亜臭素酸は、式HBrO2の無機化合物です。前記酸は、それが3+酸化状態で見出されるオキシ酸臭素酸の1つである。この化合物の塩は臭素酸塩として知られています。それは実験室で分離することができなかった不安定な化合物です。
次のようにヨウ素酸に類似のこの不安定性は、不均化反応(または不均衡)次亜臭素酸及び臭素酸を形成するために起因する:2HBrO 2 →HBrO + HBrO 3。
図1:亜臭素酸の構造。
臭素酸は、次亜臭素酸塩の酸化におけるさまざまな反応の中間体として作用します(Ropp、2013)。次のような次亜臭素酸塩がブロマイトイオンに酸化される化学的または電気化学的手段によって得ることができます:
HBrO + HClO→HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2eを- →HBrO 2 + H 2
物理的及び化学的性質
上述したように、亜臭素酸は単離されていない不安定な化合物であるため、その物理的および化学的特性は、いくつかの例外を除いて、理論的には計算計算によって得られます(National Center for Biotechnology Information、2017年)。
この化合物の分子量は112.91 g / mol、融点は207.30℃、沸点は522.29℃です。その水への溶解度は1 x 106 mg / Lと推定されます(Royal Society of Chemistry、2015年)。
この化合物の取り扱いには登録されたリスクはありませんが、弱酸であることが判明しています。
臭素(III)不均化反応の反応速度論、2Br(III)→Br(1)+ Br(V)を5.9〜8.0のpH範囲のリン酸緩衝液で研究し、停止したフローを使用して294 nm。
との依存関係はそれぞれ1と2であり、依存関係はありません。反応は、pH範囲3.9〜5.6の酢酸緩衝液でも検討しました。
実験誤差の範囲内で、2つのBrO2-イオン間の直接反応の証拠は見つかりませんでした。この研究は、反応の速度定数39.1±2.6 M -1を提供します。
HBrO 2 + BRO 2 →HOBr + BR0 3 -
反応の800±100 M -1の速度定数:
2HBr0 2 →HOBr + BR0 3 - + H +
また、反応の平衡商は3.7±0.9 X 10 -4です。
HBr02⇌H + + BRO 2 -
0.06 Mおよび25.0°Cのイオン強度で3.43の実験pKaを取得します(RB Faria、1994)。
用途
アルカリ土類化合物
臭素酸または臭化ナトリウムは、反応に基づいて臭化ベリリウムを生成するために使用されます。
Be(OH)2 + HBrO 2 →Be(OH)BrO 2 + H 2 O
臭化物は、固体状態または水溶液では黄色です。この化合物は、繊維の精製における酸化デンプン脱スケール剤として工業的に使用されています(Egon Wiberg、2001)。
還元剤
臭素酸または臭素酸塩は、次の方法で過マンガン酸塩イオンをマンガン酸塩に還元するために使用できます。
2MnO 4 - + BRO 2 - + 2OH - →BRO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
マンガン(IV)溶液の調製に便利なもの。
Belousov-Zhabotinski反応
臭素酸は非常に視覚的に印象的なデモンストレーションであるBelousov-Zhabotinski反応(Stanley、2000)の重要な中間体として機能します。
この反応では、3つの溶液が混合されて緑色になり、青色、紫色、赤色に変化した後、緑色に変化して繰り返されます。
混合される3つの溶液は次のとおりです。0.23M KBrO 3溶液、0.059 M KBrを含む0.31 Mマロン酸溶液、および0.019 M硝酸セリウム(IV)アンモニウム溶液とH 2 SO 4 2.7M。
プレゼンテーション中に、少量の指示薬フェロインが溶液に導入されます。セリウムの代わりにマンガンイオンを使用できます。全体的な反応BZは、次の式に示すように、希硫酸中の臭素酸イオンによるマロン酸のセリウム触媒酸化です。
3CH 2(CO 2 H)2 + 4 BRO 3 - →4のBr - + 9 CO 2 + 6 H 2 O(1)
この反応のメカニズムには2つのプロセスが含まれます。プロセスAはイオンと2電子移動を含み、プロセスBはラジカルと1電子移動を含みます。
臭化物イオン濃度は、どのプロセスが支配的かを決定します。臭化物イオン濃度が高い場合はプロセスAが支配的で、臭化物イオン濃度が低い場合はプロセスBが支配的です。
プロセスAは、2つの電子移動における臭化物イオンによる臭素酸イオンの還元です。これは、この正味の反応で表すことができます。
BRO 3 - + 5BR - + 6H + →3BR 2 + 3H 2 O(2)
これは、ソリューションAとBが混在している場合に発生します。このプロセスは、次の3つのステップで発生します。
BRO 3 - +のBr - + 2H + →HBrO 2 + HOBr(3)
HBrO 2 +のBr - + H + →2 HOBr(4)
HOBr +のBr - + H + →のBr 2 + H 2 O(5)
反応5で作成された臭素は、次の式で表されるように、ゆっくりとエノリス化するときにマロン酸と反応します。
BR 2 + CH 2(CO 2 H)2 →のBrCH(CO 2 H)2 + BR - + H(6)
これらの反応は、溶液中の臭化物イオンの濃度を下げる働きをします。これにより、プロセスBが支配的になります。プロセスBの全体的な反応は、次の方程式で表されます。
2BrO3 - + 12H + + 10のCe 3+ →のBr 2 + 10Ce 4+・6H 2 O(7)
そして、それは次のステップで構成されています:
BRO 3 - + HBrO 2 + H + →2BrO 2 •+ H 2 O(8)
BrO 2 •+ Ce 3+ + H + →HBrO 2 + Ce 4+(9)
2 HBrO 2 →HOBr + BRO 3 - + H +(10)
2 HOBr→HBrO 2 +のBr - + H +(11)
HOBr +のBr - + H + →のBr 2 + H 2 O(12)
このシーケンスの重要な要素には、以下に示す式8の正味の結果と式9の2倍が含まれます。
2CE 3+ + BRO 3+ HBrO 2 + 3H + →2CE 4+ + H 2 O + 2HBrO 2(13)
このシーケンスは、亜塩素酸を自己触媒的に生成します。自己触媒作用はこの反応の重要な機能ですが、反応10に見られるように、HBrO2の2次破壊があるため、試薬が使い果たされるまで継続しません。
反応11と12は、過臭素酸から亜臭素酸とBr2への不均化を表しています。セリウム(IV)イオンと臭素はマロン酸を酸化して臭化物イオンを形成します。これにより、臭化物イオンの濃度が増加し、プロセスAが再活性化されます。
この反応の色は、主に鉄-セリウム錯体の酸化と還元によって形成されます。
フェロインは、この反応で見られる2つの色を提供します。フェロインが増加すると、フェロインの鉄が赤い鉄(II)から青い鉄(III)に酸化されます。セリウム(III)は無色で、セリウム(IV)は黄色です。セリウム(IV)と鉄(III)の組み合わせにより、色は緑色になります。
適切な条件下では、このサイクルは数回繰り返されます。塩化物イオンの混入により振動が妨げられるため、ガラス製品の清浄度が問題になります(Horst Dieter Foersterling、1993)。
参考文献
- 亜臭素酸。(2007年10月28日)。ChEBIから取得:ebi.ac.uk。
- Egon Wiberg、NW(2001)。無機化学。ロンドン-サンディエゴ:学術出版物。
- Horst Dieter Foersterling、MV(1993)。臭素酸/セリウム(4+):異なる酸性度の硫酸溶液で測定された反応とHBrO2の不均化。Phys。Chem 97(30)、7932-7938。
- ヨウ素酸。(2013-2016)。molbase.comから取得。
- 国立バイオテクノロジー情報センター。(2017年3月4日)。PubChem複合データベース; CID = 165616。
- B.ファリア、IR(1994)。臭素酸の不均化とpKaの速度論。J. Phys。Chem。98(4)、1363-1367。
- ロップ、RC(2013)。アルカリ土類化合物の百科事典。オックスフォード:エルベジエ。
- 王立化学協会。(2015)。臭素酸。chemspider.comから取得。
- スタンリー、AA(2000年12月4日)。Advanced Inorganic Chemistry Demonstration Summary振動反応。