所述亚溴酸是式HBrO2的无机化合物。所述酸是草酸溴酸中的一种,其以3+氧化态存在。该化合物的盐称为溴酸盐。它是一种不稳定的化合物,无法在实验室中分离出来。
这种不稳定性类似于碘酸,是由于发生如下歧化反应(或歧化)而形成次溴酸和溴酸:2HBrO 2 →HBrO + HBrO 3。
图1:溴酸的结构。
亚溴酸可作为次溴酸盐氧化过程中不同反应的中间体(Ropp,2013年)。可以通过化学方法或电化学方法将次溴酸盐氧化为溴离子,例如:
HBrO + HClO→HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e中- →HBrO 2 + H 2
物理和化学特性
如上所述,溴酸是一种尚未分离的不稳定化合物,因此,除某些例外,理论上通过计算计算可获得其理化性质(国家生物技术信息中心,2017年)。
该化合物的分子量为112.91g / mol,熔点为207.30摄氏度,沸点为522.29摄氏度。据估计,其在水中的溶解度为1 x 106 mg / L(皇家化学会,2015)。
处理该化合物没有注册风险,但是,发现它是一种弱酸。
在pH范围为5.9-8.0的磷酸盐缓冲液中研究了溴(III)歧化反应的动力学,即2Br(III)→Br(1)+ Br(V),监测294 nm(使用停止流)。
和的依存关系分别是1和2的阶,而没有依存关系。还在pH范围为3.9-5.6的乙酸盐缓冲液中研究了该反应。
在实验误差范围内,未发现两个BrO2-离子之间直接反应的证据。这项研究为反应提供了速率常数39.1±2.6 M -1:
HBrO 2 +的BrO 2 →次溴酸+ BR0 3 -
反应的速率常数为800±100 M -1:
2HBr0 2 →次溴酸+ BR0 3 - + H +
反应的平衡商为3.7±0.9 X 10 -4:
HBr02⇌H + +的BrO 2 -
在0.06 M和25.0°C的离子强度下获得3.43的实验pKa(RB Faria,1994)。
应用领域
碱土化合物
基于以下反应,使用溴酸或溴化钠生产溴化铍:
Be(OH)2 + HBrO 2 →Be(OH)BrO 2 + H 2 O
溴酸盐在固态或水溶液中为黄色。该化合物在工业上用作纺织品精制中的氧化淀粉除垢剂(Egon Wiberg,2001)。
还原剂
可用一种或多种溴酸或溴酸通过以下方式将高锰酸根离子还原为锰酸根:
2MnO 4 - +的BrO 2 - + 2OH - →的BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 ö
方便制备锰(IV)溶液。
Belousov-Zhabotinski反应
溴酸是Belousov-Zhabotinski反应的重要中间体(Stanley,2000年),这是一个极为醒目的视觉演示。
在该反应中,将三种溶液混合以形成绿色,该颜色变为蓝色,紫色和红色,然后变为绿色并重复。
混合的三种溶液如下:0.23 M KBrO 3溶液,0.31 M的丙二酸溶液和0.059 M KBr以及0.019 M的铈(IV)硝酸铵溶液和H 2 SO 4 270万
在展示过程中,将少量的指示铁蛋白引入溶液中。可以使用锰离子代替铈。总体反应BZ是铈在稀硫酸中的溴酸根离子催化的丙二酸氧化反应,如下式所示:
3CH 2(CO 2 2H)2 + 4的BrO 3 - →4溴- + 9 CO 2 + 6 H 2 O(1)
该反应的机理涉及两个过程。过程A涉及离子和二电子转移,而过程B涉及自由基和单电子转移。
溴离子浓度决定了哪个过程占主导地位。当溴离子浓度高时,方法A占主导地位,而当溴离子浓度低时,方法B占主导地位。
方法A是在两个电子转移中通过溴离子还原溴离子。可以用这个净反应来表示:
的BrO 3 - + 5BR - + 6H + →3BR 2 + 3H 2 O…(2)
溶液A和溶液B混合时会发生此过程,该过程分为以下三个步骤:
的BrO 3 - +溴- + 2H + →HBrO 2 +次溴酸(3)
HBrO 2 +溴- + H + →2次溴酸(4)
次溴酸+溴- + H + →溴2 + H 2 O(5)
由反应5生成的溴在缓慢缓慢缩合时与丙二酸反应,如以下等式所示:
BR 2 + CH 2(CO 2 2H)2 →BRCH(CO 2 2H)2 + BR - + H(6)
这些反应可降低溶液中溴离子的浓度。这使过程B成为主导。过程B的总体反应由以下方程式表示:
2BrO3 - + 12H + + 10的Ce 3+ →溴2 + 10CE 4+ ·6H 2 O(7)
它包括以下步骤:
的BrO 3 - + HBrO 2 + H + →2BrO 2 •+ H 2 O(8)
BrO 2 •+ Ce 3+ + H + →HBrO 2 + Ce 4+(9)
2 HBrO 2 →次溴酸+的BrO 3 - + H +(10)
2次溴酸→HBrO 2 +溴- + H +(11)
次溴酸+溴- + H + →溴2 + H 2 O(12)
此序列的关键元素包括公式8的净结果加上公式9的两倍,如下所示:
2Ce 3+ + BrO 3- + HBrO 2 + 3H + →2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2(13)
该序列自动催化产生溴酸。自催化是该反应的基本特征,但直到试剂用尽后它才能继续进行,因为如反应10所示,HBrO2有二级破坏。
反应11和12代表高溴酸歧化为溴酸和Br 2。铈(IV)离子和溴将丙二酸氧化形成溴离子。这导致溴离子浓度增加,从而重新激活过程A。
该反应中的颜色主要由铁-铈配合物的氧化和还原形成。
铁蛋白提供了该反应中看到的两种颜色:随着其增加,它会将铁蛋白中的铁从红色铁(II)氧化为蓝色铁(III)。铈(III)是无色的,铈(IV)是黄色的。铈(IV)和铁(III)的组合使颜色变为绿色。
在适当的条件下,此循环将重复多次。玻璃器皿的清洁度是一个值得关注的问题,因为振荡会被氯离子污染而中断(Horst Dieter Foersterling,1993)。
参考文献
- 溴酸。(2007年10月28日)。从ChEBI检索:ebi.ac.uk。
- Egon Wiberg,NW(2001)。无机化学。伦敦圣迭戈:学术出版社。
- Horst Dieter Foersterling,MV(1993)。溴酸/铈(4+):在硫酸溶液中,在不同的酸度下测量反应和HBrO2歧化。Phys.Chem 97(30),7932-7938。
- 碘酸。(2013-2016)。从molbase.com检索。
- 国家生物技术信息中心。(2017年3月4日)。PubChem化合物数据库;CID = 165616。
- B.Faria,IR(1994)。溴酸歧化动力学和pKa。J.Phys.Chem.98(4),1363-1367。
- 罗普(RC)(2013)。碱土化合物百科全书。牛津:埃尔维西耶。
- 皇家化学学会。(2015)。亚溴酸。从chemspider.com检索。
- 斯坦利,AA(2000年12月4日)。先进的无机化学演示摘要振荡反应。