Potassio bromato sintesi

Qualche tempo fa Chimico mi ha suggerito (grazie!) un video Youtube riguardo la preparazione del K bromato per elettrolisi. Recuperato il necessario (la cella, ved. post dedicato che ho messo a parte) ho effettuato la prova, con opportuni accorgimenti e osservazioni più accurate di quelle del video. Premetto che la sintesi viene bene ed il prodotto ottenuto (se ben lavato) è puro.

Ho preparato una soluzione satura di KBr (50 g in 80 ml di acqua), aggiungendo una puntina di spatola (meno di 1 g) di K2Cr2O7 come suggerito da tutte le fonti. Messa la soluzione nella cella (all'inizio quella provvisoria) ho cominciato l'elettrolisi regolando la corrente (non la tensione!) dell'alimentatore a 2 Ampere; sapendo l'area dell'anodo (circa 10 cm2) la densità di corrente è circa 20 A/dm2.

Nelle foto (fatte per prova in un becker) si vede l'inizio dell'ox, con il bromo che si forma all'anodo e scende verso il basso. Al catodo si svolge abbondantissimo idrogeno. Gli elettrodi in carbone si sono dimostrati adeguati; piccole quantità di carbonio si disgregano e passano nella soluzione, ma in quantità minima e separabile.

Diversamente dal video Youtube, la cella inoltre è stata posta sull'agitatore magnetico e la soluzione accuratamente mescolata durante tutto il tempo di elettrolisi.

Omettendo i passaggi redox --> bromuro --> bromo --> ipobromito --> bromato, la reazione riassuntiva è la seguente:

Br- + 3 H2O --> BrO3- + 3 H2

e poichè l'ox del Br passa da -1 a +5, vengono coinvolte sei moli di elettroni per mole di bromuro e quindi (leggi di Faraday) il rapporto bromato/corrente consumata è molto sfavorevole (serve una notevole quantità di corrente per ossidare poco bromuro).

Avviene anche in piccola parte la reazione secondaria:

6 BrO- + 3 H2O --> 2 BrO3- + 4 Br- + 6 H+ + 3/2 O2 + 6 e-

ed effettivamente si nota all'anodo un leggero svolgimento di ossigeno (notevole alla fine, quando la conc. di Br- è bassa, ma ciò non inficia la procedura).

Facendo il calcolo con la legge di Faraday, operando a soli 2 A il tempo necessario per l'ox si dimostra troppo lungo (35 ore) e quindi ho aumentato la corrente a 5 A (50 A/dm2) ed elettrolizzato per circa 10 ore; con questa corrente la soluzione si scalda molto per effetto Joule (circa 60-70°) e dopo qualche ora comincia a precipitare anche a caldo il bromato come polvere cristallina.

Durante la procedura l'ho separato tre volte per filtrazione per avere sempre una soluzione limpida (giallastra e scura, ma non nera e peciosa come nel video) e proceduto così per il totale delle 10 ore. Si poteva insistere per ottenere una maggior resa, ma mi sono stufato e fermato qui.

Raffreddata la cella con ghiaccio, ho filtrato e lavato tutti i precipitati raccolti con acqua ghiacciata, per perdere la minor quantità possibile di KBrO3 e nel contempo portar via la maggior quantità possibile di KBr residuo.

Alla fine ho ottenuto 29 g di puro KBrO3; volendo, lo si potrebbe ricristallizzare da acqua bollente per avere cristalli più grossi, ma se ne perde un po' e non è indispensabile.

Considerazioni finali: la sintesi ossidativa è utilitaristica per fini pratici (oltre al KBrO3 si può produrre anche lo iodato), ma come previsto è molto lunga e dispendiosa in corrente consumata (fa toccare con mano la seconda legge di Faraday: quello che ti frega sono i sei elettron/mole). Per il massimo rendimento (97%) la bibliografia consiglierebbe di usare anodi in titanio e catodi in acciaio inox: se riesco a trovare una lamina in titanio magari proverò la differenza, ma per i nostri scopi la sostanza non cambia.

L'ultima foto mostra i 29 g di KBrO3 bello cristallino, ossidante quanto basta...

Rimango sempre a bocca aperta davanti alle tue presentazioni, invoglieresti chiunque a ripetere la tua esperienza (me compreso). Complimenti per tutto l'approccio alla sintesi, sempre precisa e ben commentata

Avrei un paio di domande

A cosa potrebbe servire il bromato? Come ossidante forte? ad esempio potrebbe essere sostituito talvolta al permanganato di K, o comunque dove son richiesti forti ossidanti?!

Curiosità: molto carino "l'accrocchio" magneto rotante , l'avrai di certo autocostruito, ma toglimi una curiosità, ha anche la "retro"? Nel senso, può girare in senso orario/antiorario?

Ancora complimentoni

Ciao

"L'accrocchio" magneto-rotante naturalmente è autocostruito e non ha la retromarcia!

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Ho fatto il bromato come sempre per puro divertimento e ricerca (ce l'avevo già come reagente); normalmente non è un sale molto usato, in analisi serve per la bromatometria (ved.) ed in chimica organica per certe bromurazioni. (Chimico ne sa qualcosa...).

E' un ossidante energico, si comporta in maniera molto simile al clorato.

C'è anche da dire che è una sostanza considerata molto probabilmente cancerogena, usata una volta addirittura come additivo alimentare ed ora dovunque proibito.

Il bromato è anche utilizzato per preparare bromo dal bromuro in estemporanea.

Questa trovo sia la sintesi più bella che sia apparsa fino a ora sul forum, meriteresti il premio (se ce ne fosse uno...), invece ti faccio una domanda: sei sicuro di non aver ottenuto anche il perbromato in questo processo? Lo ione BrO4 - esiste e si ottiene proprio per via elettrolitica.

Complimenti per la tua competenza "plastica" (nel senso di adattativa).

Thanks...

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Naturalmente NON sono sicuro di non aver ottenuto BrO4- , forse il discorso meriterebbe un approfondimento che potrebbe essere interessante. Vediamo di documentarci...

Per la carità...ci sono più certezze circa l'esistenza degli UFO che del perbromato...

Tutto quello che so io, è che si ottiene per elettrolisi di soluzioni calde di bromato, similmente allo ione perclorato, a partire dal clorato.

Sono sempre stato affascinato dall'acido perbromico, ancora prima di sapere della sua esistenza. Un acido estremamente ossidante, inferiore solo alla serie degli ossiacidi dello xeno.

Sarei disposto a usare lamine di platino per ottenerlo...non so se mi spiego...

Mi è venuta in mente una cosa: se non mi sbaglio un tale Appelman sintetizzò il perbromato a partire da una reazione di ossidazione del bromato tramite fluoro elementare, in ambiente alcalino.

Dall'occhiata veloce che ho dato in giro e pur certamente esistendo, sembrerebbe che con ogni probabilità lo ione perbromato non mi abbia onorato della sua visita... Pare sia un ospite assai difficile da invitare nel proprio lab... e io non mi chiamo nemmeno Appelman...

Mi pare che il perbromato si decomponga a bromato tra i 250 e i 300°C...non ti resta che provare e riscaldare...così le tracce di carbonio svaniranno in una nuvoletta di fumo...

Ma io ti adoro...

mi è arrivato giusto ora un kiletto di KBr e volevo provare ma stavo cercando altre informazioni in merito all'apparato elettrico

per fortuna che sono venuto sul forum prima di fare la reazione...dato che ho già preparato tutto

Gran bella sintesi, diversa dalle altre, che a quanto pare merita una certa dedizione

Potrei provare, ma aspetterò di avere il titanio, che mi è più facile da trovare dei carboncini ricoperti in rame.

Chimico ha scritto:

...Ah dimenticavo una cosa fondamentale...ho preparato tutto tranne in dicromato! Quanto lo odio!

C'è troppa prevenzione riguardo il bi(di)cromato... ma se lo odi perchè ti manca allora è un altro discorso!

Attenzione di fare le cose elettriche senza fretta e per bene, altrimenti viene lo stesso ma la resa va a quel paese.

I carboni che ho usato io sono difficili da trovare, ma puoi usare quelli recuperati dalle pile, tenendo la celletta più corta.

I carboncini da disegno non vanno bene?

Max Friz ha scritto:

I carboncini da disegno non vanno bene?

Per funzionare funzioneranno, ma sicuramente andrà in giro una montagna di carbonio perchè sono troppo teneri.

Verrà una poltiglia nera

Ho già costruito la celletta schifosissima con gli elettrodi delle pile Zn-C. Ho cercato inoltre un metodo per vedere se c'è ancora bromuro nella soluzione. Aggiungendo Hg2(2+), precipita il bromuro ma non il bromato...quindi controllerò così la reazione. Ovviamente non tutto il bromuro si ossiderà ma troverò un modo per vedere quando la concentrazione sarà abbastanza bassa.

Del tutto inutile fare il saggio dei bromuri con Hg, perchè verrà sempre positivo. Dopo un certo tempo inoltre la soluzione sarà scura e non vedi più niente. In ogni caso i bromuri in eccesso vanno poi via per decantazione e lavaggio assieme al carbonio.

Per vedere la prossimità della fine della reazione ci sono due metodi:

- quello empirico alla semi-minchiam (che semi-funziona)

- misurare la corrente e il tempo come diceva Faraday (più noioso...)

Facci sapere

Ok, l'elettrolisi è stata fatta (conclusa da una settimana circa, ma metto solo ora i risultati). Le quantità utilizzate sono state le stesse di Al, l'elettrolisi è stata fatta con anodo in grafite e catodo in titanio.

E' durata 12 ore a 3,5A e 10-13V. La resa è stata di 25g, dopo aver effettuato più lavaggi. Avrei potuto prolungarla di più, ma all'ultimo la grafite ha iniziato a sgretolarsi considerevolmente e ho avuto paura di inquinare tutto. Riporto di seguito le foto:

molto bene, max.

si vedono grani di anodo in giro per il sale.

Qualche pezzettino è rimasto... ma si tratta di una quantità piccolissima e di sostanza inerte ( C ). Purtroppo, volendo purificarlo se ne perderebbe un po'. Però dai... è bello bianco

è buono, è buono!

Mi sembra perfetto.

Adesso volevo dirti -avanti con lo iodato, ma ce l'hai già...

E vedo anche che finalmente ti sei preso l'alimentatore giusto. Basta problemi!

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Max ci sarebbe una bellissima sintesi organica visto che hai l'alim e che a me non è riuscita: la sintesi R-R di Kolbe (vai a vedere e quando vuoi ne parliamo )

Una piccola domanda, ma questa elettrolisi può essere realizzata anche facendo delle pause spegnendo l'apparecchio e riprendendo il giorno dopo?? Faccio un esempio io domani per dire ho 4 ore libere, poi devo uscire; dopodomani ho 1 ora libera e così via. Durante le pause posso lasciare la cella così come è spegnendo solo il generatore oppure devo compiere l'elettrolisi tutto d'un fiato senza puase in mezzo??

Io ho proceduto in maniera simile... credo proprio che non ci sia nessun problema

ho usato settimana scorsa KBrO3 per bromurare... non ricordavo fosse cancerogeno e in particolari condizioni esplosivo

Bene bene, domani comincio!

quimico ha scritto:

ho usato settimana scorsa KBrO3 per bromurare...

non ricordavo fosse cancerogeno e in particolari condizioni esplosivo

Esplosivo non sapevo, cancerogeno sì. Il fatto strano è che, se non mi sbaglio, viene utilizzato in alcuni stati per la preparazione del pane In teoria dovrebbe disintegrarsi durante la cottura, favorendo la lievitazione e rilasciando l'ossigeno, ma se ne rimanesse un po' :S

infatti in molti stati è stato bandito... in quanto cancerogeno. è un energico ossidante e come tale è esplosivo, credimi.

/OT

Stavo facendo la battutaccia:

"Chissà se tra un pò anche lo zucchero sarà cancerogeno"

poi pensandoci un'attimo...

ma lo zucchero caramellato ??!

Probabilmente anche una moglie rompicoglioni è cancerogena.

Anzi, senza cercare tanto a quanto pare lo è anche lo zucchero...

... Anche l'aumento dei casi di cancro è correlato all'assunzione sempre più elevata di zucchero nella società dei consumi...

Tratto da link

/OT

il bromato fu usato in passato, soprattutto nei paesi bassi e zone limitrofe, per la sanificazione di acqua potabile e condutture negli acquedotti.

Se filtro una sol. di Bromato con il filtro a pieghe la cartina va a farsi f*****e oppure funziona come il clorato che non succede niente??

non penso attacchi così la cellulosa in ambiente umido, poi sinceramente non lo so dacchè mai avuto il piacere di averci a che fare.

con clorato e iodato non succede nulla; il bromato, credo idem.

Anche io, ieri ho provato a prenderne poco poco e l'ho messo su un scottex e poi in camino acceso.. Ha fatto una fiammata viola intenso e persistente, spettacolare.

marco the chemistry ha scritto:

Anche io, ieri ho provato a prenderne poco poco e l'ho messo su un scottex e poi in camino acceso.. Ha fatto una fiammata viola intenso e persistente, spettacolare.

E' un semplice forte ossidante (molto meno "veloce" del KClO3) e non attacca minimamente la carta.

Ho una domanda abbastanza OT...

A scuola studio anche fisica, ma non ho idea di come costruire l'apparato elettrico che c'è dietro la cella elettrolitica (Ho studiato elettrochimica, le leggi di Faraday ecc... Ma per fisica non abbiamo ancora trattato l'elettricità). Qualcuno mi darebbe qualche linea guida? Grazie mille

Allora io, che son poveraccio per comprare un alim. e carente in fisica praticaper costruirmelo, ho preso l'alimentatore di un notebook abastanza vecchio che eroga una corrente i 2A a 19V e ho usato quello con anodo, prima in grafite, poi quando ho visto che questo si disgregava troppo ho usato del platino e adesso devo provarne uno in titanio. END OT

ChemF ha scritto:

...come costruire l'apparato elettrico che c'è dietro la cella elettrolitica Qualcuno mi darebbe qualche linea guida? Grazie mille

Se vuoi fare una elettrolisi secondo Faraday (cioè quella vera) ti serve un alimentatore con regolazione in corrente (la tensione ha poca importanza). Il più semplice in assoluto come schema elettrico è quello che ho messo in Elettronica, Alimentatori per elettrolisi; c'è anche tutta la discussione. Ha però l'inconveniente di un componente difficilmente reperibile. Ci sono in commercio alimentatori validi a prezzo accettabile.

Forse è una domanda particolarmente stupida...ma....si potrebbero usare degli elettrodi di acciaio ?

non credo che l'acciaio resista così facilmente all'attacco del bromo...

quindi nessuno tipo di acciaio,che sia dolce che sia inox,resisterà mai come anodo..

Un anodo in acciaio ti dureraà al massimo 2 knuti, e ti inquinerà tutto il prodotto con lo schifosissimo Fe(OH)3. Puoi usare o un anodo in carbonio (lo trovi nelle pile Zn-C) oppure unio in platino. Io usai il secondo e funzionò perfettamente! Con l'anodo in C devi filtrare e ricristallizzare il prodotto poichè la grafite tenderà a sgretolarsi!

Grazie per i suggerimenti,però c'è un problema,ovvero non riesco a trovare un anodo in titanio figuriamoci in platino,o almeno platinato.Grazie di nuovo!

E in carbonio? Se vuoi te ne do un paio io di quelli

di quelli che cosa

Di elettrodi ovvio...

Mi sa che avete le idee poco chiare...nelle pile zinco-carbone c'è un elettrodo collettore di carbone appunto, non di grafite.

Gli elettrodi di grafite sono un'altra cosa!

Platino o titanio? Se hai il platino, il titanio ti serve a nulla.