Ácido bromático (HBrO2): propriedades físicas e químicas e usos

O ácido bromous é um composto inorgânico de fórmula HBrO2. O referido ácido é um dos ácidos oxidados do bromo, onde está 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.

Essa instabilidade, análoga ao ácido iodo, é devida a uma reação de desmutação (ou desproporção) para formar ácido hipobromoso e ácido bromo, como segue: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.

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Figura 1: Estrutura do ácido bromoso.

O ácido bromoso pode atuar como intermediário em diferentes reações na oxidação de hipobromitos (Ropp, 2013).Pode ser obtido por meios químicos ou eletroquímicos em que o hipobromito é oxidado ao íon bromito, como:

HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl

HBrO + H 2 O + 2e → HBrO 2 + H 2

Propriedades físicas e químicas

Como mencionado anteriormente, o ácido bromoso é um composto instável que não foi isolado, portanto, suas propriedades físicas e químicas são obtidas, com algumas exceções, teoricamente por 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 Celsius e um ponto de ebulição de 522,29 graus Celsius. Sua solubilidade em água é estimada em 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).

Não há risco registrado de manusear este composto, no entanto, ele foi considerado um ácido fraco.

A cinética da reação de desproporção 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 absorvância óptica em 294 nm usando fluxo parado.

As dependências de [H + ] e [Br (III)] eram da ordem 1 e 2, respectivamente, onde não foi encontrada dependência de [Br-]. A reação também foi estudada em tampão acetato, na faixa de pH de 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:

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HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3

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

2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 + H +

E uma relação de equilíbrio de 3,7 ± 0,9 X 10 -4 para a reação:

HBr02 ⇌ H + + BrO 2

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

Usos

Compostos alcalino-terrosos

O ácido bromo ou o bromito de sódio é usado para produzir bromito de berílio de acordo com a reação:

Seja (OH) 2 + HBrO 2 → Seja (OH) BrO 2 + H 2 O

Os bromitos são amarelos na forma sólida ou em soluções aquosas. Este composto é utilizado industrialmente como agente de descalcificação de amidos oxidantes no refino têxtil (Egon Wiberg, 2001).

Agente redutor

O ácido bromico ou os bromitos podem ser utilizados para reduzir o permanganato ao íon manganato da seguinte forma:

2MnO 4 + BrO 2 + 2OH → BrO 3 + 2MnO 4 2- + H 2 S

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

Reação de Belousov-Zhabotinski

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

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

As três soluções são misturadas como se segue: uma solução de KBrO 3 0,23 M, uma solução de ácido malónico com 0.31M 0,059 M KBr e uma solução de nitrato de amónio e cério (IV) e 0,019 M H 2 SO 4 2.7M.

Durante a apresentação, uma pequena quantidade do indicador ferroína é introduzida na solução. Íons de manganês podem ser usados ​​em vez de cério. A reação geral BZ é a oxidação catalisada por cério do ácido malônico, por íons bromatos em ácido sulfúrico diluído, conforme apresentado na seguinte equação:

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3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 → 4 Br + 9 CO 2 + 6 H 2 O (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 de íons de brometo é alto, enquanto o processo B é dominante quando a concentração de íons de brometo é baixa.

Processo A é a redução de íons bromato por íons brometo em duas transferências de elétrons. Pode ser representado por esta reação líquida:

BrO 3 + 5Br + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)

Isso ocorre quando as soluções A e B. são misturadas.Este processo ocorre através das três etapas a seguir:

BrO 3 + Br +2 H + → HBrO 2 + HOBr (3)

HBrO 2 + Br + H + → 2 HOBr (4)

HOBr + Br + H + → Br 2 + H 2 O (5)

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

Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br + H (6)

Essas reações trabalham 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 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)

E consiste nas seguintes etapas:

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 + Br + H + (11)

HOBr + Br + H + → Br 2 + H 2 O (12)

Os elementos principais desta sequência incluem o resultado líquido da equação 8 mais o dobro da equação 9, mostrada abaixo:

2Ce 3+ + BrO 3 – + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)

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

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As reações 11 e 12 representam a desproporção de ácido hiperbromático em ácido bromoso e Br2. Os íons cério (IV) e 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 de complexos de ferro e cério.

O ferroína fornece duas das cores observadas nessa reação: à medida que [Ce (IV)] aumenta, 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.

Sob as condições corretas, este ciclo será repetido várias vezes. A limpeza dos vidros é uma preocupação, porque as oscilações são interrompidas pela contaminação por íons cloreto (Horst Dieter Foersterling, 1993).

Referências

  1. ácido bromoso (28 de outubro de 2007). Obtido em ChEBI: ebi.ac.uk.
  2. Egon Wiberg, NW (2001). Química Inorgânica london-san diego: imprensa acadêmica.
  3. Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Ácido bromoso / cério (4+): reação e desproporção de HBrO2 medidas em solução de ácido sulfúrico a diferentes acidez. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
  4. ácido iodoso. (2013-2016). Obtido em molbase.com.
  5. Centro Nacional de Informação Biotecnológica. (4 de março de 2017). Banco de Dados Composto PubChem; CID = 165616.
  6. B. Faria, IR (1994). Cinética da desproporção e pKa do ácido bromoso. J. Phys. Chem. 98 (4), 1363-1367.
  7. Ropp, RC (2013). Enciclopédia dos compostos alcalinos da terra. Oxford: Elvesier.
  8. Sociedade Real de Química. (2015). Ácido bromoso. Obtido em chemspider.com.
  9. Stanley, AA (2000, 4 de dezembro). Resumo da demonstração em química inorgânica avançada Reação oscilante.

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