Kaliumdibromiodat

[KoenigderMuggel]

Synthese von Kaliumdibromiodat(I)


EDIT 21.2.2021: Diese Synthese ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt noch nicht geprüft. Das beschriebene Vorgehen ist plausibel, aber Fragen zur Identität und Reinheit des Produktes sind noch offen.

Kaliumdibromiodat(I) bildet leuchtend rote Kristalle, die bei 58 °C schmelzen und bei 180 °C das abspaltbare Halogen, in diesem Fall Brom, abgeben. Die Darstellung erfolgt auf trockenem Wege, da das Produkt aus wässriger Lösung stets kristallwasserhaltig auskristallisiert.


Geräte:

25 mL Rundkolben mit Glasstopfen, diverse Bechergläser, Uhrglasschale, Eisbad, Exsikkator (optional)


Chemikalien:

Brom
Kaliumiodid

---

Kaliumdibromiodat


Hinweis:

Brom ist sehr giftig! Beim Einatmen der Dämpfe herrscht Lebensgefahr. Es sollte im Abzug oder im Freien gearbeitet werden. Die Reaktion ist zudem stark exotherm! Zu den toxikologischen Eigenschaften des Produktes konnten keine Informationen gefunden werden, es sollte daher als Gefahrstoff gehandhabt werden!


Durchführung:

Es werden 5 g (1,6 mL) Brom in einem Eisbad auf unter 5 °C gekühlt. In der Zwischenzeit wird in einem zweiten Eisbad ein Rundkolben platziert und mit 5 g trockenem Kaliumiodid befüllt. Das kalte Brom wird langsam und tropfenweise (!) und unter stetigem Umschwenken zum Kaliumiodid gegeben.
Nach der Zugabe wird der Rundkolben mit einem Glasstopfen verschlossen und für mindestens drei Tage stehen gelassen. Der Schliff sollte mit konzentrierter Schwefelsäure gefettet werden, da das Brom mit herkömmlichen Schlifffetten reagieren würde.
Nach drei Tagen wird der Kolbeninhalt auf einer Uhrglasschale ausgebreitet und das überschüssige Brom verdampfen gelassen. Alternativ kann das Brom auch im Exsikkator über Natriumhydroxid entfernt werden. Das Produkt verfärbt sich dabei von dunkelrot nach hellrot.

Ausbeute: 6,89 g (70,23% d.Th.)

Ein Grund für die relativ schlechte Ausbeute könnte sein, dass das Kaliumiodid nicht komplett trocken war.


Entsorgung:

Alle Geräte und Flüssigkeit, die mit Brom in Kontakt kamen, werden mit einer 5%igen Natriumthiosulfatlösung reduziert und danach verdünnt ins Abwasser gegeben. Das Produkt sollte aufgehoben werden oder wird zur Vernichtung ebenfalls mit Natriumthiosulfatlösung umgesetzt und ins Abwasser gegeben.


Erklärung:

Das Kaliumiodid reagiert mit dem Brom in einer stark exothermen Reaktion zu Kaliumdibromiodat(I).

KI + Br₂ --> KIBr₂

Um sicherzugehen, dass das Produkt kein Kaliumiodid mehr enthält, wird Brom im Überschuss verwendet.


Bilder:



Das Brom im Eisbad.



Die Reaktion im Kolben nach vollständiger Zugabe des Broms.



Das Produkt, welches wahrscheinlich immer noch etwas Brom enthält.


Quelle:

Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie Band 1.; Ferdinand Enke-Verlag, Stuttgart 1975; ISBN 3-432-02328-6

[Glaskocher]

Das ist ein interessanter Versuch.

Wird das Produkt als Reagenz für eine Folgesynthese verwendet? In diesem Fall empfehle ich eine Redoxtitration zur Bestimmung der Reinheit. Ich vermute, daß neben Wasser auch ein gewisser Bromverlust aus der Substanz stattgefunden hat. Hast Du mal versucht, den Schmelzpunkt zu bestimmen? Vermutlich ist es sinnvoll, die Probe im verschlossenen Röhrchen zu schmelzen, weil sonst zu viel Brom abdampft. Trick: Eine Pasteurpipette an der Spitze zu schmelzen und dann mit der Probe befüllen. Sie wird dann knapp unter der Erweiterung zum zylindrischen Rohr ab- und zugeschmolzen.

Nebenbei: Der Fehlerteufel hat in der Erklärung eine Elementumwandlung geschafft. Da steht "Das Kaliumbromid reagiert..." wo vermutlich Kaliumiodid gemeint ist.

[KoenigderMuggel]

Ich glaube, dass ich in der Literatur noch eine Folgesynthese mit dem Produkt gesehen habe. Bei Zeiten könnte ich die mal ausprobieren.

Mit Redoxtitration oder Schmelzpunktbestimmung habe ich leider noch keine Erfahrung. Es wäre also vielleicht an der Zeit für mich, welche zu sammeln.


Der Fehlerteufel bereut sein Vergehen zutiefst und hat "Kaliumbromid" wieder zu "Kaliumiodid" geändert.

[Uranylacetat]

Cool, ich liebe diese einfachen Kipp-und Schütt-Experimente, wo sowas Interessantes heraus kommt! Leider kann ich hier in meinem "Wohnzimmer-Labor" jedoch nicht mit Brom hantieren...

[mgritsch]

Nice, sieht einfach aus! Bin gespannt was man damit für Folgeexperimente machen kann?
Das einzige was mich wundert ist die Ausbeute. Da es ja keine verlustbehafteten Schritte wie Umkristallisation etc. gibt lässt das nur den Schluss zu, dass die Umsetzung nicht vollständig war.
Du hast ja auch nicht mit einem großen Überschuss gearbeitet: 30,1 mmol KI stehen nur 31,2 mmol Br2 gegenüber, das ist - give or take die Dosierungenauigkeit und Verdunstung - allenfalls stöchiometrischer Einsatz. Wenn da am Ende was an Br2 übrig war was verdunsten musste, dann kann es schon nicht mehr quantitativ sein. Wie stabil ist das Produkt sonst bei RT? Gibt es laufend kleine Mengen Br2 ab?

Wenn ich davon ausgehe dass dein Produkt eine Mischung aus KI + KIBr2 ist, dann beträgt der Gehalt bei der Ausbeute nur ca 39%, der Rest ist unumgesetztes KI. Evtl doch mehr Br einsetzen, länger warten, das KI vorher sehr gut fein pulvern?

[lemmi]

Finde ich auch interessant. Das ist offenbar eine Analogverbindung zum Kaliumtriiodid, KJ₃.

Und wieder habe ich Probleme mit der Nomenklatur. Wenn ich "iodat" lese, denke ich an Iod in der Oxidationsstufe +V bis +VII. Hier liegt es aber offenbar in der Stufe -! vor. Warum heißt die Substanz nicht Kaliumdibromiodid? Und warum das (I) in der Bezeichnung. Kalumiodid heißt ja auch nicht "Kaliumiodat(I)". Gibt es ähnliche Substanzen mit anderen Oxidationsstufen?

Die Reinheit des Präparates zu bestimmen wäre auf jeden Fall interessant und ist nicht schwierig: ein aliquot abwiegen (ca 1 mval), in 50 ml Wasser mit 1-2 g Kaliumiodid und 5 ml Salzsäure lösen, 2-3 Minuten verschlossen stehen lassen und das ausgeschiedene Iod [url=https://illumina-chemie.de/grundlagen-d ... 9.html9mit Natriumthiosulfat titrieren[/url]. Wenn du sauber kristallisiertes Natriumthiosulfat und eine genügend genaue Waage zur Vefügung hast, kannst du dir eine 0,1 N Natriumthiosulfatlösung mit ausreichender Genauigkeit herstellen wenn du 1,24 g Na₂S₂O₃ x 5 H₂O zu 500 ml löst.

[KoenigderMuggel]

Das mit dem Namen hat mich auch irritiert. Weil ich mir nicht ganz sicher war, hab ich ihn erstmal aus der Literatur übernommen.

Was die Stabilität der Verbindung angeht, so habe ich heute den Hinweis bekommen, dass die Verbindung an der Luft zu Kaliumbromid und Iodbromid zerfällt. Das könnte ein Problem sein, da ich das Produkt über Nacht offen stehen gelassen habe. Vielleicht könnte das auch die komische Ausbeute erklären.

[mgritsch]

Was die Stabilität der Verbindung angeht, so habe ich heute den Hinweis bekommen, dass die Verbindung an der Luft zu Kaliumbromid und Iodbromid zerfällt. Das könnte ein Problem sein, da ich das Produkt über Nacht offen stehen gelassen habe. Vielleicht könnte das auch die komische Ausbeute erklären.

das klingt für mich sehr plausibel, zumindest in wässr. Lösung setzt Br2 Jod aus Jodiden frei, so gesehen wären die Konkurrenz-Reaktionen KI + Br2 -> KBr + IBr oder 2 KI + Br2 -> 2KBr + I2 sehr wahrscheinlich und es gar nicht so leicht so ein Produkt rein isoliert zu bekommen... ich vermute auch dass Feuchtigkeit so eine Reaktion katalysiert, also evtl besser alles im Exsiccator zu machen?

[NI2]

Der Name kommt nicht vom Iodat, sondern von der Komplexschreibweise. Das hier ist ein lineares Polyinterhalogen-Ion, in der Form Dibrom(o)iodat(I) [IBr₂]^- (Komplexanionen bekommen die Endung -at). Daher stimme ich auch nicht mit lemmi überein, dass es sich hier um Oxidationsstufe -I handelt, sondern um die Oxidationsstufe +I. Die Reaktion ist eine Redoxreaktion, das Iod wird oxidiert, das Brom dient als Oxidationsmittel.
Oxidationsstufen der einzelnen Halogenspezies:
 -I     0          +I -I
KI + Br₂ --> K[IBr₂]

Ja, es gibt eine ganze Reihe dieser Poly(inter)halogenionen:Wiki (englisch).

Wie hoch ist die Literaturausbeute? Habe den Brauer gerade nicht zu Hand, aber das Produkt hier sieht nicht schön aus, ich glaube es wäre ratsam das Experiment wiederholen. KI fein pulvern und ein paar Tage im Exsi trocknen. Das Brom sollte ja trocken genug sein. Das Produkt sieht sehr inhomogen aus.

EDIT: Daher sollte auch die Schreibweise K[IBr₂] statt KIBr₂ bevorzugt werden.

[KoenigderMuggel]

In der Literatur war leider keine Ausbeute angegeben, was mich etwas wundert.

Der Grund warum ich keinen Exsikkator verwendet habe, ist einfach: ich habe leider keinen.

Ich würde die Synthese gerne nochmal machen, aber da ich aufgrund des fehlenden Exsikkators nichts verändern kann, hat das glaube ich keinen Sinn.

So sah das Produkt übrigens kurz nach der Entnahme aus dem Kolben aus:


Bis vor kurzem dachte ich, dass die Farbveränderung vom überschüssigen Brom herrührt, welches verdampft.
Mittlerweile glaube ich, dass das Produkt zum Teil zerfallen ist und deshalb so inhomogen aussieht.

[NI2]

Marmeladenglas. Bester low-tech Exsiccator. Die Lassen sich fest verschrauben. Einfach unten CaCl₂ rein und du kannst das KI gut trocknen,.. Schwefelsäure geht auch, aber dann muss man vorsichtiger sein.

[lemmi]

Ist das demn ein komplex? Das scheint doch ein zusammengesetztes Anion zu sein.
Nochmal zum Sinn der Angabe der Oxidationsstufe: gibt es denn auch Heteropolyhalogenide mit anderen Oxidationsstufen?

[NI2]

Ja und ich vermute die Benennung kommt durch die zusammensetzung... Vielleicht sollte man mal den HoWi konsultieren.

[lemmi]

[EDIT by lemmi: nach Rücksprache im Einvernehmen mit den threadersteller hierher verschoben]