- Các tính chất vật lý và hóa học
- Các ứng dụng
- Các hợp chất kiềm thổ
- Chât khử
- Phản ứng Belousov-Zhabotinski
- Người giới thiệu
Các axit bromous là một hợp chất vô cơ của thức HBrO2. Axit cho biết là một trong những axit bromua oxacid, nơi nó được tìm thấy ở trạng thái oxy hóa 3+. Các muối của hợp chất này được gọi là bromit. Nó là một hợp chất không ổn định không thể phân lập được trong phòng thí nghiệm.
Tính không ổn định này, tương tự như axit iot, là do phản ứng khử (hoặc mất cân bằng) để tạo thành axit hypobromous và axit bromic như sau: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Hình 1: Cấu trúc của axit bromous.
Axit bromua có thể hoạt động như một chất trung gian trong các phản ứng khác nhau trong quá trình oxy hóa hypobromit (Ropp, 2013). Nó có thể thu được bằng các phương tiện hóa học hoặc điện hóa trong đó hypobromit bị oxy hóa thành ion bromit như:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Các tính chất vật lý và hóa học
Như đã đề cập ở trên, axit bromous là một hợp chất không bền, chưa được phân lập, vì vậy các tính chất vật lý và hóa học của nó có được, với một số ngoại lệ, về mặt lý thuyết thông qua tính toán (Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia, 2017).
Hợp chất này có khối lượng phân tử là 112,91 g / mol, nhiệt độ nóng chảy là 207,30 độ C. và nhiệt độ sôi là 522,29 độ C. Độ hòa tan của nó trong nước được ước tính là 1 x 106 mg / L (Hiệp hội Hóa học Hoàng gia, 2015).
Không có rủi ro được đăng ký trong việc xử lý hợp chất này, tuy nhiên, người ta đã phát hiện ra rằng nó là một axit yếu.
Động học của phản ứng mất cân bằng brom (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), được nghiên cứu trong dung dịch đệm photphat, trong khoảng pH từ 5,9-8,0, theo dõi độ hấp thụ quang tại 294 nm sử dụng dòng dừng.
Các phụ thuộc của và có thứ tự tương ứng là 1 và 2, trong đó không có phụ thuộc của. Phản ứng cũng được nghiên cứu trong đệm axetat, trong khoảng pH 3,9-5,6.
Trong sai số thí nghiệm, không tìm thấy bằng chứng nào cho phản ứng trực tiếp giữa hai ion BrO2-. Nghiên cứu này cung cấp các hằng số tốc độ 39,1 ± 2,6 M -1 cho phản ứng:
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Hằng số tốc độ 800 ± 100 M -1 cho phản ứng:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
Và một thương số cân bằng là 3,7 ± 0,9 X 10 -4 cho phản ứng:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Thu được pKa thực nghiệm là 3,43 ở cường độ ion 0,06 M và 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
Các ứng dụng
Các hợp chất kiềm thổ
Axit bromic hoặc natri bromit được sử dụng để sản xuất beri bromit dựa trên phản ứng:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BrO 2 + H 2 O
Bromit có màu vàng ở trạng thái rắn hoặc trong dung dịch nước. Hợp chất này được sử dụng trong công nghiệp như một chất tẩy cặn tinh bột oxy hóa trong quá trình tinh chế hàng dệt (Egon Wiberg, 2001).
Chât khử
Axit bromic hoặc bromit có thể được sử dụng để khử ion pemanganat thành manganat theo cách sau:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
Điều gì là thuận tiện cho việc chuẩn bị các dung dịch mangan (IV).
Phản ứng Belousov-Zhabotinski
Axit bromous đóng vai trò là chất trung gian quan trọng trong phản ứng Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), đây là một minh chứng cực kỳ ấn tượng.
Trong phản ứng này, ba dung dịch được trộn lẫn với nhau tạo thành màu xanh lục, sau đó chuyển sang xanh lam, tím và đỏ, sau đó chuyển sang xanh lục và lặp lại.
Ba dung dịch được trộn như sau: dung dịch 0,23 M KBrO 3 , dung dịch axit malonic 0,31 M với 0,059 M KBr và dung dịch amoni nitrat xeri (IV) 0,019 M và H 2 SO 4 2,7 triệu.
Trong quá trình trình bày, một lượng nhỏ chất chỉ thị ferroin được đưa vào dung dịch. Các ion mangan có thể được sử dụng thay cho xeri. Phản ứng tổng thể BZ là phản ứng oxy hóa axit malonic được xúc tác bởi xeri bằng các ion bromat trong axit sunfuric loãng như được trình bày trong phương trình sau:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Cơ chế của phản ứng này bao gồm hai quá trình. Quá trình A bao gồm các ion và chuyển hai điện tử, trong khi quá trình B liên quan đến các gốc và chuyển một điện tử.
Nồng độ ion bromua xác định quá trình nào chiếm ưu thế. Quá trình A chiếm ưu thế khi nồng độ ion bromua cao, trong khi quá trình B chiếm ưu thế khi nồng độ ion bromua thấp.
Quá trình A là sự khử ion bromat bởi ion bromua trong hai sự chuyển electron. Nó có thể được biểu thị bằng phản ứng ròng này:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
Điều này xảy ra khi dung dịch A và B. được trộn lẫn. Quá trình này xảy ra theo ba bước sau:
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 được tạo ra từ phản ứng 5 phản ứng với axit malonic khi nó tạo ra từ từ, được biểu diễn bằng phương trình sau:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
Các phản ứng này có tác dụng làm giảm nồng độ của ion bromua trong dung dịch. Điều này cho phép quá trình B trở nên thống trị. Phản ứng tổng thể của quá trình B được biểu diễn bằng phương trình sau:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Và nó bao gồm các bước sau:
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)
Các phần tử quan trọng của dãy số này bao gồm kết quả thuần của Phương trình 8 cộng với hai lần Phương trình 9, được hiển thị bên dưới:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Trình tự này tạo ra axit bromous tự xúc tác. Tự động phân giải là một tính năng cần thiết của phản ứng này, nhưng nó không tiếp tục cho đến khi hết thuốc thử, vì có sự phá hủy HBrO2 bậc hai, như đã thấy trong phản ứng 10.
Phản ứng 11 và 12 thể hiện sự mất cân đối của axit hyperbromous thành axit bromous và Br2. Các ion xeri (IV) và brom oxy hóa axit malonic để tạo thành các ion bromua. Điều này làm tăng nồng độ của các ion bromua, làm kích hoạt quá trình A.
Màu sắc trong phản ứng này được tạo thành chủ yếu do quá trình oxy hóa và khử của phức hợp sắt-xeri.
Ferroin tạo ra hai màu trong phản ứng này: Khi nó tăng lên, nó sẽ oxy hóa sắt trong ferroin từ sắt đỏ (II) thành sắt xanh (III). Xeri (III) không màu và xeri (IV) có màu vàng. Sự kết hợp của xeri (IV) và sắt (III) làm cho màu xanh lục.
Trong điều kiện thích hợp, chu kỳ này sẽ tự lặp lại nhiều lần. Độ sạch của dụng cụ thủy tinh là một mối quan tâm vì sự dao động bị gián đoạn do nhiễm các ion clorua (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Người giới thiệu
- axit bromua. (2007, ngày 28 tháng 10). Lấy từ ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Hóa học vô cơ. london-san diego: báo chí học thuật.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Axit bromua / xeri (4+): phản ứng và tỷ lệ HBrO2 được đo trong dung dịch axit sunfuric ở các độ axit khác nhau. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
- axit iot. (2013-2016). Lấy từ molbase.com.
- Trung tâm Thông tin Công nghệ Sinh học Quốc gia. (2017, ngày 4 tháng 3). Cơ sở dữ liệu tổng hợp PubChem; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Động học của sự mất cân bằng và pKa của Axit Bromous. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
- Ropp, RC (2013). Encyclopedia of the Alkaline Earth Compounds. Oxford: Yêu tinh.
- Hiệp hội Hóa học Hoàng gia. (2015). Axit bromua. Lấy từ chemspider.com.
- Stanley, AA (2000, ngày 4 tháng 12). Bài tập Hóa Vô cơ nâng cao Tóm tắt phản ứng dao động.