Propriedades físicas e químicas do ácido bromo (HBrO2) e usos

O ácido bromoso É um composto inorgânico de fórmula HBrO2. O referido ácido é um dos ácidos de bromo oxácido onde se encontra em um estado de oxidação 3+. Os sais deste composto são conhecidos como bromitos. É um composto instável que não pôde ser isolado em laboratório.

Esta instabilidade, análoga ao ácido iodo, é devido a uma reação de dismutação (ou desproporção) para formar ácido hipobromoso e ácido brômico como segue: 2HBrO_dois → HBrO + HBrO_3.

O ácido bromo 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 ao íon bromito, como:

HBrO + HClO → HBrO_dois + HCl

HBrO + H_doisO + 2e^- → HBrO_dois + H_dois

Índice do artigo

• 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

Conforme mencionado acima, o ácido bromoso é um composto instável que não foi isolado, portanto suas propriedades físicas e químicas são obtidas, com algumas exceções, teoricamente através de cálculos computacionais (National Center for Biotechnology Information, 2017).

O composto tem um peso molecular de 112,91 g / mol, um ponto de fusão de 207,30 graus centígrados e um ponto de ebulição de 522,29 graus centígrados. Sua solubilidade em água é estimada em 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Não há risco registrado no manuseio deste composto, no entanto, verificou-se que é um ácido fraco..

A cinética da reação de desproporcionamento do bromo (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), foi estudada em tampão fosfato, na faixa de pH de 5,9-8,0, monitorando a absorbância óptica em 294 nm utilizando fluxo.

As dependências de [H⁺] e [Br (III)] eram 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 3,9 - 5,6.

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

HBrO_dois + Mano_dois→ HOBr + Br0₃^-

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

2HBr0_dois → HOBr + Br0₃^- + H⁺

E um quociente de equilíbrio de 3,7 ± 0,9 X 10^-4  para a reação:

HBr02 ⇌ H + + BrO_dois^-

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

Formulários

Compostos alcalino-terrosos

O ácido brômico ou bromito de sódio é usado para produzir bromito de berílio com base na reação:

Be (OH)_dois + HBrO_dois → Be (OH) BrO_dois + H_doisOU

Os bromitos são de cor amarela no estado sólido ou em soluções aquosas. Este composto é usado industrialmente como um agente de descalcificação de amido oxidativo no refinamento de têxteis (Egon Wiberg, 2001).

Agente redutor

Ácido brômico ou bromitos podem ser usados ​​para reduzir o íon permanganato a manganato da seguinte forma:

2MnO₄^- + Mano_dois^- + 2OH^-→ BrO₃^- + 2MnO₄^dois- + H_doisOU

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

Reação de Belousov-Zhabotinski

O ácido bromoso atua como um importante intermediário na reação de Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), que é uma demonstração extremamente impressionante..

Nesta reação, três soluções são misturadas para formar uma cor verde, que fica azul, roxa e vermelha, e então retorna ao verde e se repete.

As três soluções que são misturadas são as seguintes: uma solução KBrO₃ 0,23 M, uma solução de ácido malônico 0,31 M com KBr 0,059 M e uma solução de nitrato de cério (IV) amônio 0,019 M e H_doisSW₄ 2,7 milhões.

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 reação B-Z geral é a oxidação catalisada por cério de ácido malônico por íons bromato em ácido sulfúrico diluído, conforme apresentado na seguinte equação:

3CH_dois (CO_doisH)_dois + 4 BrO₃^- → 4 Br^- + 9 CO_dois + 6 h_doisO (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 do íon brometo é alta, enquanto o processo B é dominante quando a concentração do íon 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:

Mano₃^- + 5Br^- + 6h⁺ → 3Br_dois + 3H_doisOu (2)

Isso ocorre quando as soluções A e B. Esse processo ocorre por meio das três etapas a seguir:

Mano₃^- + Br^- +2 h⁺ → HBrO_dois + HOBr (3)

HBrO_dois + Br^- + H⁺ → 2 HOBr (4)

HOBr + Br^- +H⁺ → Br_dois + H_doisOu (5)

O bromo criado a partir da reação 5 reage com o ácido malônico à medida que enolisa lentamente, conforme representado pela seguinte equação:

Br_dois + CH_dois (CO_doisH)_dois → BrCH (CO_doisH)_dois + Br^- + H (6)

Essas reações atuam 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⁺ → Br_dois + 10Ce⁴⁺6h_doisOU (7)

E consiste nas seguintes etapas:

Mano₃ ^- + HBrO_dois + H⁺ → 2BrO_dois • + H_doisOU (8)

Mano_dois • + Ce³⁺ + H⁺ → HBrO_dois + CE⁴⁺ (9)

2 HBrO_dois → HOBr + BrO₃ ^- + H⁺ (10)

2 HOBr → HBrO_dois + Br^- + H⁺ (onze)

HOBr + Br^- + H⁺ → Br_dois + H_doisO (12)

Os elementos-chave desta sequência incluem o resultado líquido da Equação 8 mais o dobro da Equação 9, mostrado abaixo:

2Ce³⁺ + Mano₃ - + HBrO_dois + 3H⁺ → 2Ce⁴⁺ + H_doisO + 2HBrO_dois (13)

Esta sequência produz ácido bromoso autocataliticamente. A autocatálise é uma característica essencial desta reação, mas não continua até que os reagentes se esgotem, porque há uma destruição de segunda ordem do HBrO2, como visto na reação 10.

As reações 11 e 12 representam a desproporção de ácido hiperbrômico em ácido bromo e Br2. Os íons cério (IV) e o bromo oxidam o ácido malônico para formar íons 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 ferro-cério..

Ferroin fornece duas das cores vistas nesta reação: À medida que [Ce (IV)] aumenta, ele oxida o ferro na 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, esse ciclo se repetirá várias vezes. A limpeza da vidraria é uma preocupação porque as oscilações são interrompidas pela contaminação do íon cloreto (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referências

1. ácido bromoso. (28 de outubro de 2007). Obtido em 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 bromo / cério (4+): reação e desproporção de HBrO2 medida em solução de ácido sulfúrico em diferentes acidez. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
4. ácido iodo. (2013-2016). Obtido em molbase.com.
5. Centro Nacional de Informações sobre Biotecnologia. (2017, 4 de março). PubChem Compound Database; CID = 165616.
6. B. Faria, I. R. (1994). Cinética de desproporção e pKa do ácido bromoso. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367. 
7. Ropp, R. C. (2013). Enciclopédia dos compostos alcalinos da terra. Oxford: Elvesier.
8. Royal Society of Chemistry. (2015). Ácido bromo. Obtido em chemspider.com.
9. Stanley, A. A. (2000, 4 de dezembro). Reação oscilante do Resumo da Demonstração de Química Inorgânica Avançada.