- Fizikālās un ķīmiskās īpašības
- Lietojumprogrammas
- Sārmzemju savienojumi
- Reduktors
- Belousova-Žabotinska reakcija
- Atsauces
Bromous skābe ir neorganisks savienojums ar formulu HBrO2. Minētā skābe ir viena no oksidētajām broma skābēm, kur tā atrodas 3 + oksidācijas stāvoklī. Šī savienojuma sāļi ir zināmi kā bromīti. Tas ir nestabils savienojums, kuru nevarēja izolēt laboratorijā.
Šī nestabilitāte, kas ir analoga joda skābei, ir radusies dismutācijas reakcijas (vai nesamērīgas proporcijas) rezultātā, veidojot hipobromu un bromskābi šādā veidā: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
1. attēls. Bromskābes struktūra.
Broma skābe var darboties kā starpprodukts dažādās reakcijās hipobromītu oksidācijā (Ropp, 2013). To var iegūt ar ķīmiskiem vai elektroķīmiskiem līdzekļiem, ja hipobromīts tiek oksidēts par bromīta jonu, piemēram:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Fizikālās un ķīmiskās īpašības
Kā minēts iepriekš, broma skābe ir nestabils savienojums, kas nav izdalīts, tāpēc tā fizikālās un ķīmiskās īpašības ar dažiem izņēmumiem iegūst teorētiski, izmantojot aprēķinu aprēķinus (Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs, 2017).
Savienojuma molekulmasa ir 112,91 g / mol, kušanas temperatūra ir 207,30 grādi pēc Celsija un viršanas temperatūra 522,29 grādi pēc Celsija. Tiek lēsts, ka tā šķīdība ūdenī ir 1 x 106 mg / L (Karaliskā ķīmijas biedrība, 2015).
Rīkojoties ar šo savienojumu, nav reģistrēta riska, tomēr ir atklāts, ka tā ir vāja skābe.
Broma (III) disproporcijas reakcijas kinētika 2Br (III) → Br (1) + Br (V) tika pētīta fosfāta buferšķīdumā, pH diapazonā no 5,9 līdz 8,0, kontrolējot optisko absorbciju pie 294 nm, izmantojot apturētu plūsmu.
Atkarības un bija attiecīgi 1. Un 2. Secībā, kur nebija. Reakcija tika pētīta arī acetāta buferšķīdumā, pH diapazonā no 3,9 līdz 5,6.
Eksperimentālās kļūdas ietvaros netika atrasti pierādījumi par tiešu reakciju starp diviem BrO2 joniem. Šis pētījums nodrošina reakcijas ātruma konstantes 39,1 ± 2,6 M -1 :
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Likmes konstantes 800 ± 100 M -1 reakcijai:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
Un līdzsvara koeficients 3,7 ± 0,9 X 10 -4 reakcijai:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Eksperimenta pKa iegūšana 3,43 pie jonu stiprības 0,06 M un 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
Lietojumprogrammas
Sārmzemju savienojumi
Brilīnskābi vai nātrija bromītu izmanto, lai iegūtu berilija bromītu, pamatojoties uz reakciju:
Esi (OH) 2 + HBrO 2 → Esi (OH) BrO 2 + H 2 O
Bromīti ir dzeltenā krāsā cietā stāvoklī vai ūdens šķīdumos. Šis savienojums tiek izmantots rūpniecībā kā oksidatīvs cietes atkaļķošanas līdzeklis tekstilizstrādājumu uzlabošanā (Egon Wiberg, 2001).
Reduktors
Bromskābi vai bromītus var izmantot, lai permanganāta jonu reducētu par mangātu šādā veidā:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
Kas ir ērti mangāna (IV) šķīdumu pagatavošanai.
Belousova-Žabotinska reakcija
Broma skābe darbojas kā svarīgs starpposms Belousova-Žabotinski reakcijā (Stenlijs, 2000), kas ir ārkārtīgi vizuāli pārsteidzoša demonstrācija.
Šajā reakcijā trīs šķīdumus sajauc, iegūstot zaļu krāsu, kas kļūst zila, violeta un sarkana, pēc tam kļūst zaļa un atkārtojas.
Trīs sajauktie šķīdumi ir šādi: 0,23 M KBrO 3 šķīdums, 0,31 M malonskābes šķīdums ar 0,059 M KBr un 0,019 M cerija (IV) amonija nitrāta un H 2 SO. 4 2,7 miljoni.
Prezentācijas laikā nelielā daudzumā ferroīna indikatora tiek ievadīts šķīdumā. Cērija vietā var izmantot mangāna jonus. Kopējā reakcija BZ ir cerija katalizētā malonskābes oksidēšana ar bromātu joniem atšķaidītā sērskābē, kā parādīts šādā vienādojumā:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Šīs reakcijas mehānisms ietver divus procesus. A process ietver jonu un divu elektronu pārnešanu, savukārt process B ietver radikāļu un viena elektronu pārnešanu.
Bromīda jonu koncentrācija nosaka, kurš process ir dominējošais. Process A ir dominējošs, ja bromīda jonu koncentrācija ir augsta, savukārt process B ir dominējošs, ja bromīda jonu koncentrācija ir zema.
A process ir bromātu jonu reducēšana ar bromīda joniem divos elektronu pārnesumos. To var attēlot ar šo neto reakciju:
Bro 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
Tas notiek, ja tiek sajaukti šķīdumi A un B. Šis process notiek šādos trīs posmos:
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)
Broms, kas izveidots no 5. reakcijas, reaģē ar malonskābi, lēnām enolizējoties, kā parādīts šādā vienādojumā:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
Šīs reakcijas samazina bromīdu jonu koncentrāciju šķīdumā. Tas ļauj procesam B kļūt par dominējošo. Procesa B kopējo reakciju attēlo šāds vienādojums:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Un tas sastāv no šādiem soļiem:
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)
Šīs kārtas galvenie elementi ietver 8. vienādojuma plus divreiz 9. vienādojuma neto rezultātu, kas parādīts zemāk:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Šī secība broma skābi iegūst autokatalītiski. Autokatalīze ir šīs reakcijas būtiska īpašība, taču tā neturpinās, kamēr reaģenti nav izsmelti, jo notiek otrās kārtas HBrO2 iznīcināšana, kā redzams 10. reakcijā.
11. un 12. reakcija parāda hiperbrūnskābes disproporciju broma skābei un Br2. Cērija (IV) joni un broms oksidē malonskābi, veidojot bromīda jonus. Tas izraisa bromīdu jonu koncentrācijas palielināšanos, kas atkārtoti aktivizē A procesu.
Krāsas šajā reakcijā galvenokārt veidojas dzelzs-cerija kompleksu oksidācijas un reducēšanas rezultātā.
Feroksīns nodrošina divas no krāsām, kas redzamas šajā reakcijā: Palielinoties, tā oksidē dzelzs ferolīnā no sarkanā dzelzs (II) uz zilo dzelzi (III). Cērijs (III) ir bezkrāsains un cerijs (IV) ir dzeltens. Cērija (IV) un dzelzs (III) kombinācija padara krāsu zaļu.
Pareizajos apstākļos šis cikls atkārtojas vairākas reizes. Stikla trauku tīrība rada bažas, jo svārstības tiek pārtrauktas, piesārņojot ar hlorīda joniem (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Atsauces
- broma skābe. (2007, 28. oktobris). Izgūts no ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egons Vībergs, NW (2001). Neorganiskā ķīmija. london-san diego: akadēmiskā prese.
- Horsts Dīters Foersterlings, MV (1993). Brūnskābe / cerijs (4+): reakcija un HBrO2 disproporcija, ko mēra sērskābes šķīdumā ar dažādām skābēm. Phys. Chem. 97 (30), 7932-7938.
- joda skābe. (2013-2016). Izgūts no vietnes molbase.com.
- Nacionālais biotehnoloģijas informācijas centrs. (2017. gads, 4. marts). PubChem salikto datu bāze; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Broma skābes disproporcijas un pKa kinētika. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
- Ropps, RC (2013). Sārmzemju savienojumu enciklopēdija. Oksforda: Elvesieris.
- Karaliskā ķīmijas biedrība. (2015). Broma skābe. Izgūts no vietnes chemspider.com.
- Stenlijs, AA (2000, 4. decembris). Advanced neorganiskās ķīmijas demonstrācijas kopsavilkums svārstīgo reakciju.