Ne, jotka muodostavat suoloja, osa 4 Bromi

Toinen halogeeniperheen alkuaine on bromi. Se sijaitsee kloorin ja jodin välissä (jotka muodostavat yhdessä halogeenialaperheen), ja sen ominaisuudet ovat keskimääräiset verrattuna sen naapureihin ryhmän ylä- ja alaosassa. Kuitenkin jokainen, joka ajattelee tämän olevan epämiellyttävä elementti, erehtyy.

Esimerkiksi bromi on ainoa neste ei-metallien joukossa, ja sen väri pysyy myös ainutlaatuisena elementtien maailmassa. Pääasia kuitenkin on, että sillä voidaan tehdä mielenkiintoisia kokeita kotona.

- Jokin täällä haisee pahalle! -

...... huudahti ranskalainen kemisti Joseph Gay-Lussackun hän kesällä 1826 Ranskan Akatemian puolesta tarkisti raportin uuden elementin löytämisestä. Sen kirjoittaja oli laajemmin tuntematon Antoine Lapset. Vuotta aiemmin tämä 23-vuotias apteekki oli tutkinut mahdollisuutta valmistaa jodia panimoliuoksista, jotka jäivät jäljelle kivisuolan kiteytymisestä merivedestä (menetelmä, jota käytetään suolan valmistamiseen lämpimissä ilmastoissa, kuten Ranskan Välimeren rannikolla). Kloori kuplii liuoksen läpi syrjäyttäen jodin suolastaan. Hän vastaanotti elementin, mutta huomasi jotain muuta - kalvon kellertävästä nesteestä, jolla oli voimakas haju. Hän erotti sen ja sitten yhdisti sen. Jäännös osoittautui tummanruskeaksi nesteeksi, toisin kuin mikään tunnettu aine. Balarin testitulokset osoittivat, että tämä on uusi elementti. Siksi hän lähetti raportin Ranskan akatemialle ja odotti sen tuomiota. Kun Balarin löytö vahvistettiin, elementille ehdotettiin nimeä. bromi, joka on johdettu kreikkalaisesta bromosista, ts. haisee, koska bromin haju ei ole miellyttävä (1).

Varoitus! Paha haju ei ole ainoa bromin haittapuoli. Tämä alkuaine on yhtä haitallinen kuin korkeammat halogeenit ja jättää iholle vaikeasti paranevia haavoja. Siksi et missään tapauksessa saa bromia puhtaassa muodossaan ja vältä sen liuoksen hajun hengittämistä.

merivesi elementti

Merivesi sisältää lähes kaiken maapallolla olevan bromin. Altistuminen kloorille vapauttaa bromia, joka haihtuu veden puhaltamiseen käytetyn ilman mukana. Astiassa bromi kondensoidaan ja puhdistetaan sitten tislaamalla. Halvemman kilpailun ja pienemmän reaktiivisuuden vuoksi bromia käytetään vain tarvittaessa. Monet käyttötarkoitukset ovat poissa, kuten hopeabromidi valokuvauksessa, lyijypitoiset bensiinin lisäaineet ja halonipalonsammutusaineet. Bromi on bromi-sinkkiparistojen ainesosa, ja sen yhdisteitä käytetään lääkkeinä, väriaineina, muovien syttyvyyttä vähentävinä lisäaineina sekä kasvinsuojeluaineina.

Kemiallisesti bromi ei eroa muista halogeeneista: se muodostaa vahvaa bromivetyhappoa HBr, suoloja bromianionin kanssa sekä joitakin happihappoja ja niiden suoloja.

Bromi-analyytikko

Bromidianionille ominaiset reaktiot ovat samanlaisia ​​kuin klorideille suoritetut kokeet. Hopeanitraatti-AgNO-liuoksen lisäämisen jälkeen₃ huonosti liukeneva AgBr-sakka saostuu, joka tummuu valossa valokemiallisen hajoamisen vuoksi. Sakka on väriltään kellertävää (toisin kuin valkoinen AgCl ja keltainen AgI) ja se on huonosti liukeneva, kun NH-ammoniakiliuosta lisätään._3aq (joka erottaa sen AgCl:sta, joka on erittäin liukoinen näissä olosuhteissa) (2). 

2. Hopeahalogenidien värien vertailu - alta näet niiden hajoamisen valolle altistumisen jälkeen.

Helpoin tapa havaita bromidit on hapettaa ne ja määrittää vapaan bromin läsnäolo. Testiä varten tarvitset: kaliumbromidi KBr, kaliumpermanganaatti KMnO₄, rikkihappoliuos (VI) H₂SO₄ ja orgaaninen liuotin (esim. maalin ohenne). Kaada pieni määrä KBr- ja KMnO-liuoksia koeputkeen.₄ja sitten muutama tippa happoa. Sisältö muuttuu välittömästi kellertäväksi (alunperin se oli purppuraa lisätystä kaliumpermanganaatista):

2kmno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 tuhatta₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂Tietoja Lisää tarjoilusta

3. Vesikerroksesta (alhaalta) uutettu bromi värjää orgaanisen liuotinkerroksen punaruskeaksi (yläosa).

liuottimella ja ravista injektiopulloa sisällön sekoittamiseksi. Kuorinnan jälkeen näet, että orgaaninen kerros on saanut ruskehtavan punaisen värin. Bromi liukenee paremmin ei-polaarisiin nesteisiin ja muuttuu vedestä liuottimeksi. Havaittu ilmiö uuttaminen (3). 

Bromivesi kotona

bromivettä on vesiliuos, joka saadaan teollisesti liuottamalla bromia veteen (noin 3,6 g bromia 100 g:ssa vettä). Se on reagenssi, jota käytetään lievänä hapettimena ja orgaanisten yhdisteiden tyydyttymättömyyden havaitsemiseen. Vapaa bromi on kuitenkin vaarallinen aine, ja lisäksi bromivesi on epästabiilia (bromi haihtuu liuoksesta ja reagoi veden kanssa). Siksi on parasta saada se pieni kiertotapa ja käyttää sitä välittömästi kokeisiin.

Olet jo oppinut ensimmäisen menetelmän bromidien havaitsemiseksi: hapettumisen, joka johtaa vapaan bromin muodostumiseen. Tällä kertaa lisää muutama tippa H:ta pullossa olevaan kaliumbromidiliuokseen KBr.₂SO₄ ja osa vetyperoksidia (3 % H₂O₂ käytetään desinfiointiaineena). Hetken kuluttua seos muuttuu kellertäväksi:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

Näin saatu bromivesi on saastunutta, mutta X on ainoa huolenaihe.₂O₂. Siksi se on poistettava mangaanidioksidilla MnO.₂joka hajottaa ylimääräisen vetyperoksidin. Helpoin tapa saada yhdiste on kertakäyttöisistä kennoista (nimetty R03, R06), jossa se on sinkkikupin täyttävän tumman massan muodossa. Laita ripaus massaa pulloon ja kaada reaktion jälkeen supernatantti pois ja reagenssi on valmis.

Toinen menetelmä on KBr:n vesiliuoksen elektrolyysi. Suhteellisen puhtaan bromiliuoksen saamiseksi on tarpeen rakentaa kalvoelektrolysaattori, ts. vain jaa dekantterilasi sopivalla pahvipalalla (näin vähennät reaktiotuotteiden sekoittumista elektrodeilla). Yllä mainitusta kertakäyttökennosta 3 otettua grafiittipuikkoa käytetään positiivisena elektrodina ja tavallista naulaa negatiivisena elektrodina. Virtalähteenä on 4,5 V nappiparisto. Kaada KBr-liuos dekantterilasiin, aseta elektrodit johtoineen ja liitä akku johtoihin. Positiivisen elektrodin lähellä liuos muuttuu keltaiseksi (tämä on bromivesi) ja negatiiviseen elektrodiin muodostuu vetykuplia (4). Lasin yläpuolella on voimakas bromin tuoksu. Vedä liuos ruiskulla tai pipetillä.

4. Kotitekoinen kalvokenno vasemmalla ja sama kenno bromiveden tuotannossa (oikealla). Reagenssi kerääntyy positiivisen elektrodin ympärille; vetykuplia näkyy negatiivisella elektrodilla.

Bromivettä voi säilyttää lyhyen aikaa tiiviisti suljetussa astiassa valolta suojattuna ja viileässä, mutta kannattaa kokeilla heti. Jos teit tärkkelysjodipapereita syklin toisen osan reseptin mukaan, laita paperille tippa bromivettä. Tumma täplä ilmestyy välittömästi, mikä osoittaa vapaan jodin muodostumisen:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Aivan kuten bromia saadaan merivedestä syrjäyttämällä se bromideista vahvemmalla hapettimella (), niin bromi syrjäyttää jodia heikommin jodideista (tietysti myös kloori syrjäyttää jodin).

Jos sinulla ei ole tärkkelysjodipaperia, kaada koeputkeen kaliumjodidiliuos ja lisää muutama tippa bromivettä. Liuos tummuu, ja kun tärkkelysindikaattoria (perunajauhon suspensio vedessä) lisätään, se muuttuu tummansiniseksi - tulos osoittaa vapaan jodin (5). 

5. Bromin havaitseminen. Yllä - tärkkelysjodipaperi, alla - kaliumjodidiliuos tärkkelysindikaattorilla (vasemmalla - reaktion reagenssit, oikealla - liuosten sekoittamisen tulos).

Kaksi keittiökoetta.

Monista bromivedellä tehdyistä kokeista ehdotan kahta, joihin tarvitset reagensseja keittiöstä. Ota ensin pullo rypsiöljyä,

7. Bromiveden reaktio kasviöljyn kanssa. Yläkerros öljyä on näkyvissä (vasemmalla) ja alempi vesikerros bromilla värjätty ennen reaktiota (vasemmalla). Reaktion jälkeen (oikealla) vesikerros värjäytyi.

auringonkukka- tai oliiviöljyä. Kaada pieni määrä kasviöljyä koeputkeen bromivedellä ja ravista sisältöä, jotta reagenssit sekoittuvat hyvin. Kun labiili emulsio hajoaa, öljy on yläosassa (vähemmän tiheä kuin vesi) ja bromivesi pohjassa. Vesikerros on kuitenkin menettänyt kellertävän värinsä. Tämä vaikutus "estää" vesiliuoksen ja käyttää sitä reagoimaan öljyn komponenttien kanssa (6). 

Kasviöljy sisältää melko paljon tyydyttymättömiä rasvahappoja (yhdistettynä glyseriiniin muodostaen rasvoja). Bromiatomit ovat kiinnittyneet kaksoissidoksiin näiden happojen molekyyleissä muodostaen vastaavat bromijohdannaiset. Bromiveden värin muutos on merkki siitä, että koenäytteessä on tyydyttymättömiä orgaanisia yhdisteitä, ts. yhdisteet, joissa on kaksois- tai kolmoissidoksia hiiliatomien välillä (7). 

Valmista toista keittiökokeilua varten ruokasoodaa, eli natriumbikarbonaattia, NaHCO.₃ja kaksi sokeria - glukoosi ja fruktoosi. Voit ostaa soodaa ja glukoosia ruokakaupasta ja fruktoosia diabeetikkokioskista tai luontaistuotekaupasta. Glukoosi ja fruktoosi muodostavat sakkaroosia, joka on yleinen sokeri. Lisäksi ne ovat ominaisuuksiltaan hyvin samankaltaisia ​​ja niillä on sama kokonaiskaava, ja jos tämä ei riittänyt, ne siirtyvät helposti toisiinsa. Totta, niiden välillä on eroja: fruktoosi on makeampaa kuin glukoosi, ja liuoksessa se kääntää valotason toiseen suuntaan. Tunnistamiseen käytetään kuitenkin eroa kemiallisessa rakenteessa: glukoosi on aldehydi ja fruktoosi on ketoni.

7. Bromin lisäyksen reaktio sitoutumiseen

Saatat muistaa, että pelkistävät sokerit tunnistetaan Trommerin ja Tollensin testeillä. Ulkokuva tiili Cu-esiintymästä₂O (ensimmäisellä yrityksellä) tai hopeapeili (toisella) osoittaa pelkistäviä yhdisteitä, kuten aldehydejä.

Näissä yrityksissä ei kuitenkaan tehdä eroa glukoosialdehydin ja fruktoosiketonin välillä, koska fruktoosi muuttaa nopeasti rakennettaan reaktioväliaineessa muuttuen glukoosiksi. Tarvitaan ohuempi reagenssi.

Halogeenit kuten 

On olemassa joukko kemiallisia yhdisteitä, jotka ovat ominaisuuksiltaan samanlaisia ​​kuin samankaltaiset yhdisteet. Ne muodostavat happoja, joilla on yleinen kaava HX ja suoloja mononegatiivisten X-anionien kanssa, eivätkä nämä hapot muodostu oksideista. Esimerkkejä tällaisista pseudohalogeeneista ovat myrkyllinen syaanivetyhappo HCN ja vaaraton tiosyanaatti HSCN. Jotkut niistä jopa muodostavat kaksiatomisia molekyylejä, kuten syanidi (CN).₂.

Tässä bromivesi tulee peliin. Valmista liuoksia: glukoosia NaHCO:n lisäyksellä₃ ja fruktoosia, myös lisättynä ruokasoodaa. Kaada valmistettu glukoosiliuos toiseen koeputkeen bromivedellä ja fruktoosiliuos toiseen, myös bromivedellä. Ero on selvästi nähtävissä: bromiveden väri muuttui glukoosiliuoksen vaikutuksesta, eikä fruktoosi aiheuttanut muutoksia. Nämä kaksi sokeria voidaan erottaa vain hieman emäksisessä ympäristössä (jossa on natriumbikarbonaattia) ja miedolla hapettavalla aineella, eli bromivedellä. Voimakkaasti emäksisen liuoksen käyttö (tarvitaan Trommer- ja Tollens-testeissä) aiheuttaa nopean sokerin muuntumisen toiseksi ja bromiveden värjäytymistä myös fruktoosin vaikutuksesta. Jos haluat tietää, toista testi käyttämällä natriumhydroksidia ruokasoodan sijaan.