Они који формирају соли, део 4 Бром

Други елемент из породице халогена је бром. Заузима место између хлора и јода (заједно чине потпородицу халогена), а његова својства су просечна у поређењу са суседима на врху и на дну групе. Међутим, превариће се свако ко мисли да је то незанимљив елемент.

На пример, бром је једина течност међу неметалима, а његова боја такође остаје јединствена у свету елемената. Главна ствар је, међутим, да се занимљиви експерименти могу изводити са њим код куће.

- Овде нешто смрди! -

...... узвикну француски хемичар Јосепх Гаи-Луссацкада је у лето 1826. у име Француске академије проверио извештај о открићу новог елемента. Његов аутор је био шире непознат Антоине Цхилдрен. Годину дана раније, овај 23-годишњи апотекар истраживао је могућност прављења јода од раствора за пиварство који је остао кристализацијом камене соли из морске воде (метод који се користи за прављење соли у топлим климама као што је француска медитеранска обала). Хлор је прошао кроз раствор, истискујући јод из његове соли. Примио је елемент, али је приметио нешто друго - филм жућкасте течности са јаким мирисом. Одвојио га је па спојио. Испоставило се да је остатак тамно браон течност, за разлику од било које познате супстанце. Резултати испитивања Балара показали су да је реч о новом елементу. Стога је послао извештај Француској академији и чекао њену пресуду. Након што је Баларово откриће потврђено, предложено је име за елемент. бром, изведено од грчког бромос, тј. смрад, јер мирис брома није пријатан (1).

Упозорење! Лош мирис није једини недостатак брома. Овај елемент је једнако штетан као и виши халогени и, када се нађе на кожи, оставља ране које се тешко зарастају. Због тога ни у ком случају не би требало да добијете бром у чистом облику и избегавајте удисање мириса његовог раствора.

елемент морске воде

Морска вода садржи скоро сав бром који је присутан на планети. Излагање хлору изазива ослобађање брома, који се испари са ваздухом који се користи за издувавање воде. У пријемнику, бром се кондензује, а затим пречишћава дестилацијом. Због јефтиније конкуренције и мање реактивности, бром се користи само по потреби. Многе употребе су нестале, као што је бромид сребра у фотографији, адитиви за оловни бензин и халонска средства за гашење пожара. Бром је саставни део бром-цинк батерија, а његова једињења се користе као лекови, боје, адитиви за смањење запаљивости пластике и средства за заштиту биља.

Хемијски, бром се не разликује од осталих халогена: формира јаку бромоводоничну киселину ХБр, соли са бром ањоном и неке кисеоникове киселине и њихове соли.

Аналитичар брома

Реакције карактеристичне за бромид ањон су сличне експериментима спроведеним за хлориде. Након додавања раствора сребро нитрата АгНО₃ слабо растворљив талог АгБр преципитата, који потамне на светлости услед фотохемијског распадања. Талог има жућкасту боју (за разлику од белог АгЦл и жутог АгИ) и слабо је растворљив када се дода раствор НХ амонијака._{КСНУМКСак} (што га разликује од АгЦл, који је веома растворљив у овим условима) (2). 

2. Поређење боја сребрних халогенида - испод можете видети њихово распадање након излагања светлости.

Најлакши начин за откривање бромида је оксидација и утврђивање присуства слободног брома. За тест ће вам требати: калијум бромид КБр, калијум перманганат КМнО₄, раствор сумпорне киселине (ВИ) Х₂SO₄ и органски растварач (нпр. разређивач боје). Сипати малу количину раствора КБр и КМнО у епрувету.₄а затим неколико капи киселине. Садржај одмах постаје жућкаст (првобитно је био љубичаст од додавања калијум перманганата):

2 КМбр₄ +10КБр +8Х₂СО4 → 2МнСО₄ + 6 хиљада₂SO₄ +5Бр₂ + 8Х₂О додавању сервирања

3. Бром екстрахован из воденог слоја (одоздо) боји слој органског растварача црвено-браон (горе).

растварач и протресите бочицу да се садржај измеша. Након љуштења видећете да је органски слој попримио браонкасто црвену боју. Бром се боље раствара у неполарним течностима и прелази из воде у растварач. Уочена појава екстракција (3). 

Бромна вода код куће

бромна вода је водени раствор добијен индустријским растварањем брома у води (око 3,6 г брома на 100 г воде). То је реагенс који се користи као благи оксидациони агенс и за откривање незасићене природе органских једињења. Међутим, слободни бром је опасна материја, а осим тога, бромна вода је нестабилна (бром испарава из раствора и реагује са водом). Због тога је најбоље да га мало заобиђете и одмах користите за експерименте.

Већ сте научили први метод за детекцију бромида: оксидацију која доводи до стварања слободног брома. Овог пута додајте неколико капи Х у раствор калијум бромида КБр у тиквици.₂SO₄ и део водоник пероксида (3% Х₂O₂ користи се као дезинфекционо средство). Након неког времена, смеша постаје жућкаста:

2КБр+Х₂O₂ +H₂SO₄ →К₂SO₄ + Бр₂ + 2Х₂O

Овако добијена бромна вода је загађена, али је Кс једина брига.₂O₂. Због тога се мора уклонити са манган диоксидом МнО.₂који ће разградити вишак водоник-пероксида. Најлакши начин да се добије једињење је из ћелија за једнократну употребу (означене као Р03, Р06), где је у облику тамне масе која испуњава цинк шољу. Ставите прстохват масе у боцу, а након реакције одлијте супернатант и реагенс је спреман.

Друга метода је електролиза воденог раствора КБр. За добијање релативно чистог раствора брома потребно је изградити мембрански електролизер, тј. чашу само поделите одговарајућим комадом картона (на овај начин ћете смањити мешање производа реакције на електродама). Као позитивна електрода користиће се графитни штапић узет из ћелије 3 за једнократну употребу, као негативна електрода. Извор напајања је дугмаста батерија од 4,5 В. Сипајте раствор КБр у чашу, уметните електроде са причвршћеним жицама и повежите батерију са жицама. У близини позитивне електроде, раствор ће постати жут (ово је ваша бромна вода), а на негативној електроди ће се формирати мехурићи водоника (4). Изнад стакла се осећа јак мирис брома. Извуците раствор шприцем или пипетом.

4. Домаћа дијафрагмска ћелија лево и иста ћелија у производњи бромне воде (десно). Реагенс се акумулира око позитивне електроде; на негативној електроди су видљиви мехурићи водоника.

Бромну воду можете кратко чувати у добро затвореној посуди, заштићеној од светлости и на хладном месту, али је боље одмах пробати. Ако сте направили скробно јод папире по рецепту из другог дела циклуса, ставите на папир кап бромне воде. Одмах ће се појавити тамна мрља, сигнализирајући стварање слободног јода:

2КИ + Бр.₂ → и₂ + КВг

Као што се бром добија из морске воде тако што се из бромида истискује са јачим оксидантом (), тако бром истискује јод слабији од њега из јодида (наравно, хлор ће истиснути и јод).

Ако немате скроб јод папир, сипајте раствор калијум јодида у епрувету и додајте неколико капи бромне воде. Раствор потамни, а када се дода индикатор скроба (суспензија кромпировог брашна у води), постаје тамноплава - резултат указује на појаву слободног јода (5). 

5. Детекција брома. Изнад - скроб јодни папир, испод - раствор калијум јодида са индикатором скроба (лево - реагенси за реакцију, десно - резултат мешања раствора).

Два кухињска експеримента.

Од многих експеримената са бромном водом, предлажем два за која ће вам требати реагенси из кухиње. У првом, извадите флашу репичиног уља,

7. Реакција бромне воде са биљним уљем. Горњи слој уља је видљив (лево), а доњи слој воде обојен бромом пре реакције (лево). После реакције (десно), водени слој је променио боју.

сунцокретово или маслиново уље. У епрувету са бромном водом сипајте малу количину биљног уља и протресите садржај да се реагенси добро измешају. Како се лабилна емулзија распада, уље ће бити на врху (мање густо од воде), а бромна вода на дну. Међутим, слој воде је изгубио жућкасту боју. Овај ефекат "забрањује" водени раствор и користи га да реагује са компонентама уља (6). 

Биљно уље садржи доста незасићених масних киселина (у комбинацији са глицерином да би се формирале масти). Атоми брома су везани за двоструке везе у молекулима ових киселина, формирајући одговарајуће деривате брома. Промена боје бромне воде је показатељ да су у испитиваном узорку присутна незасићена органска једињења, тј. једињења која имају двоструке или троструке везе између атома угљеника (7). 

За други кухињски експеримент припремите соду бикарбону, односно натријум бикарбонат, НаХЦО.₃, и два шећера - глукоза и фруктоза. Сода и глукозу можете купити у продавници прехрамбених производа, а фруктозу у киоску за дијабетичаре или продавници здраве хране. Глукоза и фруктоза формирају сахарозу, која је уобичајени шећер. Поред тога, они су веома слични по својствима и имају исту укупну формулу, а ако то није било довољно, лако прелазе једно у друго. Истина, међу њима постоје разлике: фруктоза је слађа од глукозе, ау раствору окреће раван светлости у другом правцу. Међутим, за идентификацију ћете користити разлику у хемијској структури: глукоза је алдехид, а фруктоза је кетон.

7. Реакција додавања брома на везивање

Можда се сећате да се редукциони шећери идентификују помоћу Тромеровог и Толенсовог теста. Спољашњи изглед лежишта Цу од опеке₂О (у првом покушају) или сребрно огледало (у другом) указује на присуство редукујућих једињења, као што су алдехиди.

Међутим, ови покушаји не праве разлику између глукозног алдехида и фруктозног кетона, јер ће фруктоза брзо променити своју структуру у реакционом медијуму, претварајући се у глукозу. Потребан је тањи реагенс.

Халогени као 

Постоји група хемијских једињења која су по својствима слична сличним једињењима. Оне формирају киселине опште формуле ХКС и соли са мононегативним Кс– ањонима, а ове киселине не настају од оксида. Примери таквих псеудохалогена су отровна цијановодонична киселина ХЦН и безопасни тиоцијанат ХСЦН. Неки од њих чак формирају и двоатомске молекуле, као што је цијаноген (ЦН).₂.

Овде долази у обзир бромна вода. Направите растворе: глукоза са додатком НаХЦО₃ и фруктозу, такође са додатком соде бикарбоне. У једну епрувету са бромном водом сипајте припремљен раствор глукозе, а у другу раствор фруктозе, такође са бромном водом. Разлика је јасно видљива: бромна вода је обезбојена под дејством раствора глукозе, а фруктоза није изазвала никакве промене. Два шећера се могу разликовати само у благо алкалној средини (са натријум бикарбонатом) и са благим оксидантом, тј. бромном водом. Употреба јако алкалног раствора (неопходног за Тромер и Толенс тест) изазива брзу конверзију једног шећера у други и промену боје бромне воде такође фруктозом. Ако желите да знате, поновите тест користећи натријум хидроксид уместо соде бикарбоне.