Oni koji tvore soli, dio 4 Brom

Drugi element iz obitelji halogena je brom. Zauzima mjesto između klora i joda (zajedno čine potporodicu halogena), a svojstva su mu prosječna u usporedbi sa susjedima na vrhu i dnu skupine. No, svatko tko misli da je to nezanimljiv element, pogriješit će.

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

- Ovdje nešto smrdi! -

...... uzviknuo je francuski kemičar Joseph Gay-Lussackada je u ljeto 1826. u ime Francuske akademije provjerio izvješće o otkriću novog elementa. Njegov je autor bio šire nepoznat Antoine Djeca. Godinu dana ranije, ovaj 23-godišnji ljekarnik istraživao je mogućnost proizvodnje joda iz otopina piva preostalih od kristalizacije kamene soli iz morske vode (metoda koja se koristi za proizvodnju soli u toplim klimama kao što je francuska obala Sredozemnog mora). Klor je propuhao kroz otopinu, istiskujući jod iz soli. Primio je element, ali je primijetio nešto drugo - film žućkaste tekućine jakog mirisa. Razdvojio ju je pa spojio. Pokazalo se da je ostatak tamnosmeđa tekućina, za razliku od bilo koje poznate tvari. Rezultati ispitivanja Balara pokazali su da se radi o novom elementu. Stoga je poslao izvješće Francuskoj akademiji i čekao njezin pravorijek. Nakon što je Balarovo otkriće potvrđeno, elementu je predloženo ime. brom, potječe od grčkog bromos, t.j. smrad, jer miris broma nije ugodan (1).

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

element morske vode

Morska voda sadrži gotovo sav brom koji je prisutan na Zemljinoj kugli. Izloženost kloru uzrokuje oslobađanje broma, koji se isparava sa zrakom koji se koristi za puhanje vode. U prijemniku se brom kondenzira i zatim pročišćava destilacijom. Zbog jeftinije konkurencije i manje reaktivnosti, brom se koristi samo po potrebi. Mnoge su namjene 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, bojila, aditivi za smanjenje zapaljivosti plastike i sredstva za zaštitu bilja.

Kemijski se brom ne razlikuje od ostalih halogena: tvori jaku bromovodičnu kiselinu HBr, soli s bromnim anionom te neke kisikove kiseline i njihove soli.

Analitičar broma

Reakcije karakteristične za bromidni anion slične su pokusima provedenim za kloride. Nakon dodavanja otopine srebrnog nitrata AgNO₃ taloži se teško topiv talog AgBr, koji na svjetlu tamni zbog fotokemijske razgradnje. Talog je žućkaste boje (za razliku od bijelog AgCl i žutog AgI) i slabo je topiv kada se doda otopina NH amonijaka._3aq (što ga razlikuje od AgCl, koji je u ovim uvjetima vrlo topiv) (2). 

2. Usporedba boja srebrnih halogenida - dolje možete vidjeti njihov raspad nakon izlaganja svjetlu.

Najlakši način za otkrivanje bromida je njihova oksidacija i određivanje prisutnosti slobodnog broma. Za test će vam trebati: kalijev bromid KBr, kalijev permanganat KMnO₄, otopina sumporne kiseline (VI) H₂SO₄ i organsko otapalo (npr. razrjeđivač boje). U epruvetu ulijte malu količinu otopina KBr i KMnO.₄a zatim nekoliko kapi kiseline. Sadržaj odmah postaje žućkast (prvotno je bio ljubičast od dodanog kalijevog permanganata):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 tisuća₂SO₄ +5 Br₂ +8H₂O dodavanju posluživanja

3. Brom ekstrahiran iz vodenog sloja (dolje) boji sloj organskog otapala crveno-smeđe (gore).

otapala i protresite bočicu da se sadržaj pomiješa. Nakon ljuštenja vidjet ćete da je organski sloj poprimio smeđecrvenu boju. Brom se bolje otapa u nepolarnim tekućinama i prelazi iz vode u otapalo. Uočena pojava vađenje (3). 

Bromna voda kod kuće

bromna voda je vodena otopina dobivena industrijskim otapanjem broma u vodi (oko 3,6 g broma na 100 g vode). To je reagens koji se koristi kao blago oksidacijsko sredstvo 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 to malo zaobići i odmah upotrijebiti za eksperimente.

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

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → P₂SO₄ +Br₂ +2H₂O

Ovako dobivena 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 za dobivanje spoja je iz jednokratnih ćelija (označenih 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. Da bi se dobila relativno čista otopina broma, potrebno je izgraditi membranski elektrolizator, tj. samo pregradite čašu odgovarajućim komadom kartona (tako ćete smanjiti miješanje produkata reakcije na elektrodama). Grafitni štapić uzet iz gore navedene ćelije za jednokratnu upotrebu 3 koristit će se kao pozitivna elektroda, a obični čavao kao negativna elektroda. Izvor napajanja je baterija u obliku novčića od 4,5 V. Ulijte otopinu KBr u čašu, umetnite elektrode s pričvršćenim žicama i spojite bateriju na žice. U blizini pozitivne elektrode otopina će požutjeti (ovo je vaša bromna voda), a na negativnoj elektrodi će se stvoriti mjehurići vodika (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 nakuplja oko pozitivne elektrode; na negativnoj elektrodi vidljivi su vodikovi mjehurići.

Bromnu vodu možete kratko čuvati u dobro zatvorenoj posudi, zaštićenoj od svjetlosti i na hladnom mjestu, ali bolje je odmah probati. Ako ste radili škrobno jod papire prema 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 dobiva iz morske vode istiskivanjem iz bromida jačim oksidacijskim sredstvom (), tako brom istiskuje jod slabiji od njega iz jodida (naravno, i klor će istisnuti jod).

Ako nemate škrobni jodni papir, u epruvetu ulijte otopinu kalijevog jodida i dodajte nekoliko kapi bromne vode. Otopina potamni, a kada se doda škrobni indikator (suspenzija krumpirovog brašna u vodi), postane tamnoplava - rezultat ukazuje na pojavu slobodnog joda (5). 

5. Detekcija broma. Iznad - škrobni jodni papir, ispod - otopina kalijevog jodida s indikatorom škroba (lijevo - reagensi za reakciju, desno - rezultat miješanja otopina).

Dva kuhinjska eksperimenta.

Od brojnih pokusa s bromnom vodom predlažem dva za koja će vam trebati reagensi iz kuhinje. U prvom, izvadite bocu repičinog ulja,

7. Reakcija bromne vode s biljnim uljem. Vidljiv je gornji sloj ulja (lijevo), a donji sloj vode obojen bromom prije reakcije (lijevo). Nakon reakcije (desno), vodeni sloj je promijenio boju.

suncokretovo ili maslinovo ulje. U epruvetu s bromnom vodom ulijte malu količinu biljnog ulja i protresite sadržaj da se reagensi dobro promiješaju. Kako se labilna emulzija raspada, ulje će biti na vrhu (manje gusto od vode), a bromna voda na dnu. Međutim, sloj vode izgubio je žućkastu boju. Ovaj učinak "zabranjuje" vodenu otopinu i koristi je za reakciju s komponentama ulja (6). 

Biljno ulje sadrži dosta nezasićenih masnih kiselina (u kombinaciji s glicerinom stvaraju masti). Atomi broma su vezani na dvostruke veze u molekulama ovih kiselina, tvoreći odgovarajuće derivate broma. Promjena boje bromne vode pokazatelj je da su u ispitivanom uzorku prisutni nezasićeni organski spojevi, t.j. spojevi koji imaju dvostruke ili trostruke veze između ugljikovih atoma (7). 

Za drugi kuhinjski pokus pripremite sodu bikarbonu, tj. natrijev bikarbonat, NaHCO.₃, te dva šećera - glukozu i fruktozu. Sok i glukozu možete kupiti u trgovini, a fruktozu na kiosku za dijabetičare ili u trgovini zdrave hrane. Glukoza i fruktoza tvore saharozu, koja je uobičajeni šećer. Osim toga, vrlo su slični po svojstvima i imaju istu ukupnu formulu, a ako to nije dovoljno, lako prelaze jedan u drugi. Istina, postoje razlike među njima: fruktoza je slađa od glukoze, au otopini okreće ravninu svjetlosti u drugom smjeru. Međutim, za identifikaciju ćete koristiti razliku u kemijskoj strukturi: glukoza je aldehid, a fruktoza je keton.

7. Reakcija dodavanja broma na vezanje

Možda se sjećate da se redukcijski šećeri identificiraju pomoću Trommerovog i Tollensovog testa. Vanjski pogled na ležište Cu od opeke₂O (u prvom pokušaju) ili srebrno zrcalo (u drugom) ukazuje na prisutnost redukcijskih spojeva, kao što su aldehidi.

Međutim, ovi pokušaji ne razlikuju glukozni aldehid i fruktozni keton, budući da će fruktoza brzo promijeniti svoju strukturu u reakcijskom mediju, pretvarajući se u glukozu. Potreban je tanji reagens.

Halogeni kao 

Postoji skupina kemijskih spojeva koji su po svojstvima slični sličnim spojevima. Tvore kiseline opće formule HX i soli s mononegativnim X– anionima, a te kiseline ne nastaju iz oksida. Primjeri takvih pseudohalogena su otrovna cijanovodična kiselina HCN i bezopasni tiocijanat HSCN. Neki od njih čak tvore i dvoatomske molekule, kao što je cijanid (CN).₂.

Ovdje dolazi u obzir bromna voda. Napravite otopine: glukoza s dodatkom NaHCO₃ i fruktoza, također s dodatkom sode bikarbone. Pripremljenu otopinu glukoze ulijte u jednu epruvetu s bromnom vodom, a otopinu fruktoze u drugu, također s bromnom vodom. Razlika je jasno vidljiva: bromna voda se pod djelovanjem otopine glukoze obezbojila, a fruktoza nije izazvala nikakve promjene. Dva se šećera mogu razlikovati samo u blago alkalnom okruženju (osiguranom s natrijevim bikarbonatom) i s blagim oksidacijskim sredstvom, tj. bromnom vodom. Upotreba jako alkalne otopine (potrebne za Trommer i Tollensov test) uzrokuje brzu pretvorbu jednog šećera u drugi i promjenu boje bromne vode također zbog fruktoze. Ako želite znati, ponovite test koristeći natrijev hidroksid umjesto sode bikarbone.