Oni koji formiraju soli, dio 4 Brom

Drugi element iz porodice halogena je brom. Zauzima mjesto između hlora i joda (zajedno čine potporodicu halogena), a njegova svojstva su prosječna u poređenju sa susjedima na vrhu i na dnu grupe. Međutim, prevariće se svako ko misli da je ovo nezanimljiv element.

Na primjer, brom je jedina tečnost među nemetalima, a njegova boja također ostaje jedinstvena u svijetu elemenata. Glavna stvar je, međutim, da se zanimljivi eksperimenti mogu izvoditi s njim kod kuće.

- Ovdje nešto smrdi! -

...... uzviknuo je francuski hemičar Joseph Gay-Lussackada je u ljeto 1826. u ime Francuske akademije provjerio izvještaj o otkriću novog elementa. Njegov autor je bio šire nepoznat Antoine Children. Godinu dana ranije, ovaj 23-godišnji apotekar istraživao je mogućnost pravljenja joda od rastvora za pivarstvo koji je ostao kristalizacijom kamene soli iz morske vode (metoda koja se koristi za pravljenje soli u toplim klimama kao što je francuska mediteranska obala). Hlor je probušio kroz rastvor, istiskujući jod iz njegove soli. Primio je element, ali je primijetio nešto drugo - film žućkaste tekućine jakog mirisa. Odvojio ga je, a zatim spojio. Ispostavilo se da je ostatak tamnosmeđa tečnost, za razliku od bilo koje poznate supstance. Rezultati ispitivanja Balara pokazali su da se radi o novom elementu. Stoga je poslao izvještaj Francuskoj akademiji i čekao njenu presudu. Nakon što je Balarovo otkriće potvrđeno, predloženo je ime za element. brom, izvedeno od grčkog bromos, tj. smrad, jer miris broma nije prijatan (1).

Oprez Loš miris nije jedini nedostatak broma. Ovaj element je jednako štetan kao i viši halogeni, a kada se nađe na koži, ostavlja rane koje teško zacjeljuju. Stoga ni u kom slučaju ne smijete nabaviti brom u čistom obliku i izbjegavati udisanje mirisa njegove otopine.

element morske vode

Morska voda sadrži gotovo sav brom koji je prisutan na planeti. Izloženost hloru izaziva oslobađanje broma, koji se ispari sa vazduhom koji se koristi za izduvavanje vode. U prijemniku, brom se kondenzuje, a zatim prečišćava destilacijom. Zbog jeftinije konkurencije i manje reaktivnosti, brom se koristi samo po potrebi. Mnoge upotrebe su nestale, kao što je bromid srebra u fotografiji, aditivi za olovni benzin i halonska sredstva za gašenje požara. Brom je sastavni dio brom-cink baterija, a njegovi spojevi se koriste kao lijekovi, boje, aditivi za smanjenje zapaljivosti plastike i sredstva za zaštitu bilja.

U hemijskom smislu, brom se ne razlikuje od ostalih halogena: formira jaku bromovodičnu kiselinu HBr, soli sa bromnim anjonom i neke kiseline kiseonika i njihove soli.

Analitičar broma

Reakcije karakteristične za bromid anion slične su eksperimentima provedenim za kloride. Nakon dodavanja rastvora srebrnog nitrata AgNO₃ teško rastvorljiv talog AgBr precipitata, koji potamni na svetlosti usled fotohemijskog raspadanja. Talog ima žućkastu boju (za razliku od bijelog AgCl i žutog AgI) i slabo je rastvorljiv kada se doda rastvor NH amonijaka._3aq (što ga razlikuje od AgCl, koji je u ovim uslovima veoma rastvorljiv) (2). 

2. Poređenje boja srebrnih halogenida - ispod možete vidjeti njihovo raspadanje nakon izlaganja svjetlosti.

Najlakši način za detekciju bromida je oksidacija i određivanje prisutnosti slobodnog broma. Za test će vam trebati: kalijum bromid KBr, kalijum permanganat KMnO₄, rastvor sumporne kiseline (VI) H₂SO₄ i organski rastvarač (npr. razrjeđivač boje). Sipajte malu količinu otopina KBr i KMnO u epruvetu.₄a zatim nekoliko kapi kiseline. Sadržaj odmah postaje žućkast (prvobitno je bio ljubičast od dodavanja kalijum permanganata):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 hiljada.₂SO₄ +5Br₂ + 8 sata₂O dodavanju serviranja

3. Brom ekstrahovan iz vodenog sloja (donji) boji sloj organskog rastvarača crveno-braon (gore).

rastvarača i protresite bočicu da se sadržaj pomeša. Nakon ljuštenja vidjet ćete da je organski sloj poprimio smeđecrvenu boju. Brom se bolje otapa u nepolarnim tečnostima i prelazi iz vode u rastvarač. Uočena pojava ekstrakcija (3). 

Bromna voda kod kuće

bromna voda je vodeni rastvor koji se industrijski dobija otapanjem broma u vodi (oko 3,6 g broma na 100 g vode). To je reagens koji se koristi kao blagi oksidacijski agens i za otkrivanje nezasićene prirode organskih spojeva. Međutim, slobodni brom je opasna tvar, a osim toga, bromna voda je nestabilna (brom isparava iz otopine i reagira s vodom). Stoga je najbolje da ga malo zaobiđete i odmah ga upotrijebite za eksperimente.

Već ste naučili prvu metodu za otkrivanje bromida: oksidaciju koja dovodi do stvaranja slobodnog broma. Ovaj put dodajte nekoliko kapi H u rastvor kalijum bromida KBr u tikvici.₂SO₄ i dio vodikovog peroksida (3% H₂O₂ koristi se kao dezinfekciono sredstvo). Nakon nekog vremena, smjesa postaje žućkasta:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Br₂ + 2 sata₂O

Ovako dobijena bromna voda je zagađena, ali X je jedina briga.₂O₂. Stoga se mora ukloniti mangan dioksidom MnO.₂koji će razgraditi višak vodikovog peroksida. Najlakši način da se dobije jedinjenje je iz ćelija za jednokratnu upotrebu (označene kao R03, R06), gdje je u obliku tamne mase koja ispunjava cink čašu. Stavite prstohvat mase u tikvicu, a nakon reakcije odlijte supernatant i reagens je spreman.

Druga metoda je elektroliza vodene otopine KBr. Za dobijanje relativno čistog rastvora broma potrebno je izgraditi membranski elektrolizator, tj. samo podijelite čašu odgovarajućim komadom kartona (na ovaj način ćete smanjiti miješanje produkta reakcije na elektrodama). Kao pozitivna elektroda koristit će se grafitni štapić uzet iz gore navedene ćelije za jednokratnu upotrebu 3, a kao negativna elektroda običan ekser. Izvor napajanja je dugmasta baterija od 4,5 V. Ulijte otopinu KBr u čašu, umetnite elektrode sa pričvršćenim žicama i povežite bateriju sa žicama. U blizini pozitivne elektrode, otopina će požutjeti (ovo je vaša bromna voda), a na negativnoj elektrodi će se formirati mjehurići vodonika (4). Iznad stakla osjeća se jak miris broma. Izvucite otopinu štrcaljkom ili pipetom.

4. Domaća dijafragmska ćelija lijevo i ista ćelija u proizvodnji bromne vode (desno). Reagens se akumulira oko pozitivne elektrode; mjehurići vodonika su vidljivi na negativnoj elektrodi.

Bromnu vodu možete kratko čuvati u dobro zatvorenoj posudi, zaštićenoj od svjetlosti i na hladnom mjestu, ali bolje je odmah probati. Ako ste radili skrobno jod papire po receptu iz drugog dijela ciklusa, na papir stavite kap bromne vode. Odmah će se pojaviti tamna mrlja koja signalizira stvaranje slobodnog joda:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Kao što se brom dobija iz morske vode istiskivanjem iz bromida jačim oksidantom (), tako brom istiskuje jod slabiji od njega iz jodida (naravno, hlor će istisnuti i jod).

Ako nemate skrob jod papir, sipajte rastvor kalijum jodida u epruvetu i dodajte nekoliko kapi bromne vode. Otopina potamni, a kada se doda indikator škroba (suspenzija krompirovog brašna u vodi), postaje tamnoplava - rezultat ukazuje na pojavu slobodnog joda (5). 

5. Detekcija broma. Iznad - škrobni jodni papir, ispod - otopina kalijum jodida sa indikatorom škroba (na lijevoj strani - reagensi za reakciju, desno - rezultat miješanja otopina).

Dva kuhinjska eksperimenta.

Od mnogih eksperimenata s bromnom vodom, predlažem dva za koja će vam trebati reagensi iz kuhinje. U prvom, izvadite flašu repičinog ulja,

7. Reakcija bromne vode sa biljnim uljem. Vidi se gornji sloj ulja (lijevo), a donji sloj vode obojen bromom prije reakcije (lijevo). Nakon reakcije (desno), vodeni sloj je izgubio boju.

suncokretovo ili maslinovo ulje. Sipajte malu količinu biljnog ulja u epruvetu sa bromnom vodom i protresite sadržaj da se reagensi dobro izmešaju. Kako se labilna emulzija raspada, ulje će biti na vrhu (manje gusto od vode), a bromna voda na dnu. Međutim, sloj vode je izgubio žućkastu boju. Ovaj efekat "zabranjuje" vodeni rastvor i koristi ga da reaguje sa komponentama ulja (6). 

Biljno ulje sadrži dosta nezasićenih masnih kiselina (u kombinaciji s glicerinom stvaraju masti). Atomi broma su vezani za dvostruke veze u molekulima ovih kiselina, formirajući odgovarajuće derivate broma. Promjena boje bromne vode pokazatelj je da su u ispitivanom uzorku prisutna nezasićena organska jedinjenja, tj. spojevi koji imaju dvostruke ili trostruke veze između atoma ugljika (7). 

Za drugi kuhinjski eksperiment pripremite sodu bikarbonu, odnosno natrijum bikarbonat, NaHCO.₃, i dva šećera - glukoza i fruktoza. Soda i glukozu možete kupiti u trgovini, a fruktozu u kiosku za dijabetičare ili prodavnici zdrave hrane. Glukoza i fruktoza formiraju saharozu, koja je uobičajeni šećer. Osim toga, vrlo su slični po svojstvima i imaju istu ukupnu formulu, a ako to nije bilo dovoljno, lako prelaze jedno u drugo. Istina, među njima postoje razlike: fruktoza je slađa od glukoze, a u otopini okreće ravan svjetlosti u drugom smjeru. Međutim, za identifikaciju ćete koristiti razliku u hemijskoj strukturi: glukoza je aldehid, a fruktoza je keton.

7. Reakcija dodavanja broma na vezivanje

Možda se sjećate da se redukcijski šećeri identificiraju pomoću Trommer i Tollens testova. Vanjski izgled ležišta Cu od opeke₂O (u prvom pokušaju) ili srebrno ogledalo (u drugom) ukazuje na prisustvo redukcijskih spojeva, kao što su aldehidi.

Međutim, ovi pokušaji ne prave razliku između glukoznog aldehida i fruktoznog ketona, jer će fruktoza brzo promijeniti svoju strukturu u reakcijskom mediju, pretvarajući se u glukozu. Potreban je tanji reagens.

Halogeni kao 

Postoji grupa hemijskih jedinjenja koja su po svojstvima slična sličnim jedinjenjima. Oni formiraju kiseline opšte formule HX i soli sa mononegativnim X– anionima, a te kiseline ne nastaju iz oksida. Primjeri takvih pseudohalogena su otrovna cijanovodonična kiselina HCN i bezopasni tiocijanat HSCN. Neki od njih čak formiraju i dvoatomske molekule, kao što je cijanogen (CN).₂.

Ovdje dolazi u obzir bromna voda. Napravite rastvore: glukoza sa dodatkom NaHCO₃ i fruktozu, takođe sa dodatkom sode bikarbone. U jednu epruvetu sa bromnom vodom sipajte pripremljen rastvor glukoze, a u drugu rastvor fruktoze, takođe sa bromnom vodom. Razlika je jasno vidljiva: bromna voda je obezbojila pod dejstvom rastvora glukoze, a fruktoza nije izazvala nikakve promene. Dva šećera mogu se razlikovati samo u blago alkalnoj sredini (sa natrijum bikarbonatom) i sa blagim oksidantom, tj. bromnom vodom. Upotreba jako alkalne otopine (neophodna za Trommer i Tollens test) uzrokuje brzu konverziju jednog šećera u drugi i promjenu boje bromne vode također zbog fruktoze. Ako želite znati, ponovite test koristeći natrijum hidroksid umjesto sode bikarbone.