- Proprietà fisiche e chimiche
- applicazioni
- Composti alcalino terrosi
- Agente riducente
- Reazione di Belousov-Zhabotinski
- Riferimenti
L' acido bromoso è un composto inorganico di formula HBrO2. Detto acido è uno degli acidi bromo ossiacido dove si trova in uno stato di ossidazione 3+. I sali di questo composto sono noti come bromiti. È un composto instabile che non può essere isolato in laboratorio.
Questa instabilità, analoga all'acido iodico, è dovuta a una reazione di dismutazione (o sproporzione) per formare acido ipobromoso e acido bromico nel modo seguente: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Figura 1: struttura dell'acido bromo.
L'acido bromo può agire come intermedio in diverse reazioni nell'ossidazione degli ipobromiti (Ropp, 2013). Può essere ottenuto con mezzi chimici o elettrochimici in cui l'ipobromite viene ossidato allo ione bromito come:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Proprietà fisiche e chimiche
Come accennato in precedenza, l'acido bromo è un composto instabile che non è stato isolato, quindi le sue proprietà fisiche e chimiche si ottengono, con alcune eccezioni, teoricamente attraverso calcoli computazionali (National Center for Biotechnology Information, 2017).
Il composto ha un peso molecolare di 112,91 g / mol, un punto di fusione di 207,30 gradi centigradi e un punto di ebollizione di 522,29 gradi centigradi. La sua solubilità in acqua è stimata in 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).
Non vi è alcun rischio registrato nella manipolazione di questo composto, tuttavia, è stato riscontrato che è un acido debole.
La cinetica della reazione di sproporzione del bromo (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), è stata studiata in tampone fosfato, nell'intervallo di pH di 5,9-8,0, monitorando l'assorbanza ottica a 294 nm utilizzando flusso interrotto.
Le dipendenze di e erano di ordine 1 e 2 rispettivamente, dove nessuna dipendenza di. La reazione è stata anche studiata in tampone acetato, nell'intervallo di pH 3,9-5,6.
All'interno dell'errore sperimentale, non è stata trovata alcuna prova di una reazione diretta tra due ioni BrO2. Questo studio fornisce costanti di velocità 39,1 ± 2,6 M -1 per la reazione:
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Costanti di velocità di 800 ± 100 M -1 per la reazione:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
E un quoziente di equilibrio di 3,7 ± 0,9 X 10-4 per la reazione:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Ottenere un pKa sperimentale di 3,43 con una forza ionica di 0,06 M e 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
applicazioni
Composti alcalino terrosi
L'acido bromico o il bromito di sodio viene utilizzato per produrre il berillio bromito in base alla reazione:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BrO 2 + H 2 O
I bromiti sono di colore giallo allo stato solido o in soluzioni acquose. Questo composto è utilizzato industrialmente come agente disincrostante ossidativo dell'amido nella raffinazione dei tessuti (Egon Wiberg, 2001).
Agente riducente
L'acido bromico o i bromiti possono essere utilizzati per ridurre lo ione permanganato in manganato nel modo seguente:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
Cosa è conveniente per la preparazione di soluzioni di manganese (IV).
Reazione di Belousov-Zhabotinski
L'acido bromo agisce come un importante intermedio nella reazione di Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), che è una dimostrazione visivamente sorprendente.
In questa reazione, tre soluzioni vengono miscelate per formare un colore verde, che diventa blu, viola e rosso, quindi diventa verde e si ripete.
Le tre soluzioni miscelate sono: una soluzione di KBrO 3 0,23 M, una soluzione di acido malonico 0,31 M con KBr 0,059 M e una soluzione di nitrato di ammonio cerio (IV) 0,019 M e H 2 SO 4 2.7M.
Durante la presentazione, una piccola quantità dell'indicatore di ferroina viene introdotta nella soluzione. Gli ioni manganese possono essere usati al posto del cerio. La reazione complessiva BZ è l'ossidazione catalizzata da cerio dell'acido malonico, da parte di ioni bromato in acido solforico diluito, come presentato nella seguente equazione:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Il meccanismo di questa reazione coinvolge due processi. Il processo A coinvolge ioni e trasferimenti di due elettroni, mentre il processo B coinvolge radicali e trasferimenti di un elettrone.
La concentrazione di ioni bromuro determina quale processo è dominante. Il processo A è dominante quando la concentrazione di ioni bromuro è alta, mentre il processo B è dominante quando la concentrazione di ioni bromuro è bassa.
Il processo A è la riduzione degli ioni bromato da parte degli ioni bromuro in due trasferimenti di elettroni. Può essere rappresentato da questa reazione netta:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
Ciò si verifica quando si mescolano le soluzioni A e B. Questo processo avviene tramite i tre passaggi seguenti:
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)
Il bromo creato dalla reazione 5 reagisce con l'acido malonico mentre enolizza lentamente, come rappresentato dalla seguente equazione:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
Queste reazioni lavorano per ridurre la concentrazione di ioni bromuro nella soluzione. Ciò consente al processo B di diventare dominante. La reazione complessiva del processo B è rappresentata dalla seguente equazione:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10CE 4+ · 6H 2 O (7)
E si compone dei seguenti passaggi:
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)
Gli elementi chiave di questa sequenza includono il risultato netto dell'equazione 8 più due volte l'equazione 9, mostrato di seguito:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Questa sequenza produce acido bromo in modo autocatalitico. L'autocatalisi è una caratteristica essenziale di questa reazione, ma non continua finché i reagenti non sono esauriti, perché c'è una distruzione del secondo ordine di HBrO2, come si vede nella reazione 10.
Le reazioni 11 e 12 rappresentano la sproporzione dell'acido iperbromoso rispetto all'acido bromo e al Br2. Gli ioni cerio (IV) e il bromo ossidano l'acido malonico per formare ioni bromuro. Ciò provoca un aumento della concentrazione di ioni bromuro, che riattiva il processo A.
I colori in questa reazione sono formati principalmente dall'ossidazione e dalla riduzione dei complessi ferro-cerio.
La ferroina fornisce due dei colori visti in questa reazione: man mano che aumenta, ossida il ferro contenuto nella ferroina dal ferro rosso (II) al ferro blu (III). Il cerio (III) è incolore e il cerio (IV) è giallo. La combinazione di cerio (IV) e ferro (III) rende il colore verde.
Nelle giuste condizioni, questo ciclo si ripeterà più volte. La pulizia della vetreria è un problema perché le oscillazioni sono interrotte dalla contaminazione con ioni cloruro (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Riferimenti
- acido bromo. (2007, 28 ottobre). Estratto da ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Chimica inorganica. london-san diego: stampa accademica.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Acido bromo / cerio (4+): reazione e disproporzione di HBrO2 misurata in soluzione di acido solforico a differenti acidità. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
- acido iodio. (2013-2016). Estratto da molbase.com.
- Centro nazionale per le informazioni sulla biotecnologia. (2017, 4 marzo). Database composto di PubChem; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Cinetica della sproporzione e pKa dell'acido bromo. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
- Ropp, RC (2013). Enciclopedia dei composti alcalini terrosi. Oxford: Elvesier.
- Royal Society of Chemistry. (2015). Acido bromo. Estratto da chemspider.com.
- Stanley, AA (2000, 4 dicembre). Sintesi della dimostrazione di chimica inorganica avanzata reazione oscillante.