protsess A on bromiidi ioonide redutseerimine bromiidioonidega kahes elektronülekandes. Seda võib esindada see netoreaktsioon:

BrO3- + 5Br- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

See juhtub siis, kui lahused A ja B on segatud.

BrO3- + Br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- +H+ → Br2 + H2O (5)

Reaktsioonist 5 tekkinud broom reageerib aeglaselt ensoosi abil maloonhappega, nagu on näidatud järgmise võrrandiga:

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

Need reaktsioonid aitavad vähendada bromiidioonide kontsentratsiooni lahuses. See võimaldab protsessil B saada domineerivaks. Protsessi B üldist reaktsiooni kujutab järgmine võrrand:

2BrO3- + 12H+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10Ce4+· 6H2O (7)

Ja see koosneb järgmistest sammudest:

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+ → Br2 + H2O (12)

Selle järjestuse põhielemendid sisaldavad võrrandi 8 netotulemust ja kahekordset võrrandit 9, mis on näidatud allpool:

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

See järjestus toodab broomitud happe autokatalüütiliselt. Selle reaktsiooni oluliseks tunnuseks on autokatalüüs, kuid see ei toimu enne, kui reaktiivid on ammendunud, kuna reaktsioonis on näha HBrO2 teist korda..

Reaktsioonid 11 ja 12 kujutavad hüperbromiidhappe ja bromiidhappe ja Br2 disproportsionaalsust. Cerium (IV) ioonid ja broom oksüdeerivad maloonhappe bromiidi ioonideks. See põhjustab bromiidioonide kontsentratsiooni suurenemise, mis taasaktiveerib protsessi A.

Selle reaktsiooni värvid moodustuvad peamiselt raua ja tseeriumkomplekside oksüdeerimisest ja redutseerimisest.

Ferroiin annab selles reaktsioonis kaks värvi: kuna [Ce (IV)] suureneb, oksüdeerib see rauda rauda (II) rauda rauda (III). Tserium (III) on värvitu ja tseerium (IV) on kollane. Tserium (IV) ja raud (III) kombinatsioon muudab rohelise värvuse.

Õigetes tingimustes korratakse seda tsüklit mitu korda. Klaasnõude puhastamine on murettekitav, sest võnkumised katkestavad kloriidioonidega saastumine (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Viited

  1. broomhape (2007, 28. oktoober). Välja otsitud ChEBIst: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Anorgaaniline keemia london-san diego: akadeemiline ajakirjandus.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Bromiidhape / tseerium (4+): reaktsioon ja HBrO2 disproportsionaalsus, mõõdetuna väävelhappe lahuses erinevates happesustes. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. joodhape. (2013-2016). Välja otsitud molbase.com-st.
  5. Riiklik biotehnoloogia teabekeskus. (2017, 4. märts). PubChem Compound andmebaas; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Bromhappe disproportsionaalsuse kineetika ja pKa. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
  7. Ropp, R. C. (2013). Aluseliste ühendite entsüklopeedia. Oxford: Elvesier.
  8. Royal Society of Chemistry. (2015). Bromiidhape. Välja otsitud chemspider.com-lt.
  9. Stanley, A. A. (2000, 4. detsember). Täiustatud anorgaanilise keemia demonstreerimise kokkuvõte võnkes.