Propriedades e usos do ácido brômico (HBrO2)



O ácido bromous é um composto inorgânico de fórmula HBrO2. O dito ácido é um dos ácidos bróxi-oxiá onde é encontrado com o estado de oxidação 3+. Os sais deste composto são conhecidos como bromitos. É um composto instável que não pôde ser isolado no laboratório.

Esta instabilidade, análoga ao ácido iodósico, é devido a uma reação de dismutação (ou desproporção) para formar ácido hipobromo e ácido brômico da seguinte maneira: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Figura 1: Estrutura do ácido brômico.

O ácido brômico pode atuar como intermediário em diferentes reações na oxidação de hipobromitos (Ropp, 2013). Pode ser obtido por meios químicos ou eletroquímicos, onde o hipobromito é oxidado para o íon brometo, tais como:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

Índice

  • 1 Propriedades físicas e químicas
  • 2 usos
    • 2.1 Compostos alcalino-terrosos
    • 2.2 Agente Redutor
    • 2.3 Reação de Belousov-Zhabotinski
  • 3 referências

Propriedades físicas e químicas

Como mencionado acima, o ácido bromous é um composto instável que não é isolada, de modo que as suas propriedades físicas e químicas são obtidos, com algumas excepções, teoricamente por cálculos computacionais (National Center for Biotechnology Information, 2017).

O composto tem um peso molecular de 112,91 g / mol, de um ponto de 207.30 graus de fusão e um ponto de ebulição 522,29 graus Celsius. Sua solubilidade em água é estimada em 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Nenhum tipo de risco foi registrado no manuseio deste composto, no entanto, ele foi encontrado para ser um ácido fraco.

A cinética da reacção de desproporcionamento de bromo (III) 2Br (III) → Br (1) Br (V) foi estudado em tampão de fosfato na gama de 5,9-8,0 pH, por monitorização da absorvância óptica a 294 nm usando fluxo parado.

As dependências de [H+] e [Br (III)] foram de ordem 1 e 2 respectivamente, onde nenhuma dependência de [Br-] foi encontrada. A reação também foi estudada em tampão acetato, na faixa de pH de 3,9-5,6.

Dentro do erro experimental, nenhuma evidência foi encontrada para uma reação direta entre dois BrO2-. Este estudo fornece constantes de velocidade 39,1 ± 2,6 M-1 para a reação:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Constantes de velocidade de 800 ± 100 M-1 para a reação:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

E uma relação de equilíbrio de 3,7 ± 0,9 X 10-4 para a reação:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Obtenção de um pKa experimental de 3,43 a uma força iônica de 0,06 M e 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Usos

Compostos alcalino-terrosos

O ácido brômico ou brometo de sódio é usado para produzir brometo de berílio de acordo com a reação:

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

Os bromitos são amarelos no estado sólido ou em soluções aquosas. Este composto é utilizado industrialmente como agente de descalcificação de amidos oxidativos no refinamento de têxteis (Egon Wiberg, 2001).

Agente redutor

O ácido brômico ou bromitos podem ser usados ​​para reduzir o íon permanganato ao manganato da seguinte maneira:

2MnO4- + BrO2- + 2OH-→ BrO3- + 2MnO42- + H2O

O que é conveniente para a preparação de soluções de manganês (IV).

Reação de Belousov-Zhabotinski

O ácido bromous actua como um intermediário importante na Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), que é um fim demonstração visualmente impressionante.

Nesta reação, três soluções são misturadas para formar uma cor verde, que se torna azul, roxo e vermelho, e depois volta a verde e se repete.

As três soluções que estão misturadas são as seguintes: uma solução de KBrO3 0,23 M, uma solução de ácido malónico com 0.31M 0,059 M KBr e uma solução de nitrato de amónio e cério (IV) e 0,019 M H2SO4 2,7M.

Durante a apresentação, uma pequena quantidade do indicador ferroína é introduzida na solução. Os íons de manganês podem ser usados ​​no lugar do cério. A reacção geral B-Z é catalisada ácido malónico oxidação de cério, o bromato em ácido sulfúrico diluído, como mostrado na seguinte equação:

3CH2 (CO2H)2 + 4 BrO3- → 4 Br- + 9 CO2 + 6 H2O (1)

O mecanismo dessa reação envolve dois processos. O processo A envolve íons e transferências de dois elétrons, enquanto o processo B envolve radicais e transferências de um elétron.

A concentração de íons brometo determina qual processo é dominante. O processo A é dominante quando a concentração de iões brometo é elevada, enquanto o processo B é dominante quando a concentração de iões brometo é baixa.

O processo A é a redução de íons bromato por íons brometo em duas transferências de elétrons. Pode ser representado por esta reação líquida:

BrO3- + 5 horas- + 6H+ → 3Br2 + 3H2O (2)

Isso ocorre quando as soluções A e B são mescladas. Esse processo ocorre pelas três etapas a seguir:

BrO3- + Br- +2 H+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (5)

O bromo criado a partir da reação 5 reage com o ácido malônico ao se enolizar lentamente, como representado pela seguinte equação:

Br2 + CH2 (CO2H)2 → BrCH (CO2H)2 + Br- + H (6)

Estas reações trabalham para reduzir a concentração de íons brometo na solução. Isso permite que o processo B se torne dominante. A reação geral do processo B é representada pela seguinte equação:

2BrO3- + 12H+ + 10 Ce3+ → Br2 + 10Ce4+· 6H2O (7)

E consiste nas seguintes etapas:

BrO3 - + HBrO2 + H+ → 2BrO2 • + H2O (8)

BrO2 • + Ce3+ + H+ → HBrO2 + Ce4+ (9)

2 HBrO2 → HOBr + BrO3 - + H+ (10)

2 HOBr → HBrO2 + Br- + H+ (11)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (12)

Os principais elementos dessa seqüência incluem o resultado líquido da equação 8 mais duas vezes a equação 9, mostrada abaixo:

2Ce3+ + BrO3 - + HBrO2 + 3H+ → 2Ce4+ + H2O + 2HBrO2 (13)

Esta sequência produz ácido bromado de forma autocatalítica. A autocatálise é uma característica essencial desta reação, mas não continua até que os reagentes estejam esgotados, porque há uma destruição de segunda ordem do HBrO2, como visto na reação.

As reações 11 e 12 representam a desproporção do ácido hiperbromoso ao ácido brômico e ao Br2. Os iões e bromo do cério (IV) oxidam o ácido malónico para formar iões brometo. Isso causa um aumento na concentração de íons brometo, que reativa o processo A.

As cores nesta reação são formadas principalmente pela oxidação e redução dos complexos de ferro e cério.

A ferroína fornece duas das cores vistas nesta reação: à medida que [Ce (IV)] aumenta, ela oxida o ferro em ferroína de ferro vermelho (II) para ferro azul (III). O cério (III) é incolor e o cério (IV) é amarelo. A combinação de cério (IV) e ferro (III) torna a cor verde.

Nas condições certas, este ciclo será repetido várias vezes. A limpeza de vidros é uma preocupação, pois as oscilações são interrompidas pela contaminação com íons cloreto (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referências

  1. ácido bromous (2007, 28 de outubro). Retirado de ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Química Inorgânica london-san diego: imprensa acadêmica.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Ácido bromous / cerium (4+): reação e desproporção de HBrO2 medida em solução de ácido sulfúrico em diferentes acidez. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. Ácido iodoso. (2013-2016). Retirado de molbase.com.
  5. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2017, 4 de março). Banco de Dados Composto PubChem; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Cinética da desproporcionalidade e pKa do ácido bromous. J. Phys, Chem 98 (4), 1363-1367.
  7. Ropp, R. C. (2013). Enciclopédia dos compostos alcalino-terrosos. Oxford: Elvesier.
  8. Sociedade Real de Química. (2015). Ácido Bromous. Retirado de chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (2000, 4 de dezembro). Resumo de Demonstração de Química Inorgânica Avançada reação oscilante.