El ácido bromoso es el compuesto inorgánico con la fórmula HBrO 2 . Es un compuesto inestable, aunque se han aislado sales de su base conjugada, bromitos. En solución ácida, los bromitos se descomponen en bromo. [1]
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Nombres | |
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Nombres IUPAC hidroxi-λ 3 -bromanona hidroxidooxidobromo ácido bromoso | |
Identificadores | |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
CHEBI | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
Tablero CompTox ( EPA ) | |
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Propiedades | |
HBrO 2 | |
Masa molar | 112,911 g / mol |
Base conjugada | Bromita |
Compuestos relacionados | |
Otros aniones | Ácido bromhídrico ; ácido hipobromoso ; ácido brómico ; ácido perbrómico |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
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Referencias de Infobox | |
Descubrimiento
En 1905, Richards AH demostró la existencia de ácido bromoso a través de una serie de experimentos con nitrato de plata (AgNO 3 ) y bromo. [2] La reacción del exceso de agua fría para formar ácido hipobromoso (HBrO), bromuro de plata (AgBr) y ácido nítrico (HNO 3 ):
- Br 2 + AgNO 3 + H 2 O → HBrO + AgBr + HNO 3
Richards descubrió que el efecto de agregar un exceso de bromo líquido en un nitrato de plata concentrado (AgNO 3 ) resultó en un mecanismo de reacción diferente. A partir del número de porciones equivalentes de bromo ácido formado a partir de la reacción anterior, se calculó la relación entre oxígeno y bromo, con el valor exacto de O: Br (0,149975: 0,3745), lo que sugiere que el compuesto ácido contiene dos átomos de oxígeno por un átomo de bromo. Por tanto, la estructura química del compuesto ácido se dedujo como HBrO 2 . [2]
Según Richards, el ácido hipobromoso (HBrO) surge por la reacción de la solución de bromo y nitrato de plata: [2]
- Br 2 + AgNO 3 + H 2 O → HBrO + AgBr + HNO 3
- 2 AgNO 3 + HBrO + Br 2 + H 2 O → HBrO 2 + 2 AgBr + 2 HNO 3
Isomería
La molécula HBrO 2 tiene una estructura doblada con ángulos ∠ (H − O − Br) de 106,1 °. HOBrO también adopta una conformación no plana con una estructura isomérica (2a) adoptando un ángulo diedro ∠ (H − O − Br − O) de 74,2 °. Además, las estructuras planas de otros dos isómeros (2b- cis y 2c- trans ) están en estado de transición para una enantiomerización rápida. [3]
Otro estudio identificó tres isómeros: HOOBr, HOBrO y HBr (O) O. [4]
Síntesis
Se puede utilizar una reacción de oxidación entre ácido hipobromoso (HBrO) y ácido hipocloroso (HClO) para producir ácido bromoso (HBrO 2 ) y ácido clorhídrico (HCl). [5]
- HBrO + HClO → HBrO 2 + HCl
Una reacción redox de ácido hipobromoso (HBrO) puede formar ácido bromoso (HBrO 2 ) como su producto: [5]
- HBrO + H 2 O - 2e - → HBrO 2 + 2H +
La reacción de desproporción de dos equivalentes de ácido hipobromoso (HBrO) da como resultado la formación de ácido bromoso (HBrO 2 ) y ácido bromhídrico (HBr): [5]
- 2 HBrO → HBrO 2 + HBr
Una reacción de transposición, que resulta de la proporción sin-de ácido brómico (HBrO 3 ) y ácido bromhídrico (HBr) da ácido bromoso (HBrO 2 ): [5]
- 2 HBrO 3 + HBr → 3 HBrO 2
Bromito de sodio
Se han cristalizado las sales NaBrO 2 · 3H 2 O y Ba (BrO 2 ) 2 · H 2 O. Tras el tratamiento de estas soluciones acuosas con sales de Pb 2+ , Hg 2+ y Ag + , los correspondientes bromitos de metales pesados precipitan como sólidos. [1]
Reacción de Belousov-Zhabotinsky
El ácido bromoso es un producto de la reacción de Belousov-Zhabotinsky resultante de la combinación de bromato de potasio, sulfato de cerio (IV), ácido propanodioico y ácido cítrico en ácido sulfúrico diluido. El ácido bromoso es una etapa intermedia de la reacción entre el ion bromato ( BrO-
3) y bromo (Br - ): [6] [7]
- Hermano-
3+ 2 Br - → HBrO 2 + HBrO
Otras reacciones relevantes en tales reacciones oscilantes son:
- HBrO 2 + BrO-
3+ H + → 2 BrO•
2+ H 2 O - 2 HBrO 2 → BrO-
3+ HOBr + H +
Los bromitos reducen los permanganatos a manganatos (VI): [1]
- 2 MnO-
4+ BrO-
2+ OH - → 2 MnO2−
4+ BrO-
3+ H 2 O
p K una medida
La constante de disociación ácida del ácido bromoso, K a =[H + ] [ BrO-
2]/[HBrO 2 ], se determinó utilizando diferentes métodos.
El valor de p K a para el ácido bromoso se estimó en una investigación que estudia la descomposición de los bromitos. La investigación midió la tasa de descomposición del bromito en función de las concentraciones de iones de hidrógeno y bromito. Los datos experimentales del logaritmo de la velocidad inicial se representaron frente al pH. Usando este método, el valor estimado de p K a para el ácido bromoso fue 6.25. [8]
Con otro método, se midió el pK a para el ácido bromoso en función de la velocidad inicial de la reacción entre los bromitos de sodio y el yodo de potasio en un rango de pH de 2,9 a 8,0, a 25 ° C y una fuerza iónica de 0,06 M. La dependencia de primer orden de la velocidad inicial de esta reacción de desproporción en [H + ] en un rango de pH de 4.5–8.0. El valor de la constante de disociación ácida medida por este método es K a =(3,7 ± 0,9) × 10 −4 M yp K a =3,43 ± 0,05 . [9]
Reactividad
En comparación con otros oxidantes centrados en oxígeno (hipohalitos, aniones de peróxidos) y en consonancia con su baja basicidad, el bromito es un nucleófilo bastante débil. [10] Las constantes de velocidad del bromito hacia los carbocationes y las olefinas sustituidas con aceptor son de 1 a 3 órdenes de magnitud más bajas que las medidas con hipobromito.
Referencias
- ^ a b c Egon Wiberg, Arnold Frederick Holleman (2001) Química inorgánica , Elsevier ISBN 0-12-352651-5
- ^ a b c "Revista de la Sociedad de la Industria Química. V.25 1906" . HathiTrust . Consultado el 28 de abril de 2017 .
- ^ Glaser, Rainer; Jost, Mary (16 de agosto de 2012). "Desproporción de ácido bromoso HOBrO por transferencia directa de O y a través de anhídridos O (BrO) 2 y BrO-BrO 2. Un estudio ab initio del mecanismo de un paso clave de la reacción oscilante Belousov-Zhabotinsky". El Journal of Physical Chemistry A . 116 (32): 8352–8365. Código Bibliográfico : 2012JPCA..116.8352G . doi : 10.1021 / jp301329g . ISSN 1520-5215 . PMID 22871057 .
- ^ Souza, Gabriel LC de; Brown, Alex (1 de julio de 2016). "El suelo y los estados excitados de los isómeros HBrO 2 [HOOBr, HOBrO y HBr (O) O] y HBrO 3 (HOOOBr y HOOBrO)". Cuentas de Química Teórica . 135 (7): 178. doi : 10.1007 / s00214-016-1931-8 . ISSN 1432-881X . S2CID 99067360 .
- ^ a b c d C., Ropp, R. (1 de enero de 2013). Enciclopedia de los compuestos alcalinotérreos . Elsevier. ISBN 9780444595508. OCLC 964753424 .
- ^ Vassalini, Irene; Alessandri, Ivano (2015). "Control espacial y temporal del almacenamiento de información en celulosa por oscilaciones activadas químicamente" . Materiales e interfaces aplicados ACS . 7 (51): 28708–28713. doi : 10.1021 / acsami.5b11857 . PMID 26654462 .
- ^ Field, Richard J .; Koros, Endre; Noyes, Richard M. (1 de diciembre de 1972). "Oscilaciones en sistemas químicos. II. Análisis exhaustivo de la oscilación temporal en el sistema bromato-cerio-ácido malónico". Revista de la Sociedad Química Estadounidense . 94 (25): 8649–8664. doi : 10.1021 / ja00780a001 . ISSN 0002-7863 .
- ^ Massagli, A. (1 de enero de 1970). "Investigación cinética de la descomposición de bromito - ScienceDirect". Inorgánica Chimica Acta . 4 : 593–596. doi : 10.1016 / S0020-1693 (00) 93357-7 .
- ^ Faria, RB; Epstein, Irving R .; Kustin, Kenneth (1 de enero de 1994). "Cinética de desproporción y pKa del ácido bromoso". La Revista de Química Física . 98 (4): 1363-1367. doi : 10.1021 / j100055a051 . ISSN 0022-3654 .
- ^ Mayer, Robert J .; Ofial, Armin R. (22 de febrero de 2018). "Reactividades nucleofílicas de reactivos blanqueadores". Letras orgánicas . 20 (10): 2816–2820. doi : 10.1021 / acs.orglett.8b00645 . PMID 29741385 .