Тези, които образуват соли, част 4 Бром

Друг елемент от семейството на халогените е бромът. Той заема място между хлор и йод (заедно образуващи халогенното подсемейство), а свойствата му са средни в сравнение с неговите съседи в горната и долната част на групата. Всеки обаче, който смята, че това е безинтересен елемент, ще се обърка.

Например, бромът е единствената течност сред неметалите, а цветът му също остава уникален в света на елементите. Основното обаче е, че с него могат да се правят интересни експерименти у дома.

- Нещо мирише лошо тук! -

...... възкликна френският химик Джоузеф Гей-Люсаккогато през лятото на 1826 г. от името на Френската академия той проверява доклада за откриването на нов елемент. Авторът му беше по-широко известен Антоан Деца. Година по-рано този 23-годишен аптекар е изследвал възможността за производство на йод от варени разтвори, останали от кристализацията на каменна сол от морска вода (метод, използван за производство на сол в райони с топъл климат като френското средиземноморско крайбрежие). Хлорът бълбука през разтвора, измествайки йода от неговата сол. Получил елемента, но забелязал друго – филм от жълтеникава течност със силна миризма. Той го раздели и след това го обедини. Остатъкът се оказа тъмнокафява течност, различна от никое известно вещество. Резултатите от тестовете на Balar показаха, че това е нов елемент. Затова той изпрати доклад до Френската академия и изчака нейната присъда. След като откритието на Балар беше потвърдено, беше предложено име за елемента. бром, произлизащо от гръцкото bromos, т.е. воня, защото миризмата на бром не е приятна (1).

Внимание! Лошата миризма не е единственият недостатък на брома. Този елемент е също толкова вреден, колкото и висшите халогени, и след като попадне върху кожата, оставя рани, които трудно заздравяват. Ето защо в никакъв случай не трябва да получавате бром в чиста форма и да избягвате да вдишвате миризмата на неговия разтвор.

елемент на морска вода

Морската вода съдържа почти целия бром, който присъства на земното кълбо. Излагането на хлор причинява отделяне на бром, който се изпарява с въздуха, използван за издухване на водата. В приемника бромът се кондензира и след това се пречиства чрез дестилация. Поради по-евтината конкуренция и по-ниската реактивност, бромът се използва само когато е необходимо. Много употреби са изчезнали, като сребърен бромид във фотографията, добавки към оловен бензин и халони за гасене на пожар. Бромът е съставна част на бромно-цинковите батерии и неговите съединения се използват като лекарства, багрила, добавки за намаляване на запалимостта на пластмасите и продукти за растителна защита.

Химически бромът не се различава от другите халогени: образува силна бромоводородна киселина HBr, соли с бромния анион и някои кислородни киселини и техните соли.

Анализатор на бром

Реакциите, характерни за бромидния анион, са подобни на експериментите, проведени за хлориди. След добавяне на разтвор на сребърен нитрат AgNO₃ утаява се слабо разтворима утайка от AgBr, потъмняваща на светлина поради фотохимично разлагане. Утайката има жълтеникав цвят (за разлика от бял AgCl и жълт AgI) и е слабо разтворим при добавяне на NH амонячен разтвор._3aq (което го отличава от AgCl, който е силно разтворим при тези условия) (2). 

2. Сравнение на цветовете на сребърните халогениди - по-долу можете да видите тяхното разпадане след излагане на светлина.

Най-лесният начин за откриване на бромиди е да ги окислите и да определите наличието на свободен бром. За теста ще ви трябват: калиев бромид KBr, калиев перманганат KMnO₄, разтвор на сярна киселина (VI) H₂SO₄ и органичен разтворител (напр. разредител за боя). Изсипете малко количество разтвори на KBr и KMnO в епруветка.₄и след това няколко капки киселина. Съдържанието веднага става жълтеникаво (първоначално беше лилаво от добавения калиев перманганат):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 хиляди₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂Относно Добавяне на сервиране

3. Бромът, извлечен от водния слой (отдолу), оцветява слоя на органичния разтворител в червено-кафяво (отгоре).

разтворител и разклатете флакона, за да смесите съдържанието. След като се отлепите, ще видите, че органичният слой е придобил кафеникавочервен цвят. Бромът се разтваря по-добре в неполярни течности и преминава от вода в разтворител. Наблюдавано явление екстракция (3). 

Бромна вода у дома

бромна вода е воден разтвор, получен индустриално чрез разтваряне на бром във вода (около 3,6 g бром на 100 g вода). Това е реагент, използван като мек окислител и за откриване на ненаситената природа на органичните съединения. Свободният бром обаче е опасно вещество, а освен това бромната вода е нестабилна (бромът се изпарява от разтвора и реагира с вода). Ето защо е най-добре да го заобиколите и веднага да го използвате за експерименти.

Вече сте научили първия метод за откриване на бромиди: окисляване, водещо до образуването на свободен бром. Този път добавете няколко капки Н към разтвора на калиев бромид KBr в колбата.₂SO₄ и част от водороден прекис (3% Н₂O₂ използва се като дезинфектант). След известно време сместа става жълтеникава:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →К₂SO₄ + Бр₂ + 2H₂O

Така получената бромна вода е замърсена, но Х е единственият проблем.₂O₂. Следователно, той трябва да бъде отстранен с манганов диоксид MnO.₂който ще разложи излишния водороден прекис. Най-лесният начин да получите съединението е от клетки за еднократна употреба (означени като R03, R06), където то е под формата на тъмна маса, запълваща цинкова чаша. Поставете щипка от масата в колбата и след реакцията излейте супернатантата и реагентът е готов.

Друг метод е електролизата на воден разтвор на KBr. За да се получи сравнително чист разтвор на бром, е необходимо да се изгради диафрагмен електролизатор, т.е. просто разделете чашата с подходящо парче картон (по този начин ще намалите смесването на продуктите от реакцията върху електродите). Графитна пръчка, взета от клетката за еднократна употреба 3, отбелязана по-горе, ще се използва като положителен електрод, а обикновен пирон като отрицателен електрод. Източникът на захранване е батерия с размер на монета 4,5 V. Изсипете разтвора KBr в чашата, поставете електродите с прикрепени проводници и свържете батерията към проводниците. Близо до положителния електрод разтворът ще пожълтее (това е вашата бромна вода), а при отрицателния електрод ще се образуват водородни мехурчета (4). Над стъклото има силна миризма на бром. Изтеглете разтвора със спринцовка или пипета.

4. Домашна диафрагмена клетка отляво и същата клетка за производство на бромна вода (вдясно). Реагентът се натрупва около положителния електрод; на отрицателния електрод се виждат водородни мехурчета.

Можете да съхранявате бромната вода за кратко в плътно затворен съд, защитен от светлина и на хладно място, но е по-добре да опитате веднага. Ако сте направили хартии с нишестен йод по рецептата от втория раздел на цикъла, сложете капка бромна вода върху хартията. Веднага ще се появи тъмно петно, което сигнализира за образуването на свободен йод:

2KI + бр.₂ → и₂ + KVg

Точно както бромът се получава от морската вода чрез изместването му от бромиди с по-силен окислител (), така бромът измества йода по-слаб от него от йодидите (разбира се, хлорът също ще измести йода).

Ако нямате хартия с нишестен йод, изсипете разтвор на калиев йодид в епруветка и добавете няколко капки бромна вода. Разтворът потъмнява и когато се добави индикатор за нишесте (суспензия от картофено брашно във вода), той става тъмно син - резултатът показва появата на свободен йод (5). 

5. Откриване на бром. Отгоре - йодна хартия с нишесте, отдолу - разтвор на калиев йодид с индикатор за нишесте (вляво - реактиви за реакцията, вдясно - резултатът от смесването на разтворите).

Два кухненски експеримента.

От многото експерименти с бромна вода предлагам два, за които ще ви трябват реактиви от кухнята. В първия извадете бутилка рапично масло,

7. Реакция на бромна вода с растително масло. Вижда се горният слой масло (вляво), а долният слой вода, оцветен с бром преди реакцията (вляво). След реакцията (вдясно) водният слой се обезцветява.

слънчогледово или зехтин. Изсипете малко количество растително масло в епруветка с бромна вода и разклатете съдържанието, така че реагентите да се смесят добре. Тъй като лабилната емулсия се разпада, маслото ще бъде отгоре (по-малко плътно от водата) и бромната вода на дъното. Водният слой обаче е загубил жълтеникавия си цвят. Този ефект "забранява" водния разтвор и го използва, за да реагира с компонентите на маслото (6). 

Растителното масло съдържа доста ненаситени мастни киселини (в комбинация с глицерин за образуване на мазнини). Бромните атоми са прикрепени към двойни връзки в молекулите на тези киселини, образувайки съответните бромни производни. Промяната в цвета на бромната вода е индикация, че в тестовата проба присъстват ненаситени органични съединения, т.е. съединения, които имат двойни или тройни връзки между въглеродните атоми (7). 

За втория кухненски експеримент пригответе сода за хляб, т.е. натриев бикарбонат, NaHCO.₃, и две захари – глюкоза и фруктоза. Можете да си купите сода и глюкоза в магазина за хранителни стоки, а фруктоза - в павилион за диабетици или магазин за здравословни храни. Глюкозата и фруктозата образуват захароза, която е често срещана захар. Освен това те са много сходни по свойства и имат еднаква обща формула и ако това не е достатъчно, лесно преминават един в друг. Вярно е, че има разлики между тях: фруктозата е по-сладка от глюкозата и в разтвор обръща равнината на светлината в другата посока. За идентификация обаче ще използвате разликата в химичната структура: глюкозата е алдехид, а фруктозата е кетон.

7. Реакция на добавяне на бром към свързването

Може би си спомняте, че редуциращите захари се идентифицират с помощта на тестовете на Trommer и Tollens. Външен изглед на тухлено Cu находище₂O (при първия опит) или сребърно огледало (при втория) показва наличието на редуциращи съединения, като алдехиди.

Тези опити обаче не правят разлика между глюкозен алдехид и фруктозен кетон, тъй като фруктозата бързо ще промени структурата си в реакционната среда, превръщайки се в глюкоза. Необходим е по-разреден реагент.

Халогени като 

Има група химични съединения, които са сходни по свойства с подобни съединения. Те образуват киселини с обща формула HX и соли с моноотрицателни X– аниони, като тези киселини не се образуват от оксиди. Примери за такива псевдохалогени са отровната циановодородна киселина HCN и безвредният тиоцианат HSCN. Някои от тях дори образуват двуатомни молекули, като цианоген (CN).₂.

Тук влиза в действие бромната вода. Направете разтвори: глюкоза с добавка на NaHCO₃ и фруктоза, също с добавка на сода бикарбонат. Изсипете приготвения разтвор на глюкоза в едната епруветка с бромна вода, а разтвора на фруктоза в другата, също с бромна вода. Разликата е ясно видима: бромната вода се обезцветява под действието на разтвор на глюкоза, а фруктозата не причинява никакви промени. Двете захари могат да бъдат разграничени само в леко алкална среда (осигурена с натриев бикарбонат) и с мек окислител, т.е. бромна вода. Използването на силно алкален разтвор (необходим за тестовете на Trommer и Tollens) причинява бързо превръщане на една захар в друга и обезцветяване на бромната вода също от фруктоза. Ако искате да знаете, повторете теста, като използвате натриев хидроксид вместо сода за хляб.