Tie, kas veido sāļus, 4. daļa Broms

Vēl viens elements no halogēnu grupas ir broms. Tas ieņem vietu starp hloru un jodu (kopā veido halogēnu apakšgrupu), un tā īpašības ir vidējas, salīdzinot ar kaimiņiem grupas augšpusē un apakšā. Tomēr ikviens, kurš domā, ka tas ir neinteresants elements, kļūdīsies.

Piemēram, broms ir vienīgais šķidrums starp nemetāliem, un tā krāsa arī paliek unikāla elementu pasaulē. Tomēr galvenais ir tas, ka ar to var veikt interesantus eksperimentus mājās.

- Te kaut kas slikti ož! -

...... iesaucās franču ķīmiķis Džozefs Gejs-Lussakskad 1826. gada vasarā Francijas akadēmijas uzdevumā viņš pārbaudīja ziņojumu par jauna elementa atklāšanu. Tās autors plašāk nebija zināms Antuāns bērni. Gadu iepriekš šis 23 gadus vecais aptiekārs bija izpētījis iespēju izgatavot jodu no alus pagatavošanas šķīdumiem, kas palikuši pāri pēc akmens sāls kristalizācijas no jūras ūdens (šo metodi izmanto sāls iegūšanai siltā klimatā, piemēram, Francijas Vidusjūras piekrastē). Hlors burbuļoja cauri šķīdumam, izspiežot jodu no tā sāls. Viņš saņēma elementu, bet pamanīja ko citu - dzeltenīga šķidruma plēvi ar spēcīgu smaku. Viņš to atdalīja un pēc tam apvienoja. Atlikums izrādījās tumši brūns šķidrums, atšķirībā no jebkuras zināmas vielas. Balara testa rezultāti parādīja, ka tas ir jauns elements. Tāpēc viņš nosūtīja ziņojumu Francijas akadēmijai un gaidīja tās spriedumu. Pēc tam, kad Balara atklājums tika apstiprināts, elementam tika piedāvāts nosaukums. broms, kas atvasināts no grieķu bromos, t.i. smird, jo broma smarža nav patīkama (1).

Uzmanību! Slikta smaka nav vienīgais broma trūkums. Šis elements ir tikpat kaitīgs kā augstākie halogēni, un, nonākot ādā, atstāj grūti dzīstošas ​​brūces. Tāpēc nekādā gadījumā nevajadzētu iegūt bromu tīrā veidā un izvairīties no tā šķīduma smaržas ieelpošanas.

jūras ūdens elements

Jūras ūdens satur gandrīz visu bromu, kas atrodas uz zemeslodes. Hlora iedarbība izraisa broma izdalīšanos, kas iztvaiko kopā ar gaisu, ko izmanto ūdens pūšanai. Uztvērējā broms tiek kondensēts un pēc tam attīrīts destilējot. Lētākas konkurences un mazākas reaģētspējas dēļ bromu izmanto tikai nepieciešamības gadījumā. Daudzi lietojumi vairs nav pieejami, piemēram, sudraba bromīds fotogrāfijā, svinu saturošas benzīna piedevas un halona ugunsdzēsības līdzekļi. Broms ir broma-cinka bateriju sastāvdaļa, un tā savienojumus izmanto kā zāles, krāsvielas, piedevas plastmasas uzliesmojamības mazināšanai un augu aizsardzības līdzekļus.

Ķīmiski broms neatšķiras no citiem halogēniem: tas veido spēcīgu bromūdeņražskābi HBr, sāļus ar broma anjonu un dažas skābekļa skābes un to sāļus.

Broma analītiķis

Bromīda anjonam raksturīgās reakcijas ir līdzīgas hlorīdiem veiktajiem eksperimentiem. Pēc sudraba nitrāta AgNO šķīduma pievienošanas₃ izgulsnējas slikti šķīstošas ​​AgBr nogulsnes, kas gaismā kļūst tumšākas fotoķīmiskās sadalīšanās dēļ. Nogulsnēm ir dzeltenīga krāsa (atšķirībā no baltā AgCl un dzeltenā AgI), un tās slikti šķīst, pievienojot NH amonjaka šķīdumu._3aq (kas to atšķir no AgCl, kas šādos apstākļos labi šķīst) (2). 

2. Sudraba halogenīdu krāsu salīdzinājums - zemāk var redzēt to sairšanu pēc gaismas iedarbības.

Vienkāršākais veids, kā noteikt bromīdus, ir tos oksidēt un noteikt brīvā broma klātbūtni. Testam būs nepieciešams: kālija bromīds KBr, kālija permanganāts KMnO₄, sērskābes šķīdums (VI) H₂SO₄ un organisko šķīdinātāju (piemēram, krāsas šķīdinātāju). Mēģenē ielej nelielu daudzumu KBr un KMnO šķīdumu.₄un tad dažus pilienus skābes. Saturs uzreiz kļūst dzeltenīgs (sākotnēji tas bija violets no pievienotā kālija permanganāta):

2 kmno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 tūkstoši₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂Par Pievienot apkalpošanu

3. Broms, kas ekstrahēts no ūdens slāņa (apakšā), krāso organiskā šķīdinātāja slāni sarkanbrūnu (augšējā).

šķīdinātāju un sakratiet flakonu, lai sajauktu saturu. Pēc nolobīšanas jūs redzēsiet, ka organiskais slānis ir ieguvis brūngani sarkanu krāsu. Broms labāk šķīst nepolāros šķidrumos un no ūdens kļūst par šķīdinātāju. Novērota parādība ekstrakcija (3). 

Broma ūdens mājās

broma ūdens ir ūdens šķīdums, ko iegūst rūpnieciski, izšķīdinot bromu ūdenī (apmēram 3,6 g broma uz 100 g ūdens). Tas ir reaģents, ko izmanto kā vieglu oksidētāju un lai noteiktu organisko savienojumu nepiesātināto raksturu. Taču brīvais broms ir bīstama viela, turklāt broma ūdens ir nestabils (broms iztvaiko no šķīduma un reaģē ar ūdeni). Tāpēc vislabāk ir to nedaudz novērst un nekavējoties izmantot eksperimentiem.

Jūs jau esat iemācījušies pirmo bromīdu noteikšanas metodi: oksidēšanu, kas izraisa brīva broma veidošanos. Šoreiz pievieno dažus pilienus H kālija bromīda šķīdumam KBr kolbā.₂SO₄ un daļa no ūdeņraža peroksīda (3% H₂O₂ izmanto kā dezinfekcijas līdzekli). Pēc brīža maisījums kļūst dzeltenīgs:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

Šādi iegūtais broma ūdens ir piesārņots, bet X ir vienīgā problēma.₂O₂. Tāpēc tas ir jānoņem ar mangāna dioksīdu MnO.₂kas sadalīs lieko ūdeņraža peroksīdu. Vieglākais veids, kā iegūt savienojumu, ir no vienreizējās lietošanas šūnām (apzīmētas kā R03, R06), kur tas ir tumšas masas veidā, kas piepilda cinka kausu. Kolbā liek šķipsniņu masas un pēc reakcijas nolej virsējo šķidrumu, un reaģents gatavs.

Vēl viena metode ir KBr ūdens šķīduma elektrolīze. Lai iegūtu salīdzinoši tīru broma šķīdumu, nepieciešams uzbūvēt diafragmas elektrolizatoru, t.i. vienkārši sadaliet vārglāzi ar piemērotu kartona gabalu (tādā veidā jūs samazināsiet reakcijas produktu sajaukšanos uz elektrodiem). Grafīta nūja, kas ņemta no iepriekš minētās vienreizējās lietošanas šūnas 3, tiks izmantota kā pozitīvs elektrods, bet parasta nagla kā negatīvais elektrods. Barošanas avots ir 4,5 V monētu elementu baterija.Ielejiet vārglāzē KBr šķīdumu, ievietojiet elektrodus ar pievienotiem vadiem un pievienojiet akumulatoru vadiem. Netālu no pozitīvā elektroda šķīdums kļūs dzeltens (tas ir jūsu broma ūdens), un pie negatīvā elektroda veidosies ūdeņraža burbuļi (4). Virs stikla ir spēcīga broma smaka. Ievelciet šķīdumu ar šļirci vai pipeti.

4. Pašdarināta diafragmas šūna kreisajā pusē un tā pati šūna broma ūdens ražošanā (pa labi). Reaģents uzkrājas ap pozitīvo elektrodu; uz negatīvā elektroda ir redzami ūdeņraža burbuļi.

Cieši noslēgtā, no gaismas sargātā un vēsā vietā var īsu laiku uzglabāt broma ūdeni, taču labāk uzreiz pamēģināt. Ja pagatavojāt cietes joda papīrus pēc receptes no cikla otrās sadaļas, uzlieciet uz papīra pilienu broma ūdens. Tūlīt parādīsies tumšs plankums, kas norāda uz brīvā joda veidošanos:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Tāpat kā bromu iegūst no jūras ūdens, aizvietojot to no bromīdiem ar spēcīgāku oksidētāju (), tā arī broms izspiež jodu vājāk nekā no jodīdiem (protams, hlors izspiedīs arī jodu).

Ja jums nav cietes joda papīra, mēģenē ielejiet kālija jodīda šķīdumu un pievienojiet dažus pilienus broma ūdens. Šķīdums kļūst tumšāks, un, pievienojot cietes indikatoru (kartupeļu miltu suspensiju ūdenī), tas kļūst tumši zils - rezultāts norāda uz brīva joda parādīšanos (5). 

5. Broma noteikšana. Augšā - cietes joda papīrs, zemāk - kālija jodīda šķīdums ar cietes indikatoru (kreisajā pusē - reakcijas reaģenti, labajā pusē - šķīdumu sajaukšanas rezultāts).

Divi virtuves eksperimenti.

No daudzajiem eksperimentiem ar broma ūdeni es iesaku divus, kuriem jums būs nepieciešami reaģenti no virtuves. Pirmajā izņemiet pudeli rapšu eļļas,

7. Broma ūdens reakcija ar augu eļļu. Ir redzams augšējais eļļas slānis (pa kreisi), bet apakšējais ūdens slānis pirms reakcijas krāsots ar bromu (pa kreisi). Pēc reakcijas (pa labi) ūdens slānis mainīja krāsu.

saulespuķu vai olīveļļa. Ielejiet nelielu daudzumu augu eļļas mēģenē ar broma ūdeni un sakratiet saturu, lai reaģenti labi sajauktos. Labilai emulsijai sadaloties, augšpusē būs eļļa (mazāk blīva nekā ūdens), bet apakšā - broma ūdens. Taču ūdens slānis ir zaudējis savu dzeltenīgo krāsu. Šis efekts "aizliedz" ūdens šķīdumu un izmanto to, lai reaģētu ar eļļas sastāvdaļām (6). 

Augu eļļa satur diezgan daudz nepiesātināto taukskābju (savienojumā ar glicerīnu veido taukus). Šo skābju molekulās broma atomi ir saistīti ar dubultsaitēm, veidojot atbilstošos broma atvasinājumus. Broma ūdens krāsas maiņa liecina, ka testa paraugā ir nepiesātināti organiskie savienojumi, t.i. savienojumi, kuriem ir divkāršās vai trīskāršās saites starp oglekļa atomiem (7). 

Otrajam virtuves eksperimentam pagatavojiet cepamo sodu, t.i., nātrija bikarbonātu, NaHCO.₃, un divi cukuri - glikoze un fruktoze. Sodu un glikozi varat iegādāties pārtikas preču veikalā, bet fruktozi - diabēta kioskā vai veselīgas pārtikas veikalā. Glikoze un fruktoze veido saharozi, kas ir izplatīts cukurs. Turklāt tie ir ļoti līdzīgi pēc īpašībām un tiem ir tāda pati kopējā formula, un, ja ar to nepietiktu, tie viegli pāriet viens otrā. Tiesa, starp tām ir atšķirības: fruktoze ir saldāka par glikozi, un šķīdumā tā pagriež gaismas plakni otrā virzienā. Tomēr identifikācijai izmantosit ķīmiskās struktūras atšķirību: glikoze ir aldehīds, bet fruktoze ir ketons.

7. Broma pievienošanas reakcija uz saistīšanu

Jūs varat atcerēties, ka reducējošie cukuri tiek identificēti, izmantojot Trommera un Tollens testus. Ķieģeļu Cu atradnes ārējais skats₂O (pirmajā mēģinājumā) vai sudraba spogulis (otrajā) norāda uz reducējošu savienojumu, piemēram, aldehīdu, klātbūtni.

Tomēr šie mēģinājumi nenošķir glikozes aldehīdu un fruktozes ketonu, jo fruktoze reakcijas vidē ātri mainīs savu struktūru, pārvēršoties glikozē. Nepieciešams plānāks reaģents.

Halogēni kā 

Ir ķīmisko savienojumu grupa, kas pēc īpašībām ir līdzīgas līdzīgiem savienojumiem. Tie veido skābes ar vispārīgo formulu HX un sāļus ar mononegatīviem X-anjoniem, un šīs skābes neveidojas no oksīdiem. Šādu pseidohalogēnu piemēri ir indīgā ciānūdeņražskābe HCN un nekaitīgais tiocianāts HSCN. Dažas no tām pat veido diatomiskas molekulas, piemēram, cianogēnu (CN).₂.

Šeit tiek izmantots broma ūdens. Pagatavojiet šķīdumus: glikozi, pievienojot NaHCO₃ un fruktoze, arī pievienojot cepamo sodu. Sagatavoto glikozes šķīdumu ielej vienā mēģenē ar broma ūdeni, bet fruktozes šķīdumu otrā, arī ar broma ūdeni. Atšķirība ir skaidri redzama: broma ūdens atkrāsojās glikozes šķīduma ietekmē, un fruktoze neizraisīja nekādas izmaiņas. Abus cukurus var atšķirt tikai nedaudz sārmainā vidē (nodrošina nātrija bikarbonātu) un ar vieglu oksidētāju, t.i., broma ūdeni. Spēcīgi sārmaina šķīduma izmantošana (nepieciešams Trommera un Tollensa testiem) izraisa ātru viena cukura pārvēršanos citā un broma ūdens krāsas maiņu arī fruktozes ietekmē. Ja vēlaties uzzināt, atkārtojiet testu, izmantojot nātrija hidroksīdu, nevis cepamo soda.