- Physikalische und chemische Eigenschaften
- Anwendungen
- Erdalkaliverbindungen
- Reduktionsmittel
- Belousov-Zhabotinski-Reaktion
- Verweise
Die Bromsäure ist eine anorganische Verbindung der Formel HBrO2. Diese Säure ist eine der Oxacid-Brom-Säuren, in denen sie in einer Oxidationsstufe von 3+ vorliegt. Die Salze dieser Verbindung sind als Bromite bekannt. Es ist eine instabile Verbindung, die im Labor nicht isoliert werden konnte.
Diese Instabilität, analog zu Iodsäure, beruht auf einer Dismutationsreaktion (oder Disproportionierung) zur Bildung von hypobromer Säure und Bromsäure wie folgt: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Abbildung 1: Struktur der Brom-Säure.
Bromsäure kann bei verschiedenen Reaktionen bei der Oxidation von Hypobromiten als Zwischenprodukt wirken (Ropp, 2013). Es kann durch chemische oder elektrochemische Mittel erhalten werden, bei denen der Hypobromit zu dem Bromition oxidiert wird, wie zum Beispiel:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Physikalische und chemische Eigenschaften
Wie oben erwähnt, ist Brom-Säure eine instabile Verbindung, die nicht isoliert wurde. Daher werden ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften mit einigen Ausnahmen theoretisch durch rechnerische Berechnungen erhalten (Nationales Zentrum für Biotechnologie-Informationen, 2017).
Die Verbindung hat ein Molekulargewicht von 112,91 g / mol, einen Schmelzpunkt von 207,30 Grad Celsius und einen Siedepunkt von 522,29 Grad Celsius. Die Löslichkeit in Wasser wird auf 1 x 106 mg / l geschätzt (Royal Society of Chemistry, 2015).
Es gibt kein registriertes Risiko beim Umgang mit dieser Verbindung, es wurde jedoch festgestellt, dass es sich um eine schwache Säure handelt.
Die Kinetik der Brom (III) -Disproportionierungsreaktion 2Br (III) → Br (1) + Br (V) wurde in Phosphatpuffer im pH-Bereich von 5,9 bis 8,0 untersucht, wobei die optische Absorption bei überwacht wurde 294 nm bei gestopptem Fluss.
Die Abhängigkeiten von und waren in der Größenordnung von 1 bzw. 2, wobei keine Abhängigkeit von. Die Reaktion wurde auch in Acetatpuffer im pH-Bereich von 3,9 bis 5,6 untersucht.
Innerhalb des experimentellen Fehlers wurden keine Hinweise auf eine direkte Reaktion zwischen zwei BrO2-Ionen gefunden. Diese Studie liefert Geschwindigkeitskonstanten 39,1 ± 2,6 M -1 für die Reaktion:
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Geschwindigkeitskonstanten von 800 ± 100 M -1 für die Reaktion:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
Und ein Gleichgewichtsquotient von 3,7 ± 0,9 · 10 & supmin; & sup4; für die Reaktion:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Erhalten eines experimentellen pKa von 3,43 bei einer Ionenstärke von 0,06 M und 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
Anwendungen
Erdalkaliverbindungen
Bromsäure oder Natriumbromit wird verwendet, um Berylliumbromit basierend auf der Reaktion herzustellen:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BrO 2 + H 2 O.
Bromite sind im festen Zustand oder in wässrigen Lösungen gelb gefärbt. Diese Verbindung wird industriell als oxidatives Stärkeentkalkungsmittel bei der Veredelung von Textilien verwendet (Egon Wiberg, 2001).
Reduktionsmittel
Bromsäure oder Bromite können verwendet werden, um das Permanganation zu Manganat auf folgende Weise zu reduzieren:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O.
Was ist bequem für die Herstellung von Mangan (IV) -Lösungen.
Belousov-Zhabotinski-Reaktion
Bromsäure fungiert als wichtiges Zwischenprodukt bei der Belousov-Zhabotinski-Reaktion (Stanley, 2000), die eine äußerst visuell auffällige Demonstration darstellt.
Bei dieser Reaktion werden drei Lösungen gemischt, um eine grüne Farbe zu bilden, die blau, lila und rot wird und dann grün wird und sich wiederholt.
Die drei Lösungen, die gemischt werden, sind wie folgt: eine 0,23 M KBrO 3 -Lösung, eine 0,31 M Malonsäurelösung mit 0,059 M KBr und eine 0,019 M Cer (IV) -ammoniumnitratlösung und H 2 SO 4 2,7M.
Während der Präsentation wird eine kleine Menge des Indikatorferroins in die Lösung eingeführt. Manganionen können anstelle von Cer verwendet werden. Die Gesamtreaktion BZ ist die Cer-katalysierte Oxidation von Malonsäure durch Bromationen in verdünnter Schwefelsäure, wie in der folgenden Gleichung dargestellt:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Der Mechanismus dieser Reaktion beinhaltet zwei Prozesse. Prozess A beinhaltet Ionen und Zwei-Elektronen-Transfers, während Prozess B Radikale und Ein-Elektronen-Transfers beinhaltet.
Die Bromidionenkonzentration bestimmt, welcher Prozess dominiert. Prozess A ist dominant, wenn die Bromidionenkonzentration hoch ist, während Prozess B dominant ist, wenn die Bromidionenkonzentration niedrig ist.
Verfahren A ist die Reduktion von Bromationen durch Bromidionen in zwei Elektronentransfers. Es kann durch diese Nettoreaktion dargestellt werden:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
Dies tritt auf, wenn die Lösungen A und B gemischt werden. Dieser Vorgang erfolgt in den folgenden drei Schritten:
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)
Das aus Reaktion 5 erzeugte Brom reagiert mit Malonsäure, während es langsam enolisiert, wie durch die folgende Gleichung dargestellt:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
Diese Reaktionen verringern die Konzentration von Bromidionen in der Lösung. Dadurch kann Prozess B dominant werden. Die Gesamtreaktion von Prozess B wird durch die folgende Gleichung dargestellt:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Und es besteht aus folgenden Schritten:
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)
Die Schlüsselelemente dieser Sequenz umfassen das Nettoergebnis von Gleichung 8 plus zweimal die unten gezeigte Gleichung 9:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Diese Sequenz erzeugt autokatalytisch Bromsäure. Die Autokatalyse ist ein wesentliches Merkmal dieser Reaktion, setzt sich jedoch erst fort, wenn die Reagenzien erschöpft sind, da HBrO2 zerstört wird, wie in Reaktion 10 zu sehen ist.
Die Reaktionen 11 und 12 repräsentieren die Disproportionierung von hyperbromer Säure zu bromiger Säure und Br2. Cer (IV) -Ionen und Brom oxidieren Malonsäure unter Bildung von Bromidionen. Dies führt zu einer Erhöhung der Bromidionenkonzentration, wodurch Prozess A reaktiviert wird.
Die Farben bei dieser Reaktion werden hauptsächlich durch Oxidation und Reduktion von Eisen-Cer-Komplexen gebildet.
Ferroin liefert zwei der Farben, die bei dieser Reaktion beobachtet werden: Mit zunehmender Oxidation oxidiert es das Eisen im Ferroin von rotem Eisen (II) zu blauem Eisen (III). Cer (III) ist farblos und Cer (IV) ist gelb. Die Kombination von Cer (IV) und Eisen (III) macht die Farbe grün.
Unter den richtigen Bedingungen wiederholt sich dieser Zyklus mehrmals. Die Sauberkeit von Glaswaren ist ein Problem, da die Schwingungen durch Verunreinigungen mit Chloridionen unterbrochen werden (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Verweise
- Bromige Säure. (2007, 28. Oktober). Von ChEBI abgerufen: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Anorganische Chemie. London-San Diego: akademische Presse.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Bromsäure / Cer (4+): Reaktion und HBrO2-Disproportionierung gemessen in Schwefelsäurelösung bei verschiedenen Säuren. Phys. Chem 97 (30), 7932 & ndash; 7938.
- Jodsäure. (2013-2016). Von molbase.com abgerufen.
- Nationales Zentrum für Informationen zur Biotechnologie. (2017, 4. März). PubChem Compound Database; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Kinetik der Disproportionierung und pKa der Bromsäure. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363 & ndash; 1367.
- Ropp, RC (2013). Enzyklopädie der Erdalkaliverbindungen. Oxford: Elvesier.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Bromige Säure. Von chemspider.com abgerufen.
- Stanley, AA (2000, 4. Dezember). Advanced Inorganic Chemistry Demonstration Zusammenfassung Oszillierende Reaktion.