Azok, amelyek sókat képeznek, 4. rész Bróm

A halogéncsalád másik eleme a bróm. A klór és a jód között helyezkedik el (együtt alkotják a halogén alcsaládot), tulajdonságai átlagosak a csoport tetején és alján lévő szomszédaihoz képest. Aki azonban azt gondolja, hogy ez érdektelen elem, az téved.

Például a bróm az egyetlen folyadék a nemfémek között, és színe is egyedülálló marad az elemek világában. A lényeg azonban, hogy otthon is érdekes kísérleteket lehet vele végezni.

- Valami rossz szag van itt! -

...... kiáltott fel a francia vegyész Joseph Gay-Lussacamikor 1826 nyarán a Francia Akadémia megbízásából ellenőrizte az új elem felfedezéséről szóló jelentést. Szerzője szélesebb körben ismeretlen volt Antoine gyerekek. Egy évvel korábban ez a 23 éves patikus megvizsgálta annak lehetőségét, hogy jódot készítsenek a kősó tengervízből történő kristályosítása során visszamaradt söroldatokból (ezt a módszert használják a só előállítására meleg éghajlaton, például a francia Földközi-tenger partján). A klór buborékoltatta át az oldatot, kiszorítva a jódot a sójából. Megkapta az elemet, de valami mást vett észre - egy erős szagú, sárgás folyadék filmjét. Elválasztotta, majd egyesítette. A maradék sötétbarna folyadéknak bizonyult, ellentétben minden ismert anyaggal. Balar teszteredményei azt mutatták, hogy ez egy új elem. Ezért jelentést küldött a Francia Akadémiának, és megvárta annak ítéletét. Miután Balar felfedezését megerősítették, nevet javasoltak az elemnek. bróm, a görög bromos szóból származik, i.e. bűz, mert a bróm szaga nem kellemes (1).

Figyelem! A rossz szag nem az egyetlen hátránya a brómnak. Ez az elem ugyanolyan káros, mint a magasabb halogének, és a bőrre kerülve nehezen gyógyuló sebeket hagy maga után. Ezért semmi esetre sem szabad a brómot tiszta formájában beszerezni, és kerülni kell az oldat szagának belélegzését.

tengervíz elem

A tengervíz szinte az összes brómot tartalmazza, amely a földgömbön található. A klórnak való kitettség bróm felszabadulását okozza, amely a víz fújásához használt levegővel együtt elpárolog. A tartályban a brómot kondenzálják, majd desztillációval tisztítják. Az olcsóbb verseny és a kisebb reakcióképesség miatt a brómot csak szükség esetén használják. Sok felhasználási terület megszűnt, például az ezüst-bromid a fotózásban, az ólmozott benzinadalékok és a halonos tűzoltószerek. A bróm a bróm-cink akkumulátorok alkotóeleme, vegyületeit gyógyszerként, színezékként, a műanyagok gyúlékonyságát csökkentő adalékanyagként és növényvédő szerként használják.

Kémiailag a bróm nem különbözik a többi halogéntől: erős bróm-hidrogénsavat, HBr-t, sókat képez a bróm anionjával és néhány oxigénsavat és ezek sóit.

Bróm elemző

A bromid-anionra jellemző reakciók hasonlóak a kloridokkal végzett kísérletekhez. Ezüst-nitrát AgNO oldat hozzáadása után₃ rosszul oldódó AgBr csapadék válik ki, amely a fényben a fotokémiai bomlás következtében elsötétül. A csapadék sárgás színű (ellentétben a fehér AgCl-vel és a sárga AgI-vel), és rosszul oldódik, ha NH-ammóniaoldatot adunk hozzá._3aq (ami megkülönbözteti az AgCl-től, amely ilyen körülmények között nagyon jól oldódik) (2). 

2. Az ezüsthalogenidek színeinek összehasonlítása – alább látható a fény hatására bekövetkező bomlásuk.

A bromidok kimutatásának legegyszerűbb módja az oxidáció és a szabad bróm jelenlétének meghatározása. A vizsgálathoz szüksége lesz: kálium-bromid KBr, kálium-permanganát KMnO₄, kénsav oldat (VI) H₂SO₄ és szerves oldószer (pl. festékhígító). Öntsön egy kis mennyiségű KBr és KMnO oldatot egy kémcsőbe.₄majd pár csepp savat. A tartalom azonnal sárgássá válik (eredetileg lila volt a hozzáadott kálium-permanganáttól):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 ezer₂SO₄ +5Br₂ + 8 HÁZ₂A Kiszolgálás hozzáadása lehetőségről

3. A vizes rétegből (alul) kivont bróm a szerves oldószeres réteget vörösesbarnára színezi (felső).

oldja fel, és rázza fel az injekciós üveget, hogy a tartalma elkeveredjen. Lehúzás után látni fogja, hogy a szerves réteg barnásvörös színt kapott. A bróm jobban oldódik nem poláris folyadékokban, és vízből oldószerré válik. Megfigyelt jelenség kitermelése (3). 

Brómos víz otthon

brómvíz bróm vízben való feloldásával iparilag előállított vizes oldat (3,6 g vízben kb. 100 g bróm). Ez egy enyhe oxidálószerként és a szerves vegyületek telítetlenségének kimutatására használt reagens. A szabad bróm azonban veszélyes anyag, ráadásul a brómos víz instabil (a bróm elpárolog az oldatból és reakcióba lép vízzel). Ezért a legjobb, ha egy kis megoldást talál, és azonnal felhasználja kísérletekhez.

Ön már megtanulta az első módszert a bromidok kimutatására: az oxidációt, amely szabad bróm képződéséhez vezet. Ezúttal adjunk néhány csepp H-t a lombikban lévő KBr kálium-bromid oldathoz.₂SO₄ és egy része hidrogén-peroxid (3% H₂O₂ fertőtlenítőszerként használják). Egy idő után a keverék sárgás színűvé válik:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Br₂ + 2 HÁZ₂O

Az így kapott brómos víz szennyezett, de az X az egyetlen gond.₂O₂. Ezért mangán-dioxid MnO-val kell eltávolítani.₂amely lebontja a felesleges hidrogén-peroxidot. A vegyületet legegyszerűbben eldobható cellákból (R03, R06 jelöléssel) lehet beszerezni, ahol egy cinkpoharat kitöltő sötét massza formájában van. Tegyünk egy csipetnyi masszát a lombikba, majd a reakció után öntsük le a felülúszót, és máris kész a reagens.

Egy másik módszer a KBr vizes oldatának elektrolízise. Ahhoz, hogy viszonylag tiszta brómos oldatot kapjunk, membrános elektrolizátort kell építeni, pl. csak ossza szét a főzőpoharat egy megfelelő kartonlappal (így csökkenti a reakciótermékek keveredését az elektródákon). Pozitív elektródaként egy, a fent említett eldobható 3 cellából vett grafitrudat, negatív elektródaként pedig egy közönséges szöget használunk. Az áramforrás egy 4,5 V-os gombelem, öntse a KBr oldatot a főzőpohárba, helyezze be az elektródákat a csatlakoztatott vezetékekkel, és csatlakoztassa az akkumulátort a vezetékekhez. A pozitív elektróda közelében az oldat sárgává válik (ez a brómos víz), és hidrogénbuborékok képződnek a negatív elektródán (4). Erős brómszag van az üveg felett. Fecskendővel vagy pipettával szívja fel az oldatot.

4. Házi készítésű membráncella a bal oldalon és ugyanaz a cella a brómos víz előállításában (jobbra). A reagens felhalmozódik a pozitív elektróda körül; hidrogénbuborékok láthatók a negatív elektródán.

A brómos vizet jól zárható edényben, fénytől védve, hűvös helyen rövid ideig tárolhatjuk, de érdemes azonnal kipróbálni. Ha keményítő-jódpapírokat készített a ciklus második szakaszának receptje szerint, cseppentsen egy csepp brómos vizet a papírra. Azonnal megjelenik egy sötét folt, jelezve a szabad jód képződését:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Ahogyan a brómot a tengervízből nyerik úgy, hogy a bromidokból egy erősebb oxidálószerrel () kiszorítják, úgy a bróm a jodidokból is kiszorítja a nála gyengébb jódot (természetesen a klór is kiszorítja a jódot).

Ha nincs keményítő-jódpapírja, öntsön kálium-jodid oldatot egy kémcsőbe, és adjon hozzá néhány csepp brómos vizet. Az oldat elsötétül, és ha keményítőindikátort (burgonyaliszt szuszpenziója vízben) adunk hozzá, sötétkék színűvé válik - az eredmény a szabad jód megjelenését jelzi (5). 

5. Bróm kimutatása. Fent - keményítő-jódpapír, lent - kálium-jodid-oldat keményítőindikátorral (bal oldalon - a reakció reagensei, jobb oldalon - az oldatok keverésének eredménye).

Két konyhai kísérlet.

A brómos vízzel végzett sok kísérlet közül kettőt javaslok, amelyekhez a konyhából származó reagensekre lesz szükség. Először vegyen ki egy üveg repceolajat,

7. Brómos víz reakciója növényi olajjal. A felső olajréteg látható (balra), az alsó vízréteg pedig brómmal festett a reakció előtt (balra). A reakció után (jobbra) a vizes réteg elszíneződött.

napraforgó vagy olívaolaj. Öntsön egy kis mennyiségű növényi olajat egy brómos vízzel ellátott kémcsőbe, és rázza fel a tartalmát, hogy a reagensek jól elkeveredjenek. Ahogy a labilis emulzió lebomlik, olaj lesz a tetején (kevésbé sűrű, mint a víz), és a brómos víz alul. A vízréteg azonban elvesztette sárgás színét. Ez a hatás „megtiltja” a vizes oldatot, és az olaj komponenseivel való reakcióra használja (6). 

A növényi olaj meglehetősen sok telítetlen zsírsavat tartalmaz (a glicerinnel kombinálva zsírokat képez). E savak molekuláiban a brómatomok kettős kötésekhez kapcsolódnak, és a megfelelő brómszármazékokat képezik. A brómos víz színének megváltozása azt jelzi, hogy a vizsgált mintában telítetlen szerves vegyületek vannak, pl. olyan vegyületek, amelyek kettős vagy hármas kötést tartalmaznak a szénatomok között (7). 

A második konyhai kísérlethez készítsen szódabikarbónát, azaz nátrium-hidrogén-karbonátot, NaHCO-t.₃és két cukrot - glükózt és fruktózt. Vásárolhat szódát és glükózt az élelmiszerboltban, fruktózt pedig a diabetikus kioszkban vagy egészséges élelmiszerboltban. A glükóz és a fruktóz szacharózt képez, amely egy gyakori cukor. Ezenkívül nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, és ugyanaz a teljes képlet, és ha ez nem lenne elég, könnyen átmennek egymásba. Igaz, vannak köztük különbségek: a fruktóz édesebb, mint a glükóz, oldatban pedig a másik irányba fordítja a fénysíkot. Az azonosításhoz azonban a kémiai szerkezet különbségét fogja használni: a glükóz egy aldehid, a fruktóz pedig egy keton.

7. Bróm hozzáadásának reakciója a kötéshez

Emlékezhet arra, hogy a redukáló cukrokat a Trommer és Tollens tesztek segítségével azonosítják. A Cu-tégla lerakódás külső képe₂Az O (első kísérletben) vagy egy ezüsttükör (a másodiknál) redukáló vegyületek, például aldehidek jelenlétét jelzi.

Ezek a kísérletek azonban nem tesznek különbséget glükóz-aldehid és fruktóz-keton között, mivel a fruktóz gyorsan megváltoztatja szerkezetét a reakcióközegben, és glükózzá alakul. Hígabb reagensre van szükség.

Halogének mint 

Létezik olyan kémiai vegyületek csoportja, amelyek tulajdonságaiban hasonlóak a hasonló vegyületekhez. HX általános képletű savakat és mononegatív X-anionokkal sókat képeznek, és ezek a savak nem oxidokból keletkeznek. Ilyen pszeudohalogének példái a mérgező hidrogén-cianid HCN és az ártalmatlan tiocianát HSCN. Némelyikük még kétatomos molekulákat is képez, például cianogént (CN).₂.

Itt jön képbe a brómos víz. Készítsen oldatokat: glükózt NaHCO hozzáadásával₃ és fruktóz, szintén szódabikarbóna hozzáadásával. Az elkészített glükózoldatot öntse az egyik kémcsőbe brómos vízzel, a fruktózoldatot a másikba, szintén brómos vízzel. A különbség jól látható: a brómos víz glükózoldat hatására elszíntelenedett, a fruktóz pedig nem okozott változást. A két cukrot csak enyhén lúgos környezetben (nátrium-hidrogén-karbonáttal ellátva) és enyhe oxidálószerrel, azaz brómos vízzel lehet megkülönböztetni. Erősen lúgos oldat használata (szükséges a Trommer és Tollens tesztekhez) az egyik cukor gyors átalakulását okozza, és a brómos víz elszíneződését a fruktóz hatására is. Ha tudni szeretné, ismételje meg a tesztet szódabikarbóna helyett nátrium-hidroxiddal.