- Proprietes physiques et chimiques
- Applications
- Composés alcalino-terreux
- Agent réducteur
- Réaction Belousov-Zhabotinski
- Références
L' acide bromique est un composé inorganique de formule HBrO2. Ledit acide est l'un des acides de brome oxacide où il se trouve dans un état d'oxydation 3+. Les sels de ce composé sont connus sous le nom de bromites. C'est un composé instable qui n'a pas pu être isolé en laboratoire.
Cette instabilité, analogue à l'acide iodé, est due à une réaction de dismutation (ou de disproportionation) pour former l'acide hypobromeux et l'acide bromique comme suit: 2HBrO 2 → HBrO + HBrO 3.
Figure 1: Structure de l'acide bromeux.
L'acide bromeux peut agir comme intermédiaire dans différentes réactions d'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 → HBrO 2 + HCl
HBrO + H 2 O + 2e - → HBrO 2 + H 2
Proprietes 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, théoriquement par des calculs informatiques (National Center for Biotechnology Information, 2017).
Le composé a un poids moléculaire de 112,91 g / mol, un point de fusion de 207,30 degrés centigrades et un point d'ébullition de 522,29 degrés centigrades. Sa solubilité dans l'eau est estimée à 1 x 106 mg / L (Royal Society of Chemistry, 2015).
Il n'y a pas de risque enregistré lors de la manipulation de ce composé, cependant, il a été constaté qu'il s'agit d'un acide faible.
La cinétique de la réaction de disproportionation du brome (III), 2Br (III) → Br (1) + Br (V), a été étudiée en tampon phosphate, dans la plage de pH de 5,9 à 8,0, en surveillant l'absorbance optique à 294 nm en utilisant un flux arrêté.
Les dépendances de et étaient d'ordre 1 et 2 respectivement, sans dépendance de. La réaction a également été étudiée dans un tampon acétate, dans la gamme de pH 3,9-5,6.
Dans le cadre de l'erreur expérimentale, aucune preuve n'a été trouvée pour une réaction directe entre deux ions BrO2-. Cette étude fournit des constantes de vitesse 39,1 ± 2,6 M -1 pour la réaction:
HBrO 2 + BrO 2 → HOBr + Br0 3 -
Constantes de vitesse de 800 ± 100 M -1 pour la réaction:
2HBr0 2 → HOBr + Br0 3 - + H +
Et un quotient d'équilibre de 3,7 ± 0,9 X 10 -4 pour la réaction:
HBr02 ⇌ H + + BrO 2 -
Obtention d'un pKa expérimental de 3,43 à une force ionique de 0,06 M et 25,0 ° C (RB Faria, 1994).
Applications
Composés alcalino-terreux
L'acide bromique ou le bromite de sodium est utilisé pour produire du bromite de béryllium en fonction de la réaction:
Be (OH) 2 + HBrO 2 → Be (OH) BrO 2 + H 2 O
Les bromites sont de couleur jaune à l'état solide ou en solution aqueuse. Ce composé est utilisé industriellement comme agent détartrant oxydant de l'amidon dans le raffinage des textiles (Egon Wiberg, 2001).
Agent réducteur
L'acide bromique ou les bromites peuvent être utilisés pour réduire l'ion permanganate en manganate de la manière suivante:
2MnO 4 - + BrO 2 - + 2OH - → BrO 3 - + 2MnO 4 2- + H 2 O
Ce qui est pratique pour la préparation de solutions de manganèse (IV).
Réaction Belousov-Zhabotinski
L'acide bromeux agit comme un intermédiaire important dans la réaction de Belousov-Zhabotinski (Stanley, 2000), ce qui est une démonstration extrêmement frappante visuellement.
Dans cette réaction, trois solutions sont mélangées pour former une couleur verte, qui vire au bleu, au violet et au rouge, puis devient verte et se répète.
Les trois solutions qui sont mélangées sont les suivantes: une solution 0,23 M KBrO 3, une solution d'acide malonique 0,31 M avec 0,059 M KBr et une solution 0,019 M de nitrate de cérium (IV) ammonium et H 2 SO 4 2,7M.
Lors de la présentation, une petite quantité de ferroïne indicatrice est introduite dans la solution. Les ions manganèse peuvent être utilisés à la place du cérium. La réaction globale BZ est l'oxydation catalysée par le cérium de l'acide malonique, par les ions bromate dans l'acide sulfurique dilué, comme présenté dans l'équation suivante:
3CH 2 (CO 2 H) 2 + 4 BrO 3 - → 4 Br - + 9 CO 2 + 6 H 2 O (1)
Le mécanisme de cette réaction implique deux processus. Le processus A implique des ions et des transferts à deux électrons, tandis que le processus B implique des radicaux et des transferts à un électron.
La concentration en ions bromure détermine quel processus est dominant. Le processus A est dominant lorsque la concentration en ion bromure est élevée, tandis que le processus B est dominant lorsque la concentration en ion bromure est faible.
Le processus A est la réduction des ions bromate par les ions bromure en deux transferts d'électrons. Il peut être représenté par cette réaction nette:
BrO 3 - + 5Br - + 6H + → 3Br 2 + 3H 2 O (2)
Cela se produit lorsque les solutions A et B sont mélangées. Ce processus se déroule selon les trois étapes suivantes:
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)
Le brome créé à partir de la réaction 5 réagit avec l'acide malonique en s'énolisant lentement, comme représenté par l'équation suivante:
Br 2 + CH 2 (CO 2 H) 2 → BrCH (CO 2 H) 2 + Br - + H (6)
Ces réactions visent à réduire la concentration d'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 Ce 3+ → Br 2 + 10Ce 4+ · 6H 2 O (7)
Et il se compose des étapes suivantes:
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)
Les éléments clés de cette séquence incluent le résultat net de l'équation 8 plus deux fois l'équation 9, illustrée ci-dessous:
2Ce 3+ + BrO 3 - + HBrO 2 + 3H + → 2Ce 4+ + H 2 O + 2HBrO 2 (13)
Cette séquence produit de l'acide bromique de manière autocatalytique. L'autocatalyse est une caractéristique essentielle de cette réaction, mais elle ne se poursuit que lorsque les réactifs sont épuisés, car il y a une destruction de second ordre de HBrO2, comme on le voit dans la réaction 10.
Les réactions 11 et 12 représentent la disproportion de l'acide hyperbromeux en acide bromeux 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 d'ions bromure, ce qui réactive le processus A.
Les couleurs de cette réaction sont principalement formées par l'oxydation et la réduction des complexes fer-cérium.
La ferroïne fournit deux des couleurs vues dans cette réaction: à mesure qu'elle augmente, elle oxyde le fer dans la ferroïne du fer rouge (II) au fer bleu (III). Le cérium (III) est incolore et le cérium (IV) est jaune. La combinaison de cérium (IV) et de fer (III) rend la couleur verte.
Dans les bonnes conditions, ce cycle se répétera plusieurs fois. La propreté de la verrerie est un problème car les oscillations sont interrompues par une contamination par des ions chlorure (Horst Dieter Foersterling, 1993).
Références
- acide bromeux. (2007, 28 octobre). Récupéré de ChEBI: ebi.ac.uk.
- Egon Wiberg, NW (2001). Chimie inorganique. london-san diego: presse académique.
- Horst Dieter Foersterling, MV (1993). Acide bromique / cérium (4+): réaction et disproportionation de HBrO2 mesurée dans une solution d'acide sulfurique à différentes acidités. Phys. Chem 97 (30), 7932-7938.
- acide iodé. (2013-2016). Récupéré de molbase.com.
- Centre national d'information sur la biotechnologie. (2017, 4 mars). Base de données des composés PubChem; CID = 165616.
- B. Faria, IR (1994). Cinétique de la disproportionation et pKa de l'acide bromeux. J. Phys. Chem.98 (4), 1363-1367.
- Ropp, RC (2013). Encyclopédie des composés alcalino-terreux. Oxford: Elvesier.
- Société royale de chimie. (2015). Acide bromeux. Récupéré de chemspider.com.
- Stanley, AA (2000, 4 décembre). Résumé de démonstration de chimie inorganique avancée réaction oscillante.