Броместа киселина

Броместа киселина
	Назив според МСЧПХ хидрокси-λ3-броманон; хидроксидооксидобромин; броместа киселина
Назнаки
CAS-бр.	37691-27-3
ChEBI	CHEBI:29247
ChemSpider	145144
	InChI InChI=1S/BrHO2/c2-1-3/h(H,2,3) ; Клуч: DKSMCEUSSQTGBK-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/BrHO2/c2-1-3/h(H,2,3); Клуч: DKSMCEUSSQTGBK-UHFFFAOYAC ;
3Д-модел (Jmol)	Слика
PubChem	165616
	SMILES O[Br+][O-] ;
Својства
Хемиска формула
Моларна маса	0 g mol−1
Конјуг. база	Бромит
Дополнителни податоци
	(што е ова?) (провери); Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
	Наводи

Бромна киселина — неорганско соединение со формулата _HBrO2 . Тоа е нестабилно соединение, иако соли на неговата конјугирана основа - бромити - се изолирани. Во кисел раствор, бромитите се распаѓаат до бром.^[1]

Откритие

Во 1905 година, Ричардс АХ го докажал постоењето на бромна киселина преку серија експерименти кои вклучуваат сребро нитрат (AgNO ₃ ) и бром.^[2] Реакцијата на вишокот на ладна водена вода за да се формира хипобромна киселина (HBrO), бромид на сребро (AgBr) и азотна киселина (HNO ₃ ):

Br ₂ + AgNO ₃ + H ₂ O → HBrO + AgBr + HNO ₃

Ричардс открил дека ефектот на додавање на вишок течен бром во концентриран сребрен нитрат (AgNO ₃ ) резултирал со различен механизам на реакција. Од бројот на еквивалентни делови од киселински бром формирани од претходната реакција, беше пресметан односот помеѓу кислородот и бромот, со точната вредност на O:Br (0,149975:0,3745), што сугерира дека киселинското соединение содржи два атоми на кислород до еден атом на бром. Така, хемиската структура на киселинското соединение беше одбиена како _HBrO2 .^[2]

Според Ричардс, хипобромната киселина (HBrO) настанува со реакција на раствор на бром и сребро нитрат:^[2]

Br ₂ + AgNO ₃ + H ₂ O → HBrO + AgBr + HNO ₃

2 AgNO ₃ + HBrO + Br ₂ + H ₂ O → HBrO ₂ + 2 AgBr + 2 HNO ₃

Изомерија

Молекулата HBrO ₂ има свиткана структура со ∠(H−O−Br) агли од 106,1°. HOBrO, исто така, има изглед на нерамнинска конформација со една изомерна структура (2а) која прифаќа диедрален агол ∠(H−O−Br−O) од 74,2°. Покрај тоа, рамнинските структури на два други изомери (2b- cis и 2c- trans ) се преодна состојба за брза енантиомеризација.^[3]

Друга студија идентификуваше три изомери: HOOBr, HOBrO и HBr(O)O.^[4]

Реакцијата на оксидација помеѓу хипобромната киселина (HBrO) и хипохлорната киселина (HClO) може да се користи за производство на бромна киселина ( _HBrO2 ) и хлороводородна киселина (HCl).^[5]

HBrO + HClO → HBrO ₂ + HCl

Посебна редокс реакција на хипобромна киселина (HBrO) може да формира бромна киселина (HBrO ₂ ) како нејзин производ:^[5]

HBrO + H ₂ O − 2e ⁻ → HBrO ₂ + 2H ⁺

Реакцијата на несразмерност на два еквиваленти хипобромна киселина (HBrO) резултира со формирање и на бромна киселина (HBrO ₂ ) и на бромоводородна киселина (HBr):^[5]

2 HBrO → HBrO ₂ + HBr

Реакција на преуредување, која е резултат на син-пропорцијата на бромната киселина (HBrO ₃ ) и бромоводородната киселина (HBr) ја дава бромната киселина (HBrO ₂ ):^[5]

2 HBrO ₃ + HBr → 3 HBrO ₂

Натриум бромит

Солите NaBrO ₂ · 3H ₂ O и Ba(BrO ₂ ) ₂ · H ₂ O се кристализирани. По обработката на овие водени раствори со соли на Pb ²⁺, Hg ²⁺ и Ag ⁺, соодветните бромити на тешки метали се таложат како цврсти материи.^[1]

Реакцијата Белоусов-Жаботински

Бромната киселина е производ на реакцијата Белоусов-Жаботински, која произлегува од комбинацијата на калиум бромат, цериум (IV) сулфат, пропандиоична киселина и лимонска киселина во разредена сулфурна киселина. Бромната киселина е одредена со средна фаза од реакцијата помеѓу броматниот јон ( BrO−
3 BrO−
3 ) и бром (Br ⁻ ):^[6]^[7]

BrO−
3 + 2 Br⁻ → HBrO₂ + HBrO

Други релевантни реакции во ваквите осцилирачки реакции се:

HBrO ₂ + BrO−
3 BrO−
3 + H ⁺ → 2 BrO•
2 BrO•
2 + H ₂ O
2 HBrO ₂ → BrO−
3 BrO−
3 + HOBr + H ⁺

Бромитите ги редуцираат перманганатите во манганати (VI):^[1]

2 MnO−
4 MnO−
4 + BrO−
2 BrO−
2 + OH ⁻ → 2 MnO2−
4 MnO2−
4 + BrO−
3 BrO−
3 + H ₂ O

p K _a мерење

Константа на киселинска дисоцијација на бромната киселина, K _a =[H⁺][BrO−
2][HBrO₂] , беше одреден со користење на различни методи.

Вредноста на p K _a за бромната киселина била проценета во истражувањето кое го проучувало распаѓањето на бромитите. Истражувањето ја измерило стапката на распаѓање на бромит како функција на концентрациите на водород и јони на бромит. Експерименталните податоци од дневникот на почетната брзина биле нацртани во однос на рН. Користејќи го овој метод, проценетата вредност на p K _a за бромната киселина било 6,25.^[8]

Користејќи друг метод, pK _a за бромната киселина било измерена врз основа на почетната брзина на реакцијата помеѓу натриум бромити и калиум јод во pH опсег од 2,9-8,0, на 25 °C и јонска јачина од 0,06 M. Зависност од прв ред на почетната брзина на оваа реакција на диспропорција на [H ⁺ ] во pH опсег од 4,5-8,0. Вредноста на константата на киселинско дисоцијација измерена со овој метод е K _a = 3,7 ± 0,9 и p K _a = 3,43 ± 0,05 .^[9]

Реактивност

Во споредба со другите оксиданти центрирани на кислород (хипохалити, анјони на пероксиди) и во согласност со неговата ниска базичност, бромитот е прилично слаб нуклеофил.^[10] Константите на брзината на бромитот кон карбокациите и олефините супституирани со акцептор се за 1-3 реда на големина пониски од оние измерени со хипобромит.

Поврзано

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Inorganic Chemistry, Elsevier ISBN 0-12-352651-5
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 „Journal of the Society of Chemical Industry. v.25 1906“. HathiTrust (англиски). Посетено на 2017-04-28.
↑ Glaser, Rainer; Jost, Mary (2012-08-16). „Disproportionation of bromous acid HOBrO by direct O-transfer and via anhydrides O(BrO)₂ and BrO-BrO₂. An ab initio study of the mechanism of a key step of the Belousov–Zhabotinsky oscillating reaction“. The Journal of Physical Chemistry A. 116 (32): 8352–8365. Bibcode:2012JPCA..116.8352G. doi:10.1021/jp301329g. ISSN 1520-5215. PMID 22871057.
↑ Souza, Gabriel L. C. de; Brown, Alex (2016-07-01). „The ground and excited states of HBrO₂ [HOOBr, HOBrO, and HBr(O)O] and HBrO₃ (HOOOBr and HOOBrO) isomers“. Theoretical Chemistry Accounts (англиски). 135 (7): 178. doi:10.1007/s00214-016-1931-8. ISSN 1432-881X.
↑ ^5,0 ^5,1 ^5,2 ^5,3 C., Ropp, R. (2013-01-01). Encyclopedia of the alkaline earth compounds. Elsevier. ISBN 9780444595508. OCLC 964753424.
↑ Vassalini, Irene; Alessandri, Ivano (2015). „Spatial and Temporal Control of Information Storage in Cellulose by Chemically Activated Oscillations“. ACS Applied Materials & Interfaces (англиски). 7 (51): 28708–28713. doi:10.1021/acsami.5b11857. PMID 26654462.
↑ Field, Richard J.; Koros, Endre; Noyes, Richard M. (1972-12-01). „Oscillations in chemical systems. II. Thorough analysis of temporal oscillation in the bromate-cerium-malonic acid system“. Journal of the American Chemical Society. 94 (25): 8649–8664. doi:10.1021/ja00780a001. ISSN 0002-7863.
↑ Massagli, A. (1970-01-01). „Kinetic investigation of the decomposition of bromite - ScienceDirect“. Inorganica Chimica Acta (англиски). 4: 593–596. doi:10.1016/S0020-1693(00)93357-7.
↑ Faria, R. B.; Epstein, Irving R.; Kustin, Kenneth (1994-01-01). „Kinetics of Disproportionation and pKa of Bromous Acid“. The Journal of Physical Chemistry. 98 (4): 1363–1367. doi:10.1021/j100055a051. ISSN 0022-3654.
↑ Mayer, Robert J.; Ofial, Armin R. (2018-02-22). „Nucleophilic Reactivities of Bleach Reagents“. Organic Letters. 20 (10): 2816–2820. doi:10.1021/acs.orglett.8b00645. PMID 29741385.