Perbromaatti (BrO4−) — määritelmä, ominaisuudet ja valmistus

Perbromaatti (BrO4−) — voimakas, epävakaa hapetin: määritelmä, ominaisuudet ja valmistus elektrolyysillä tai hapetuksella fluorilla/ksenondifluoridilla.

Perbromaatti on ioni. Sen kemiallinen kaava on BrO₄^-. Se sisältää bromia hapetusasteessa +7 ja on voimakas hapetin. Perbromaatti on kemiallisesti hyvin epävakaa: se pelkistyy helposti muodostaen bromaatin (BrO₃^-) ja vapauttaen happea tai pelkistyneempiä bromiyhdisteitä riippuen olosuhteista. Perbromaattia valmistettiin ensimmäisen kerran radioaktiivisen selenaatin hajoamisen kautta; myöhemmin sitä on saatu myös bromaatin elektrolyysillä. Sitä voidaan valmistaa myös hapettamalla bromaattia fluorilla tai ksenondifluoridilla.

Luonne ja rakenne

Perbromaatin anioni BrO₄^- on rakenteeltaan yleensä tetraedrinen, samankaltainen kuin perkloraatti (ClO₄^-). Bromin korkea hapetusaste (+7) tekee ionista voimakkaan elektronien vastaanottajan eli hapettimen. Sen epävakaus johtuu siitä, että bromin korkein hapetusaste on harvinaisuus ja että halogeeni–happi-sidokset voivat hajota pelkistymisen yhteydessä vapauttaen happea tai muodostaen alempiasteisia bromoyhdisteitä.

Valmistusmenetelmät

• Historiallisesti perbromaatin ensimmäinen eristys liittyi radioaktiivisen selenaatin hajoamiseen, jossa säteilyn aiheuttamat muutokset tuottivat perbromaatin muotoja.
• Elektrolyysillä voidaan hapettaa bromaatteja perbromaatiksi; tämä on yksi laboratoriomenetelmistä, mutta vaatii tarkkaa potentiaalin ja olosuhteiden säätöä, koska sivureaktiot ja hajoaminen ovat yleisiä.
• Voimakkailla fluoria sisältävillä hapettimilla — esimerkiksi fluorilla tai reagensseilla kuten ksenondifluoridilla — bromaatti voidaan edelleen hapettaa perbromaattiin. Tällaiset reagoinnit vaativat erityisiä turvallisuustoimenpiteitä, koska fluoriyhdisteet ovat erittäin reaktiivisia.

Chemialliset ominaisuudet ja käyttäytyminen

Perbromaatit ovat voimakkaita oksidantteja: ne hapettavat orgaanisia ja epäorgaanisia aineita helposti. Koska perbromaatit ovat epävakaita, niiden lämpö- ja valoherkkyys sekä taipumus hajota happipitoisiksi tuotteiksi rajoittavat niiden käsittelyä ja käyttöä. Perbromaatin pelkistymistuotteet vaihtelevat olosuhteista riippuen (bromaatista bromidiin asti).

Yhdisteet ja esiintyminen

Perbromaatteja on raportoitu erilaisten suolojen muodossa, esimerkiksi kaliumperbromaatteja (KBrO₄) on eristetty laboratorio-olosuhteissa. Perbromihapon (HBrO₄) eristäminen puhtaana happona on vaikeaa ja harvinaista sen epävakauden vuoksi.

Käyttö ja merkitys

Perbromaatin käytännön sovellukset ovat vähäisiä verrattuna vakaampiin halogeeniperoksyyli-ionisiin yhdisteisiin johtuen sen epävakaudesta. Sitä tutkitaan ensisijaisesti teoreettisissa ja perusinorganiikan tutkimuksissa sekä hapetuskemian perusteiden ymmärtämisessä.

Turvallisuus

Perbromaatit ovat voimakkaita hapettimia ja voivat reagoida räjähdysmäisesti palavien orgaanisten aineiden tai voimakkaiden pelkistimien kanssa. Niiden käsittely vaatii asianmukaista suojavarustusta, kylmiä olosuhteita ja hyvin suunniteltuja reaktioprotokollia. Varastointi tulee tehdä olosuhteissa, jotka minimoivat lämpö- ja valoaltistuksen sekä kontaminaation pelkistävillä aineilla.

Yhteenvetona: perbromaatti (BrO₄^-) on korkean hapetusasteen bromiyhdiste, voimakas, mutta epävakaa hapetin. Sen valmistus tapahtuu erityisillä hapetus- tai elektrolyysimenetelmillä ja sen käytöt ovat rajallisia turvallisuussyistä.

Hae kirjaimella