חומצת bromous היא תרכובת אורגנית של נוסחא HBrO2. החומצה האמורה היא אחת מחומצות הברום החומציות בהן היא נמצאת במצב חמצון 3+. מלחי תרכובת זו מכונים ברומיטים. זהו תרכובת לא יציבה שלא ניתן היה לבודד במעבדה.
אי יציבות זו, המקבילה לחומצה יוד, נובעת מתגובת פירוק (או חוסר פרופורציה) ליצירת חומצה היפוברומית וחומצה ברומית בדרך הבאה: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
איור 1: מבנה של חומצה ברומית.
חומצה ברומית יכולה לפעול כמתווך בתגובות שונות בחמצון ההיפוברומיטים (Ropp, 2013). ניתן להשיג אותו באמצעים כימיים או אלקטרוכימיים בהם ההיפוברומיט מתחמצן ליון הברומטי כגון:
HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
תכונות פיזיקליות וכימיות
כאמור, חומצה ברומית היא תרכובת לא יציבה שלא בודדה, ולכן התכונות הפיזיקליות והכימיות שלה מתקבלות, למעט כמה יוצאים מן הכלל, באופן תיאורטי באמצעות חישובים חישוביים (המרכז הלאומי למידע על ביוטכנולוגיה, 2017).
לתרכובת משקל מולקולרי של 112.91 גרם / מול, נקודת התכה של 207.30 מעלות צלזיוס ונקודת רתיחה של 522.29 מעלות צלזיוס. מסיסותם במים מוערכת כ -1 x 106 מ"ג / ל"ל (החברה המלכותית לכימיה, 2015).
אין סיכון רשום בטיפול בתרכובת זו, עם זאת, נמצא כי מדובר בחומצה חלשה.
הקינטיקה של תגובת הפרופורציה של הברום (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), נחקרה במאגר פוספטים, בטווח pH של 5.9-8.0, תוך פיקוח על הספיגה האופטית ב 294 ננומטר באמצעות זרימת עצירה.
התלות בסדרי גודל 1 ו -2 בהתאמה, כאשר אין תלות בה. התגובה נחקרה גם במאגר אצטט, בטווח החומציות 3.9-5.6.
במסגרת השגיאה הניסויית לא נמצאו עדויות לתגובה ישירה בין שני BrO2- יוני. מחקר זה מספק קבועי שיעור 39.1 ± 2.6 M -1 לתגובה:
HBrO 2 + אחי 2 → HOBr + Br0 3 -
דרג קבועים של 800 ± 100 M -1 לתגובה:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
ומנתון שיווי משקל של 3.7 ± 0.9 X 10 -4 לתגובה:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
השגת pKa ניסיוני של 3.43 בעוצמה יונית של 0.06 M ו 25.0 מעלות צלזיוס (RB Faria, 1994).
יישומים
תרכובות אדמה אלקליות
חומצה ברומית או נתרן ברומיט משמשת לייצור בריליום ברומייט על בסיס התגובה:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BrO 2 + H 2 O
ברומיטים הם בצבע צהוב במצב מוצק או בתמיסות מימיות. תרכובת זו משמשת מבחינה תעשייתית כחומר מתייבש עמילן מחמצן בעידון טקסטיל (Egon Wiberg, 2001).
גורם מקטין
ניתן להשתמש בחומצה ברומית או ברומיטים להפחתת יון הפרמנגנט למנגנט בדרך הבאה:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
מה נוח להכנת תמיסות מנגן (IV).
תגובת בלוסוב-ז'בוטינסקי
חומצה ברומית משמשת כמתווך חשוב בתגובת בלוסוב-ז'בוטינסקי (סטנלי, 2000), שהיא הפגנה מדהימה מאוד מבחינה חזותית.
בתגובה זו מעורבים שלושה פתרונות ליצירת צבע ירוק, שהופך לכחול, סגול ואדום, ואז הופך לירוק וחוזר על עצמו.
שלושת הפתרונות המעורבים הם: תמיסת 0.23 M KBrO 3 , תמיסת חומצה מלונית 0.31 M עם 0.059 M KBr ופתרון אמוניום חנקתי 0.019 M (IV) ו- H 2 SO 4 2.7 מ '.
במהלך ההצגה מוחדרת לתמיסה כמות קטנה של ferroin המחוון. ניתן להשתמש ביוני מנגן במקום cerium. התגובה הכוללת BZ היא חמצון מזרזי גרעינים של חומצה מלונית, על ידי יוני ברומט בחומצה גופרתית מדוללת כפי שהוצג במשוואה הבאה:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
המנגנון של תגובה זו כרוך בשני תהליכים. תהליך A כולל יונים והעברות אלקטרונים, ואילו תהליך B כולל רדיקלים והעברות אלקטרונים.
ריכוז יון הברומיד קובע איזה תהליך דומיננטי. תהליך A דומיננטי כאשר ריכוז יון הברומיד גבוה ואילו תהליך B דומיננטי כאשר ריכוז יון הברומיד נמוך.
תהליך A הוא צמצום יוני הברומט על ידי יוני ברומיד בשני העברות אלקטרונים. זה יכול להיות מיוצג על ידי תגובה זו נטו:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
מצב זה מתרחש כאשר מעורבים פתרונות A ו- B. תהליך זה מתרחש בשלושת השלבים הבאים:
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)
הברום שנוצר מתגובה 5 מגיב עם חומצה מלונית כשהוא מתרומם לאט, כמוצג על ידי המשוואה הבאה:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
תגובות אלה פועלות להפחתת ריכוז יוני הברומיד בתמיסה. זה מאפשר לתהליך B להיות דומיננטי. התגובה הכוללת של תהליך B מיוצגת על ידי המשוואה הבאה:
2BrO3 - + 12H + + 10 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
והוא מורכב מהשלבים הבאים:
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)
מרכיבי המפתח ברצף זה כוללים את התוצאה נטו של משוואה 8 פלוס פעמיים משוואה 9, המוצגת להלן:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
רצף זה מייצר חומצה ברומית באופן autocatalytically. ניתוח אוטוקאטליזה הוא מאפיין חיוני בתגובה זו, אך הוא אינו ממשיך עד למיצוי ריאגנטים, מכיוון שיש הרס מסדר שני של HBrO2, כפי שניתן לראות בתגובה 10.
התגובות 11 ו -12 מייצגות את הפרופורציה של חומצה היפר-ברומית לחומצה ברומית ו- Br2. יוני Cerium (IV) וברום מחמצנים חומצה מלונית ליצירת יוני ברום. זה גורם לעלייה בריכוז יוני הברומיד, שמפעיל מחדש את תהליך A.
הצבעים בתגובה זו נוצרים בעיקר על ידי חמצון והפחתה של מתחמי ברזל-סרום.
Ferroin מספק שניים מהצבעים הנראים בתגובה זו: ככל שהוא מתגבר, הוא מחמצן את הברזל ב ferroin מברזל אדום (II) לברזל כחול (III). Cerium (III) הוא חסר צבע וה cerium (IV) הוא צהוב. השילוב של cerium (IV) לברזל (III) הופך את הצבע לירוק.
בתנאים הנכונים, מחזור זה יחזור על עצמו מספר פעמים. ניקיון כלי הזכוכית מהווה דאגה מכיוון שהתנודות מופרעות על ידי זיהום ביוני כלוריד (Horst Dieter Foersterling, 1993).
הפניות
- חומצה ברומית. (2007, 28 באוקטובר). נשלח מ- ChEBI: ebi.ac.uk.
- אגון וויברג, NW (2001). כימיה אורגנית. לונדון-סן דייגו: עיתונות אקדמית.
- הורסט דיטר פרסטרלינג, MV (1993). חומצה ברומית / cerium (4+): תגובה ופרופורציה של HBrO2 נמדדים בתמיסה של חומצה גופרתית בחומציות שונות. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
- חומצה יוד. (2013-2016). נשלח מ- molbase.com.
- המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2017, 4 במרץ). מסד הנתונים של מתחם PubChem; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). קינטיקה של חוסר פרופורציה ו pKa של חומצה ברומית. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
- רופ, RC (2013). אנציקלופדיה של תרכובות כדור הארץ האלקליות. אוקספורד: אלבסייר.
- החברה המלכותית לכימיה. (2015). חומצה ברומית. נשלח מ- chemspider.com.
- סטנלי, א.א. (2000, 4 בדצמבר). הדגמה של כימיה אורגנית מתקדמת סיכום תגובה נדנוד.