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過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん (かしゅうそさん、perbromic acid)とは、臭素 しゅうそ のオキソ酸 さん の一種 いっしゅ で、化学 かがく 式 しき HBrO4 の化合 かごう 物 ぶつ である。臭素 しゅうそ 原子 げんし の酸化 さんか 数 すう は最高 さいこう 酸化 さんか 状態 じょうたい の+VII(+7)である。名称 めいしょう に「過 か 」と付 つ いているものの分子 ぶんし 内 ない に-O-O-結合 けつごう はなく過 か 酸 さん ではない。
形式 けいしき 的 てき には七 なな 酸化 さんか 二 に 臭素 しゅうそ (Br2 O7 )と水 みず が反応 はんのう してできることになるが、この七 なな 酸化 さんか 二 に 臭素 しゅうそ 自体 じたい 、現在 げんざい のところ安定 あんてい には得 え られていない。過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん は不安定 ふあんてい な強酸 きょうさん で、過 か 塩素 えんそ 酸 さん に性質 せいしつ が似 に ている。また、強 つよ い酸化 さんか 力 りょく がある。遊離 ゆうり 状態 じょうたい の純粋 じゅんすい な酸 さん はまだ得 え られていない。
かつては過 か 臭素 しゅうそ 酸 す および過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん イオンは存在 そんざい しないとされ、存在 そんざい しない理由 りゆう を理論 りろん 的 てき に説明 せつめい する学術 がくじゅつ 論文 ろんぶん まで出 だ される始末 しまつ であったが、1968年 ねん にようやく合成 ごうせい されるに至 いた った[ 1] 。
最初 さいしょ は放射 ほうしゃ 性 せい 同位 どうい 体 たい のセレン 原子 げんし を含 ふく むセレン酸 さん イオン のβ べーた 崩壊 ほうかい により過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん イオンの生成 せいせい が見出 みいだ された[ 2] 。
SeO
4
2
−
83
→
β べーた
−
83
BrO
4
−
{\displaystyle {\ce {^{83}SeO4^{2-}\ ->[\beta -]\ ^{83}BrO4^-}}}
化学 かがく 実験 じっけん 室 しつ レベルの合成 ごうせい としては、臭素 しゅうそ 酸 さん 塩 しお を二 に フッ化 か キセノン で酸化 さんか する方法 ほうほう もあるが、濃厚 のうこう 臭素 しゅうそ 酸 さん ナトリウム水溶液 すいようえき を塩基 えんき 性 せい 条件 じょうけん で、冷却 れいきゃく しながらフッ素 ふっそ により酸化 さんか させる方法 ほうほう が実用 じつよう 的 てき である[ 3] 。
BrO
3
−
+
XeF
2
+
H
2
O
⟶
BrO
4
−
+
2
HF
+
Xe
{\displaystyle {\ce {BrO3^- \ + XeF2\ + H2O -> BrO4^- \ + 2 HF\ + Xe}}}
BrO
3
−
+
F
2
+
2
OH
−
⟶
BrO
4
−
+
2
F
−
+
H
2
O
{\displaystyle {\ce {BrO3^- \ + F2\ + 2 OH^- -> BrO4^- \ + 2 F^- \ + H2O}}}
得 え られた溶液 ようえき から、未 み 反応 はんのう の臭素 しゅうそ 酸 さん イオンを臭素 しゅうそ 酸 さん 銀 ぎん (AgBrO3 )として、フッ化物 ばけもの イオン をフッ化 か カルシウム (CaF2 )の沈殿 ちんでん として除 のぞ き、陽 ひ イオン交換 こうかん 樹脂 じゅし を通 とお して遊離 ゆうり 酸 さん の水溶液 すいようえき を得 え る。
過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん イオンは熱 ねつ 力学 りきがく 的 てき に不安定 ふあんてい であり、極 きわ めて強 つよ い酸化 さんか 剤 ざい であるが、反応 はんのう 速度 そくど 論 ろん 的 てき には比較的 ひかくてき 安定 あんてい している。その酸性 さんせい 水溶液 すいようえき 中 なか における標準 ひょうじゅん 酸化 さんか 還元 かんげん 電位 でんい は以下 いか の通 とお りである。
BrO
4
−
(
aq
)
+
2
H
+
(
aq
)
+
2
e
−
=
BrO
3
−
(
aq
)
+
H
2
O
(
l
)
,
{\displaystyle {\ce {BrO4^{-}(aq)\ +2H^{+}(aq)\ +2{\mathit {e}}^{-}\ =\ BrO3^{-}(aq)\ +H2O(l)\ ,}}}
E
∘
=
1.76
V
{\displaystyle E^{\circ }={\rm {1.76V}}}
過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん の水溶液 すいようえき を減圧 げんあつ 濃縮 のうしゅく することも可能 かのう であり、6mol dm-3 (約 やく 55%)程度 ていど までの水溶液 すいようえき は100℃以下 いか であれば比較的 ひかくてき 安定 あんてい で、さらに減圧 げんあつ 濃縮 のうしゅく し12mol dm-3 (約 やく 80%)程度 ていど の水溶液 すいようえき および2水 みず 和物 あえもの (
HBrO
4
⋅
2
H
2
O
,
H
3
O
+
⋅
BrO
4
−
⋅
H
2
O
,
H
5
O
2
+
⋅
BrO
4
−
{\displaystyle {\ce {HBrO4\cdot 2H2O\ ,H3O^{+}\cdot BrO4^{-}\cdot H2O\ ,H5O2^{+}\cdot BrO4^{-}}}}
)の結晶 けっしょう も得 え られるが不安定 ふあんてい であり、塩化 えんか 物 ぶつ イオン を酸化 さんか し有機物 ゆうきぶつ と接触 せっしょく すると爆発 ばくはつ 的 てき に燃焼 ねんしょう する[ 1] [ 3] 。
また水溶液 すいようえき 中 ちゅう では過 か 塩素 えんそ 酸 さん と同様 どうよう に著 いちじる しい強酸 きょうさん である。
HBrO
4
(
aq
)
+
H
2
O
(
l
)
⇄
H
3
O
+
(
aq
)
+
BrO
4
−
(
aq
)
{\displaystyle {\ce {HBrO4(aq)\ +H2O(l)\ \rightleftarrows \ H3O^{+}(aq)\ +BrO4^{-}(aq)}}}
過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん イオン (かしゅうそさんいおん、perbromate, BrO4 - )は過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん の電離 でんり により生成 せいせい し、また過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん 塩 しお 中 ちゅう に存在 そんざい する1価 か の陰 かげ イオン であり、過 か 塩素 えんそ 酸 さん イオン と同様 どうよう に正 せい 四 よん 面体 めんてい 型 かた 構造 こうぞう でBr-O結合 けつごう 距離 きょり は161pmである。
過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん 塩 しお (かしゅうそさんえん、perbromate)は過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん イオンを含 ふく むイオン結晶 けっしょう であり、過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん カリウムは比較的 ひかくてき 安定 あんてい で275℃で分解 ぶんかい して酸素 さんそ を放 はな ち臭素 しゅうそ 酸 さん カリウム(KBrO3 )となり、過 か 臭素 しゅうそ 酸 さん アンモニウムも175℃まで安定 あんてい である[ 1] 。
^ a b c FA コットン, G. ウィルキンソン著 ちょ , 中原 なかはら 勝 まさる 儼 げん 訳 やく 『コットン・ウィルキンソン無機 むき 化学 かがく 』 培風館 ばいふうかん 、1987年 ねん ,原書 げんしょ :F. ALBERT COTTON and GEOFFREY WILKINSON, Cotton and Wilkinson ADVANCED INORGANIC CHEMISTRY A COMPREHENSIVE TEXT Fourth Edition, INTERSCIENCE, 1980.
^ 『化学 かがく 辞典 じてん 』 東京 とうきょう 化学 かがく 同人 どうじん 、1994年 ねん
^ a b 日本 にっぽん 化 か 学会 がっかい 編 へん 『新 しん 実験 じっけん 化学 かがく 講座 こうざ 無機 むき 化合 かごう 物 ぶつ の合成 ごうせい I』 丸善 まるぜん 、1977年 ねん