Μονοχλωριούχο βρώμιο

Πρότυπο:Πληροφορίες χημικής ένωσης To (μονο)χλωριούχο βρώμιο (αγγλικά bromine monochloride) είναι ασταθής ανόργανη ομοιοπολική διατομική χημική ένωση, με μοριακό τύπο BrCl. Ανήκει στις «διαλογονιακές ενώσεις», δηλαδή στις χημικές ενώσεις μεταξύ αλογόνων. Το χημικά καθαρό μονοχλωριούχο βρώμιο, στις κανονικές συνθήκες, δηλαδή σε θερμοκρασία 0°C και υπό πίεση 1 atm, είναι πολύ δραστικό χρυσοκίτρινο αέριο με κανονική θερμοκρασία βρασμού -5 °C και κανονική θερμοκρασία τήξης −66 °C. Αποτελεί ισχυρό οξειδωτικό μέσο.

Δομή

Η μοριακή δομή του μονοχλωριούχου βρωμίου, όπως σε όλες τις διατομικές ουσίες, είναι αναγκαστικά γραμμική. Σημειώνεται ότι στην ένωση αυτή το βρώμιο βρίσκεται στην ασυνήθιστη γι' αυτό +1 βαθμίδα οξείδωσης, αφού το χλώριο είναι ηλεκτραρνητικότερό του.

Δεσμοί
Δεσμός	τύπος δεσμού	ηλεκτρονική δομή	Μήκος δεσμού	Ιονισμός	Ισχύς δεσμού
Br-Cl	σ	4p-3p	213,8 pm	1% Br+ Cl-	219 kJ/mol
Στατιστικό ηλεκτρικό φορτίο
Cl	-0,01
Br	+0,01

Ιστορία

Οι πρώτες έρευνες πάνω στις καμπύλες σημείων τήξης και βρασμού των μειγμάτων χλωρίου και βρωμίου δημοσιεύθηκαν στις αρχές του 20^ού αιώνα, στις οποίες κανένας σχηματισμός χημικής ένωσης δεν έγινε αντιληπτός. Αργότερα, κάποιοι ερευνητές περιέγραψαν παρατηρήσεις που έδειχναν την πιθανή ύπαρξη μιας ένωσης βρωμίου - χλωρίου, της οποίας η σύσταση δεν μπορούσε να ξεκαθαριστεί αλλά ούτε η παραγωγή της να πραγματοποιηθεί. Η πρώτη απόδειξη της ύπαρξης μονοχλωριούχου βρωμίου έγινε το 1930 από τον Χέρμανν Λουξ (Hermann Lux) με τη σύγκριση των καμπυλών τάσης ατμών μειγμάτων βρωμίου - χλωρίου και τελικά την απομόνωση χημικά καθαρής ένωσης μονοχλωριούχου βρωμίου.

Παραγωγή

Η πρώτη παραγωγή μονοχλωριούχου βρωμίου πραγματοποιήθηκε (όπως προαναφέρθηκε) από το Χέρμανν Λουξ με αργή απόσταξη μείγματος βρωμίου - χλωρίου στους -70 °C:

$\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\stackrel{-70^{o}C}{\to }\mathrm{2}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Η ένωση μπορεί να μετατραπεί παρουσία μεθανίου και υπεριώδους ακτινοβολίας σε αλυδρογονάνθρακα, γενικού τύπου CBr_nCl_4-n

Ιδιότητες

Στη στερεή φάση, το μονοχλωριούχο βρώμιο σχηματίζει ορθορομβικό κρυσταλλικό πλέγμα αλυσίδων ζικ-ζακ, στην ομάδα διαστήματος Cmc2₁, και είναι ωχροκίτρινη ουσία που τήκεται απότομα στους−54 °C. Σε σύγκριση, ένα 1:1 μείγμα βρωμίου και χλωρίου τήκεται σταδιακά σε ένα εύρος θερμοκρασιών μεταξύ −66 °C και−52 °C. Κάποια άλλα σημεία τήξης του μονοχλωριούχου βρωμίου από άλλους συγγραφείς, όπως −66 °C ή −75 °C, μπορεί να οφείλονται σε μετρήσεις μειγμάτων των δυο στοιχείων (βρωμίου και χλωρίου). Το υγροποιημένο μονοχλωριούχο βρώμιο είναι ωχροκίτρινο υγρό, που υπό κανονική πίεση βράζει στους −5 °C, με τη διάσπαση της ένωσης να παρατηρείται από τους 10 °C:

$\mathrm{2}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{10^{o}C}{\to }\mathrm{B}{\mathrm{r}}_{\mathrm{2}}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

Το μονοχλωριούχο βρώμιο υδρολύεται, σχηματίζοντας υποβρωμιώδες οξύ (HOBr) και υδροχλωρικό οξύ (HCl):

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}$

$\mathrm{3}\mathrm{H}\mathrm{O}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{\leftrightharpoons }\mathrm{2}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}$

Αντιδρά με βάσεις, όπως το υδροξείδιο του νατρίου:

$\mathrm{6}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{O}\mathrm{H}\mathrm{+}\mathrm{3}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{3}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{2}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{+}\mathrm{N}\mathrm{a}\mathrm{B}\mathrm{r}{\mathrm{O}}_{\mathrm{3}}\mathrm{+}\mathrm{3}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}$

Με την παρουσία περίσσειας ανιόντων χλωρίου, σχηματίζονται βρωμοδιχλωριούχα ανιόντα (BrCl₂^–)

$\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{\mathrm{-}}\mathrm{\leftrightharpoons }\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}{l}_{\mathrm{2}}^{\mathrm{-}}$

Για παράδειγμα:

$\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{\leftrightharpoons }\mathrm{C}\mathrm{s}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}}$

Το μονοχλωριούχο βρώμιο μπορεί επίσης να σχηματίσει βρωμοχλωριούχες ενώσεις με αντιδράσεις προσθήκης σε πολλαπλούς δεσμούς ή και μέσω οξείδωσης. Για παράδειγμα, μπορεί να δώσει αντίδραση προσθήκης στον τριπλό δεσμό του μονοξειδίου του άνθρακα, σχηματίζοντας βρωμοχλωροκαρβονύλιο (BrCOCl):

$\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{+}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{l}\stackrel{}{\to }\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{C}\mathrm{l}$

Εφαρμογές

Το μονοχλωριούχο βρώμιο χρησιμοποιήθηκε από την Αναλυτική Χημεία για τον προσδιορισμό χαμηλών επιπέδων συγκέντρωσης (ατμών στοιχειακού) υδραργύρου, ώστε αυτά να οξειδωθούν ποσοτικά στην +2 βαθμίδα οξείδωσης.

Επίσης χρησιμοποιήθηκε ως βιοκτόνο, εξειδικευμένο φυκοκτόνο και μυκητοκτόνο και αντισηπτικό, σε βιομηχανικά ανακυκλούμενα συστήματα ψυκτικά συστήματα νερού. Επιπρόσθετα, χρησιμοποιήθηκε σε κάποιους τύπους μπαταριών Li-SO₂, για την αύξηση της (παραγόμενης) διαφοράς δυναμικού και της ενεργειακής πυκνότητας.