De som bildar salter, del 4 Brom

Ett annat element från halogenfamiljen är brom. Den upptar en plats mellan klor och jod (tillsammans bildar halogenunderfamiljen), och dess egenskaper är genomsnittliga jämfört med grannarna i toppen och botten av gruppen. Den som tycker att detta är ett ointressant inslag kommer dock att ta fel.

Till exempel är brom den enda vätskan bland icke-metaller, och dess färg förblir också unik i elementens värld. Huvudsaken är dock att intressanta experiment kan utföras med det hemma.

- Något luktar illa här inne! -

...... utbrast den franske kemisten Joseph Gay-Lussacnär han sommaren 1826 på uppdrag av franska akademin kontrollerade rapporten om upptäckten av ett nytt grundämne. Dess författare var mer allmänt okänd Antoine Balar. Ett år tidigare hade den här 23-årige apotekaren undersökt möjligheten att göra jod från brygglösningar som blivit över från kristalliseringen av stensalt från havsvatten (en metod som används för att göra salt i varma klimat som den franska Medelhavskusten). Klor bubblade genom lösningen och ersatte jodet från dess salt. Han tog emot elementet, men märkte något annat - en film av en gulaktig vätska med stark lukt. Han separerade den och slog ihop den. Återstoden visade sig vara en mörkbrun vätska, till skillnad från något känt ämne. Testresultaten från Balar visade att detta är ett nytt element. Därför skickade han en rapport till den franska akademin och väntade på dess dom. Efter att Balars upptäckt bekräftats föreslogs ett namn för elementet. brom, härledd från det grekiska bromos, d.v.s. stank, eftersom lukten av brom inte är behaglig (1).

Varning! Dålig lukt är inte den enda nackdelen med brom. Detta element är lika skadligt som de högre halogenerna och, när det väl har kommit på huden, lämnar det sår som är svåra att läka. Därför bör du inte i något fall få brom i sin rena form och undvika att andas in lukten av dess lösning.

havsvattenelement

Havsvatten innehåller nästan allt brom som finns på jordklotet. Exponering för klor orsakar utsläpp av brom, som förångas med luften som används för att blåsa ut vattnet. I behållaren kondenseras brom och renas sedan genom destillation. På grund av billigare konkurrens och mindre reaktivitet används brom endast vid behov. Många användningsområden är borta, såsom silverbromid inom fotografering, blyhaltiga bensintillsatser och halonsläckningsmedel. Brom är en beståndsdel i brom-zink-batterier, och dess föreningar används som läkemedel, färgämnen, tillsatser för att minska brandfarligheten hos plaster och växtskyddsmedel.

Kemiskt skiljer sig brom inte från andra halogener: det bildar stark bromvätesyra HBr, salter med bromanjonen och vissa syresyror och deras salter.

Bromanalytiker

Reaktionerna som är karakteristiska för bromidanjonen liknar de experiment som utfördes för klorider. Efter tillsats av en lösning av silvernitrat AgNO₃ en svårlöslig fällning av AgBr fälls ut, som mörknar i ljuset på grund av fotokemisk sönderdelning. Fällningen har en gulaktig färg (i motsats till vit AgCl och gul AgI) och är dåligt löslig när NH ammoniaklösning tillsätts._3aq (vilket skiljer det från AgCl, som är mycket lösligt under dessa förhållanden) (2). 

2. Jämförelse av färgerna på silverhalider - nedan kan du se deras sönderfall efter exponering för ljus.

Det enklaste sättet att upptäcka bromider är att oxidera dem och fastställa förekomsten av fritt brom. För testet behöver du: kaliumbromid KBr, kaliumpermanganat KMnO₄, svavelsyralösning (VI) H₂SO₄ och ett organiskt lösningsmedel (t.ex. färgförtunning). Häll en liten mängd KBr- och KMnO-lösningar i ett provrör.₄och sedan några droppar syra. Innehållet blir omedelbart gulaktigt (ursprungligen var det lila från tillsatt kaliumpermanganat):

2 KMno₄ +10 KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 tusen.₂SO₄ +5 Br₂ + 8H₂Om Lägg till servering

3. Brom extraherad från vattenskiktet (botten) färgar det organiska lösningsmedelsskiktet rödbrunt (överst).

lösningsmedel och skaka flaskan för att blanda innehållet. Efter att du skalat av ser du att det organiska lagret har fått en brunröd färg. Brom löser sig bättre i opolära vätskor och går från vatten till lösningsmedel. Observerat fenomen extraktion (3). 

Bromvatten hemma

bromvatten är en vattenlösning som erhålls industriellt genom att lösa brom i vatten (ca 3,6 g brom per 100 g vatten). Det är ett reagens som används som ett milt oxidationsmedel och för att upptäcka den omättade naturen hos organiska föreningar. Men fritt brom är ett farligt ämne, och dessutom är bromvatten instabilt (brom avdunstar från lösningen och reagerar med vatten). Därför är det bäst att få det en liten lösning och omedelbart använda det för experiment.

Du har redan lärt dig den första metoden för att detektera bromider: oxidation som leder till bildandet av fritt brom. Tillsätt den här gången några droppar H till kaliumbromidlösningen KBr i kolven.₂SO₄ och en del av väteperoxid (3 % H₂O₂ används som desinfektionsmedel). Efter ett tag blir blandningen gulaktig:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Nej₂ + 2H₂O

Det så erhållna bromvattnet är förorenat, men X är det enda problemet.₂O₂. Därför måste den avlägsnas med mangandioxid MnO.₂vilket kommer att sönderdela överskott av väteperoxid. Det enklaste sättet att få föreningen är från engångsceller (betecknade som R03, R06), där den är i form av en mörk massa som fyller en zinkkopp. Placera en nypa av massan i kolven och efter reaktionen, häll av supernatanten, och reagenset är klart.

En annan metod är elektrolys av en vattenlösning av KBr. För att få en relativt ren bromlösning är det nödvändigt att bygga en diafragmaelektrolysator, d.v.s. dela bara bägaren med en lämplig bit kartong (på så sätt minskar du blandningen av reaktionsprodukterna på elektroderna). En grafitsticka tagen från engångscellen 3 som anges ovan kommer att användas som en positiv elektrod och en vanlig spik som en negativ elektrod. Strömkällan är ett knappcellsbatteri på 4,5 V. Häll KBr-lösningen i bägaren, sätt i elektroderna med anslutna kablar och anslut batteriet till ledningarna. Nära den positiva elektroden kommer lösningen att gulna (detta är ditt bromvatten), och vätebubblor kommer att bildas vid den negativa elektroden (4). Det luktar starkt av brom ovanför glaset. Dra upp lösningen med en spruta eller pipett.

4. Hemmagjord diafragmacell till vänster och samma cell vid produktion av bromvatten (höger). Reagenset ackumuleras runt den positiva elektroden; vätebubblor är synliga på den negativa elektroden.

Du kan lagra bromvatten en kort stund i en tättsluten behållare, skyddad från ljus och på en sval plats, men det är bättre att prova det direkt. Om du gjorde stärkelsejodpapper enligt receptet från den andra delen av cykeln, lägg en droppe bromvatten på papperet. En mörk fläck kommer omedelbart att visas, vilket signalerar bildandet av fritt jod:

2KI + nr.₂ → i₂ + KVg

Precis som brom erhålls från havsvatten genom att ersätta det från bromider med ett starkare oxidationsmedel (), så tränger brom bort jod svagare än det från jodider (naturligtvis kommer klor också att ersätta jod).

Om du inte har stärkelsejodpapper, häll en lösning av kaliumjodid i ett provrör och tillsätt några droppar bromvatten. Lösningen mörknar, och när en stärkelseindikator (en suspension av potatismjöl i vatten) tillsätts, blir den mörkblå - resultatet indikerar utseendet av fritt jod (5). 

5. Detektion av brom. Ovan - stärkelsejodpapper, nedan - en lösning av kaliumjodid med en stärkelseindikator (till vänster - reagenser för reaktionen, till höger - resultatet av att blanda lösningarna).

Två köksexperiment.

Av de många experimenten med bromvatten föreslår jag två för vilka du behöver reagens från köket. I den första, ta ut en flaska rapsolja,

7. Reaktion av bromvatten med vegetabilisk olja. Det översta lagret av olja är synligt (vänster) och det undre lagret av vatten färgas med brom före reaktionen (vänster). Efter reaktionen (höger) blev det vattenhaltiga skiktet missfärgat.

solros eller olivolja. Häll en liten mängd vegetabilisk olja i ett provrör med bromvatten och skaka innehållet så att reagenserna blandas väl. När den labila emulsionen bryts ner kommer oljan att vara på toppen (mindre tät än vatten) och bromvatten i botten. Vattenskiktet har dock tappat sin gulaktiga färg. Denna effekt "förbjuder" den vattenhaltiga lösningen och använder den för att reagera med komponenterna i oljan (6). 

Vegetabilisk olja innehåller ganska mycket omättade fettsyror (i kombination med glycerin för att bilda fetter). Bromatomer är bundna till dubbelbindningar i molekylerna av dessa syror och bildar motsvarande bromderivat. En förändring av färgen på bromvatten är en indikation på att omättade organiska föreningar finns i testprovet, d.v.s. föreningar som har dubbel- eller trippelbindningar mellan kolatomer (7). 

För det andra köksexperimentet, förbered bakpulver, d.v.s. natriumbikarbonat, NaHCO.₃, och två sockerarter - glukos och fruktos. Du kan köpa läsk och glukos i mataffären och fruktos i diabetikerkiosken eller hälsokostaffären. Glukos och fruktos bildar sackaros, vilket är ett vanligt socker. Dessutom är de väldigt lika i egenskaper och har samma totalformel, och om detta inte räckte går de lätt över i varandra. Det är sant att det finns skillnader mellan dem: fruktos är sötare än glukos, och i lösning vänder det ljusplanet åt andra hållet. Men för identifiering kommer du att använda skillnaden i kemisk struktur: glukos är en aldehyd och fruktos är en keton.

7. Reaktion av tillsats av brom till bindning

Du kanske kommer ihåg att reducerande sockerarter identifieras med hjälp av Trommer och Tollens tester. Extern vy av tegel Cu-deposition₂O (i det första försöket) eller en silverspegel (i det andra) indikerar närvaron av reducerande föreningar, såsom aldehyder.

Dessa försök skiljer dock inte mellan glukosaldehyd och fruktosketon, eftersom fruktos snabbt kommer att ändra sin struktur i reaktionsmediet och förvandlas till glukos. Ett tunnare reagens behövs.

Halogener som 

Det finns en grupp kemiska föreningar som i egenskaper liknar liknande föreningar. De bildar syror med den allmänna formeln HX och salter med mononegativa X-anjoner, och dessa syror bildas inte av oxider. Exempel på sådana pseudohalogener är den giftiga cyanvätesyran HCN och det ofarliga tiocyanatet HSCN. Vissa av dem bildar till och med diatomiska molekyler, såsom cyanogen (CN).₂.

Det är här bromvatten kommer in i bilden. Gör lösningar: glukos med tillsats av NaHCO₃ och fruktos, även med tillsats av bakpulver. Häll den beredda glukoslösningen i ett provrör med bromvatten och fruktoslösningen i det andra, också med bromvatten. Skillnaden är tydligt synlig: bromvatten avfärgades under inverkan av glukoslösning, och fruktos orsakade inga förändringar. De två sockerarterna kan endast särskiljas i en lätt alkalisk miljö (försedd med natriumbikarbonat) och med ett milt oxidationsmedel, d.v.s. bromvatten. Användningen av en starkt alkalisk lösning (nödvändig för Trommer- och Tollens-testerna) orsakar snabb omvandling av ett socker till ett annat och missfärgning av bromvattnet även av fruktos. Om du vill veta, upprepa testet med natriumhydroxid istället för bakpulver.