Propriétés et utilisations de l'acide bromique (HBrO2)



Le acide bromeux est un composé inorganique de formule HBrO2. Ledit acide est l'un des acides oxydes de brome où il se trouve à l'état d'oxydation 3+. Les sels de ce composé sont connus sous le nom de bromitos. C'est un composé instable qui n'a pas pu être isolé en laboratoire.

Cette instabilité, analogue à l'acide iodosique, est due à une réaction de dismutation (ou à une dismutation) pour former de l'acide hypobromé et de l'acide bromique de la manière suivante: 2HBrO2 → HBrO + HBrO3.

Figure 1: Structure de l'acide bromique.

L'acide bromique peut agir comme intermédiaire dans différentes réactions dans l'oxydation des hypobromites (Ropp, 2013). Il peut être obtenu par des moyens chimiques ou électrochimiques où l'hypobromite est oxydé en ion bromite tel que:

HBrO + HClO → HBrO2 + HCl

HBrO + H2O + 2e- → HBrO2 + H2

Index

  • 1 propriétés physiques et chimiques
  • 2 utilisations
    • 2.1 Composés alcalino-terreux
    • 2.2 Agent réducteur
    • 2.3 Réaction de Belousov-Zhabotinski
  • 3 références

Propriétés physiques et chimiques

Comme mentionné ci-dessus, l'acide bromique est un composé instable qui n'a pas été isolé, de sorte que ses propriétés physiques et chimiques sont obtenues, à quelques exceptions près, par des calculs théoriques (National Center for Biotechnology Information, 2017).

Le composé a un poids moléculaire de 112,91 g / mol, un point de fusion de 207,30 ° C et un point d'ébullition de 522,29 ° C. Sa solubilité dans l'eau est estimée à 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Aucun type de risque n'a été enregistré dans la manipulation de ce composé, cependant, il s'est avéré qu'il s'agit d'un acide faible.

La cinétique de la réaction de dismutation du brome (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), a été étudiée en tampon phosphate, dans la gamme de pH de 5,9-8,0, en surveillant l’absorbance optique à 294 nm en utilisant le débit arrêté.

Les dépendances de [H+] et [Br (III)] étaient respectivement de l'ordre 1 et 2, où aucune dépendance à [Br-] n'a été trouvée. La réaction a également été étudiée dans un tampon acétate, dans la gamme de pH de 3,9 à 5,6.

Dans l'erreur expérimentale, aucune preuve n'a été trouvée pour une réaction directe entre deux ions BrO2-. Cette étude fournit des constantes de vitesse de 39,1 ± 2,6 M-1 pour la réaction:

HBrO2 + BrO2→ HOBr + Br03-

Constantes de vitesse de 800 ± 100 M-1 pour la réaction:

2HBr02 → HOBr + Br03- + H+

Et un rapport d'équilibre de 3,7 ± 0,9 X 10-4 pour la réaction:

HBr02 ⇌ H + + BrO2-

Obtention d'un pKa expérimental de 3,43 à une force ionique de 0,06 M et 25,0 ° C (R. B. Faria, 1994).

Utilise

Composés alcalino-terreux

L'acide bromique ou le bromure de sodium est utilisé pour produire du bromure de béryllium selon la réaction:

Be (OH)2 + HBrO2 → Be (OH) BrO2 + H2O

Les bromites sont jaunes à l'état solide ou en solution aqueuse. Ce composé est utilisé industriellement comme agent de détartrage des amidons oxydants dans le raffinage des textiles (Egon Wiberg, 2001).

Agent réducteur

L'acide bromique ou les bromates peuvent être utilisés pour réduire l'ion permanganate en manganate de la manière suivante:

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

Ce qui est pratique pour la préparation de solutions de manganèse (IV).

Réaction Belousov-Zhabotinski

L'acide bromique est un intermédiaire important dans la réaction de Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), qui est une démonstration extrêmement visuelle.

Dans cette réaction, trois solutions sont mélangées pour former une couleur verte qui devient bleue, violette et rouge, puis retourne au vert et se répète.

Les trois solutions combinées sont les suivantes: une solution de KBrO3 0,23 M, une solution d'acide malonique 0,31 M avec une solution de nitrate d'ammonium 0,019 M KBr et 0,019 M de cérium IV et H2SO4 2,7M

Pendant la présentation, une petite quantité de l'indicateur ferroine est introduite dans la solution. Les ions de manganèse peuvent être utilisés à la place du cérium. La réaction B-Z globale est l'oxydation de l'acide malonique catalysée par le cérium, par les ions bromates dans l'acide sulfurique dilué, comme présenté dans l'équation suivante:

3CH2 (CO2H)2 + 4 BrO3- → 4 Br- + 9 CO2 + 6 h2O (1)

Le mécanisme de cette réaction implique deux processus. Le processus A implique des ions et des transferts de deux électrons, tandis que le processus B implique des radicaux et des transferts d'électrons.

La concentration en ions bromure détermine le processus dominant. Le processus est dominant lorsque la concentration en ion bromure est élevée, alors que le processus B est dominant lorsque la concentration en ion bromure est faible.

Le processus A est la réduction des ions bromates par les ions bromure dans deux transferts d'électrons. Il peut être représenté par cette réaction nette:

BrO3- + 5Br- + 6h+ → 3Br2 + 3h2O (2)

Cela se produit lorsque les solutions A et B sont mélangées Ce processus se déroule en trois étapes:

BrO3- + Br- +2 h+ → HBrO2 + HOBr (3)

HBrO2 + Br- + H+ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br- + H+ → Br2 + H2O (5)

Le brome créé à partir de la réaction 5 réagit avec l'acide malonique en s'énolant lentement, comme représenté par l'équation suivante:

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

Ces réactions agissent pour réduire la concentration en ions bromure dans la solution. Cela permet au processus B de devenir dominant. La réaction globale du processus B est représentée par l'équation suivante:

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

Et il comprend les étapes suivantes:

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)

Les éléments clés de cette séquence incluent le résultat net de l'équation 8 plus deux fois l'équation 9, qui est indiquée ci-dessous:

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

Cette séquence produit de l'acide bromé de manière autocatalytique. L'autocatalyse est une caractéristique essentielle de cette réaction, mais elle ne se poursuit pas tant que les réactifs ne sont pas épuisés, car il existe une destruction de second ordre de HBrO2, comme indiqué dans la réaction.

Les réactions 11 et 12 représentent la disproportion de l'acide hyperbromé en acide bromique et Br2. Les ions cérium (IV) et le brome oxydent l'acide malonique pour former des ions bromure. Cela provoque une augmentation de la concentration en ions bromure, ce qui réactive le processus A.

Les couleurs dans cette réaction sont principalement formées par l'oxydation et la réduction des complexes de fer et de cérium.

La ferroine fournit deux des couleurs observées dans cette réaction: lorsque [Ce (IV)] augmente, elle oxyde le fer contenu dans la ferroine du fer rouge (II) en fer bleu (III). Le cérium (III) est incolore et le cérium (IV) est jaune. La combinaison du cérium (IV) et du fer (III) rend la couleur verte.

Dans les bonnes conditions, ce cycle sera répété plusieurs fois. Le nettoyage de la verrerie est préoccupant car les oscillations sont interrompues par une contamination par des ions chlorure (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Références

  1. acide bromeux (2007, 28 octobre). Récupéré de ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, N. W. (2001). Chimie Inorganique Londres-san diego: presse académique.
  3. Horst Dieter Foersterling, M. V. (1993). Acide bromé / cérium (4+): réaction et dismutation de HBrO2 mesurés dans une solution d'acide sulfurique à différentes acidités. Phys. Chem. 97 (30), 7932-7938.
  4. acide iodé. (2013-2016). Récupéré de molbase.com.
  5. Centre national d'information sur la biotechnologie. (4 mars 2017). PubChem Compound Database; CID = 165616.
  6. B. Faria, I. R. (1994). Cinétique de la dismutation et pKa de l'acide bromé. J. Phys. Chem., 98 (4), 1363-1367.
  7. Ropp, R. C. (2013). Encyclopédie des composés alcalino-terreux. Oxford: Elvesier.
  8. Société royale de chimie. (2015). Acide bromé. Récupéré de chemspider.com.
  9. Stanley, A. A. (4 décembre 2000). Démonstration avancée de chimie inorganique Résumé réaction oscillante.