คุณสมบัติของ Bromic Acid (HBrO2) และการใช้งาน

กรดโบรมีน เป็นสารประกอบอนินทรีย์ของสูตร HBrO2 กล่าวว่ากรดเป็นหนึ่งในกรดโบรมีน oxacid ซึ่งจะพบกับสถานะออกซิเดชัน 3+ เกลือของสารประกอบนี้เรียกว่า bromitos เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรที่ไม่สามารถแยกได้ในห้องปฏิบัติการ.

ความไม่แน่นอนนี้คล้ายกับกรดไอโอโดซิคเกิดจากปฏิกิริยาการแยกส่วน (หรือสัดส่วน) กับรูปแบบกรดไฮโปรโบรเมียและกรดโบรมิกในลักษณะดังต่อไปนี้: 2HBrO₂ → HBrO + HBrO_3.

กรดโบรมิกสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกลางในปฏิกิริยาต่าง ๆ ในปฏิกิริยาออกซิเดชั่นของ hypobromites (Ropp, 2013) สามารถหาได้จากวิธีทางเคมีหรือไฟฟ้าเคมีโดยที่ไฮโปโบรไมต์ถูกออกซิไดซ์กับไอออนโบรไมต์ตัวอย่างเช่น:

HBrO + HClO → HBrO₂ + HCl

HBrO + H₂O + 2e^- → HBrO₂ + H₂

ดัชนี

• 1 คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี
• 2 ใช้
  • 2.1 สารประกอบอัลคาไลน์เอิร์ท
  • 2.2 ตัวแทนการลด
  • 2.3 ปฏิกิริยาของ Belousov-Zhabotinski
• 3 อ้างอิง

คุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี

ดังกล่าวข้างต้นกรด bromic เป็นสารประกอบที่ไม่เสถียรที่ไม่ได้แยกดังนั้นคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของมันจะได้รับมีข้อยกเว้นบางประการทางทฤษฎีผ่านการคำนวณการคำนวณ (ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ 2017).

สารประกอบนี้มีน้ำหนักโมเลกุล 112.91 กรัม / โมลล์จุดหลอมเหลว 207.30 องศาเซ็นติเกรดและจุดเดือด 522.29 องศาเซ็นติเกรด ความสามารถในการละลายของน้ำอยู่ที่ประมาณ 1 x 106 มก. / ล. (ราชสมาคมเคมี, 2015).

ไม่มีการลงทะเบียนประเภทความเสี่ยงในการจัดการสารประกอบนี้อย่างไรก็ตามพบว่าเป็นกรดอ่อน.

จลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยาการลดสัดส่วนของโบรมีน (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V) ถูกศึกษาในบัฟเฟอร์ฟอสเฟตในช่วงค่า pH 5.9-8.0 เพื่อตรวจสอบการดูดกลืนแสงที่ 294 nm โดยใช้ flow flow.

การพึ่งพาของ [H⁺] และ [Br (III)] เป็นลำดับ 1 และ 2 ตามลำดับโดยไม่พบการพึ่งพา [Br-] ปฏิกิริยาถูกศึกษาในบัฟเฟอร์อะซิเตทในช่วง pH ที่ 3.9 - 5.6.

ภายในข้อผิดพลาดจากการทดลองไม่พบหลักฐานใด ๆ สำหรับปฏิกิริยาโดยตรงระหว่างสอง BrO2 - ไอออน การศึกษานี้ให้ค่าคงที่ความเร็ว 39.1 ± 2.6 M^-1  สำหรับปฏิกิริยา:

HBrO₂ + Bro₂→ HOBr + Br0₃^-

ค่าคงที่ความเร็วคงที่ 800 ± 100 M^-1 สำหรับปฏิกิริยา:

2HBr0₂ → HOBr + Br0₃^- + H⁺

และผลหารสมดุลของ 3.7 ± 0.9 X 10^-4  สำหรับปฏิกิริยา:

HBr02 ⇌ H + + BrO₂^-

ได้รับ pKa ทดลองที่ 3.43 ที่ความแรงของไอออนิก 0.06 M และ 25.0 ° C (R. B. Faria, 1994).

การใช้งาน

สารประกอบอัลคาไลน์เอิร์ท

กรด bromic หรือโซเดียมโบรไมด์ใช้ในการผลิตเบริลเลียมโบรไมด์ตามปฏิกิริยา:

เป็น (OH)₂ + HBrO₂ →เป็น (OH) BrO₂ + H₂O

โบรมิโตเป็นสีเหลืองในสถานะของแข็งหรือในสารละลายน้ำ สารประกอบนี้ถูกใช้ในอุตสาหกรรมในฐานะตัวแทนของการขจัดคราบออกซิเดชั่นของแป้งในการปรับแต่งสิ่งทอ (Egon Wiberg, 2001).

ตัวแทนลด

กรด bromic หรือ bromitos สามารถใช้เพื่อลดด่างทับทิมด้วยการแมงกานีสในวิธีต่อไปนี้:

2MnO₄^- + Bro₂^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^2- + H₂O

สิ่งที่สะดวกสำหรับการเตรียมสารละลายแมงกานีส (IV).

ปฏิกิริยา Belousov-Zhabotinski

กรดโบรมิกทำหน้าที่เป็นตัวกลางสำคัญในปฏิกิริยาของ Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000) ซึ่งเป็นการสาธิตที่น่าประทับใจอย่างยิ่ง.

ในปฏิกิริยานี้มีการผสมสารละลายสามชนิดเพื่อสร้างสีเขียวซึ่งเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงินสีม่วงและสีแดงจากนั้นกลับสู่สีเขียวและทำซ้ำ.

โซลูชันทั้งสามที่ผสมกันมีดังต่อไปนี้: โซลูชันของ KBrO₃ สารละลายกรด malonic 0.23 M, 0.31 M พร้อม 0.059 M KBr และ 0.019 M cerium (IV) สารละลายแอมโมเนียมไนเตรตและ H₂SW₄ 2.7M.

ระหว่างการนำเสนอจะมีการแนะนำ Ferroin ตัวบ่งชี้จำนวนเล็กน้อยลงในโซลูชัน ไอออนแมงกานีสสามารถใช้แทนซีเรียม ปฏิกิริยาโดยรวม B-Z คือปฏิกิริยาออกซิเดชันซีเรียมของกรด malonic โดยโบรเมตไอออนในกรดซัลฟิวริกเจือจางดังแสดงในสมการต่อไปนี้

3CH₂ (CO₂H)₂ + 4 BrO₃^- → 4^- + 9 บ₂ + 6 ชม₂O (1)

กลไกของปฏิกิริยานี้เกี่ยวข้องกับสองกระบวนการ กระบวนการ A เกี่ยวข้องกับไอออนและการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสองตัวในขณะที่กระบวนการ B เกี่ยวข้องกับอนุมูลและการถ่ายโอนอิเล็กตรอน.

ความเข้มข้นของไอออนโบรไมด์เป็นตัวกำหนดกระบวนการที่เด่นชัด โปรเซส A มีความสำคัญเมื่อความเข้มข้นของโบรไมด์ไอออนสูงในขณะที่โพรเซส B จะโดดเด่นเมื่อความเข้มข้นของโบรไมด์ไอออนมีค่าต่ำ.

กระบวนการ A คือการลดลงของโบรเมตไอออนโดยโบรไมด์ไอออนในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนสองครั้ง มันสามารถเป็นตัวแทนจากปฏิกิริยาสุทธินี้:

Bro₃^- + 5br^- + 6H⁺ → 3Br₂ + 3H₂O (2)

สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อมีการผสมโซลูชัน A และ B กระบวนการนี้เกิดขึ้นผ่านสามขั้นตอนต่อไปนี้:

Bro₃^- + br^- +2 ชั่วโมง⁺ → HBrO₂ + HOBr (3)

HBrO₂ + br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ →₂ + H₂O (5)

โบรมีนที่สร้างจากปฏิกิริยาที่ 5 ทำปฏิกิริยากับกรด malonic ในขณะที่ค่อย ๆ enolysizes แสดงโดยสมการต่อไปนี้:

br₂ + CH₂ (CO₂H)₂ → BrCH (CO₂H)₂ + br^- + H (6)

ปฏิกิริยาเหล่านี้ทำงานเพื่อลดความเข้มข้นของไอออนโบรไมด์ในสารละลาย สิ่งนี้ทำให้กระบวนการ B โดดเด่น ปฏิกิริยาโดยรวมของกระบวนการ B นั้นแสดงด้วยสมการต่อไปนี้:

2BrO3^- + 12H⁺ + 10 ปี³⁺ →₂ + 10CE⁴⁺· 6 ชม₂O (7)

และประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:

Bro₃^- + HBrO₂ + H⁺ → 2BrO₂ • + H₂O (8)

Bro₂ • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO₂ + อีซี⁴⁺ (9)

2 HBrO₂ → HOBr + BrO₃^- + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO₂ + br^- + H⁺ (11)

HOBr + Br^- + H⁺ →₂ + H₂O (12)

องค์ประกอบสำคัญของลำดับนี้รวมถึงผลลัพธ์สุทธิของสมการ 8 บวกสองเท่าของสมการ 9 ซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง:

2ce³⁺ + Bro₃ - + HBrO₂ + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H₂O + 2HBrO₂ (13)

ลำดับนี้ผลิตกรดโบรมีนโดยอัตโนมัติ Autocatalysis เป็นคุณสมบัติที่สำคัญของปฏิกิริยานี้ แต่มันจะไม่ดำเนินต่อไปจนกว่าน้ำยาจะหมดเนื่องจากมีการทำลายลำดับที่สองของ HBrO2 ตามที่เห็นในปฏิกิริยา.

ปฏิกิริยา 11 และ 12 เป็นตัวแทนของสัดส่วนของกรด hyperbromous กับกรด bromic และ Br2 ไอออนซีเรียม (IV) และโบรมีนออกซิไดซ์กรด malonic เพื่อสร้างไอออนโบรไมด์ สิ่งนี้ทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของไอออนโบรไมด์ซึ่งจะกระตุ้นกระบวนการ A.

สีในปฏิกิริยานี้ส่วนใหญ่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและการลดลงของสารประกอบเชิงซ้อนของเหล็กและซีเรียม.

Ferroin ให้สีสองสีที่เห็นในปฏิกิริยานี้เมื่อเพิ่ม [Ce (IV)] มันจะทำให้เหล็กใน ferroin เปลี่ยนจากเหล็กสีแดง (II) เป็นเหล็กสีฟ้า (III) ซีเรียม (III) ไม่มีสีและซีเรียม (IV) เป็นสีเหลือง การรวมกันของซีเรียม (IV) และเหล็ก (III) ทำให้สีเขียว.

ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมรอบนี้จะถูกทำซ้ำหลายครั้ง การทำความสะอาดเครื่องแก้วเป็นเรื่องที่น่ากังวลเพราะความผันผวนถูกขัดจังหวะด้วยการปนเปื้อนด้วยคลอไรด์ไอออน (Horst Dieter Foersterling, 1993).

การอ้างอิง

1. กรดโบรมีน (2007, 28 ตุลาคม) สืบค้นจาก ChEBI: ebi.ac.uk.
2. Egon Wiberg, N. W. (2001) เคมีอนินทรีย์ london-san ดิเอโก: สื่อมวลชน.
3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993) กรด Bromous / ซีเรียม (4+): ปฏิกิริยาและการแยกสัดส่วน HBrO2 ในสารละลายกรดซัลฟิวริกที่ความเป็นกรดต่างๆ Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. กรดไอโอดีน (2013-2016) สืบค้นจาก molbase.com.
5. ศูนย์ข้อมูลเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ. (2017, 4 มีนาคม) PubChem ฐานข้อมูลแบบผสม; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994) จลนพลศาสตร์ของการแปรสัดส่วนและ pKa ของกรด Bromous J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
7. Ropp, R. C. (2013) สารานุกรมของสารประกอบอัลคาไลน์เอิร์ ธ Oxford: Elvesier.
8. ราชสมาคมเคมี (2015) กรด Bromous ดึงมาจาก chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4 ธันวาคม) การสาธิตเคมีอนินทรีย์ขั้นสูงสรุปปฏิกิริยาการสั่น.