Els que formen sals, part 4 Brom

Un altre element de la família dels halògens és el brom. Ocupa un lloc entre el clor i el iode (conjunt formant la subfamília dels halògens), i les seves propietats són mitjanes en comparació amb els seus veïns a la part superior i inferior del grup. Tanmateix, qualsevol persona que pensi que aquest és un element poc interessant s'equivocarà.

Per exemple, el brom és l'únic líquid entre els no metalls, i el seu color també segueix sent únic en el món dels elements. El més important, però, és que es poden fer experiments interessants amb ell a casa.

- Alguna cosa fa mala olor aquí! -

...... va exclamar el químic francès Josep Gay-Lussacquan l'estiu de 1826, per encàrrec de l'Acadèmia Francesa, va comprovar l'informe sobre el descobriment d'un nou element. El seu autor era més àmpliament desconegut Antoine nens. Un any abans, aquest apotecari de 23 anys havia explorat la possibilitat d'elaborar iode a partir de solucions d'elaboració de cervesa sobrants de la cristal·lització de la sal gema de l'aigua de mar (un mètode utilitzat per fer sal en climes càlids com la costa mediterrània francesa). El clor va bombollejar a través de la solució, desplaçant el iode de la seva sal. Va rebre l'element, però va notar una altra cosa: una pel·lícula d'un líquid groguenc amb una forta olor. El va separar i després el va fusionar. El residu va resultar ser un líquid marró fosc, a diferència de qualsevol substància coneguda. Els resultats de les proves de Balar van demostrar que es tracta d'un element nou. Per tant, va enviar un informe a l'Acadèmia Francesa i va esperar el seu veredicte. Després de confirmar el descobriment de Balar, es va proposar un nom per a l'element. brom, derivat del grec bromos, és a dir. pudor, perquè l'olor del brom no és agradable (1).

Atenció! La mala olor no és l'únic inconvenient del brom. Aquest element és tan nociu com els halògens superiors i, un cop a la pell, deixa ferides difícils de curar. Per tant, en cap cas s'ha d'obtenir brom en la seva forma pura i evitar inhalar l'olor de la seva solució.

element aigua de mar

L'aigua de mar conté gairebé tot el brom que hi ha al planeta. L'exposició al clor provoca l'alliberament de brom, que es volatilitza amb l'aire utilitzat per bufar l'aigua. Al receptor, el brom es condensa i després es purifica per destil·lació. A causa de la competència més barata i la menor reactivitat, el brom només s'utilitza quan és necessari. Molts usos han desaparegut, com ara el bromur de plata a la fotografia, els additius de gasolina amb plom i els agents extintors d'halons. El brom és un component de les bateries de brom-zinc i els seus compostos s'utilitzen com a fàrmacs, colorants, additius per reduir la inflamabilitat dels plàstics i productes fitosanitaris.

Químicament, el brom no difereix dels altres halògens: forma àcid bromhídric fort HBr, sals amb l'anió brom i alguns àcids d'oxigen i les seves sals.

Analista de brom

Les reaccions característiques de l'anió bromur són semblants als experiments realitzats amb clorurs. Després d'afegir una solució de nitrat de plata AgNO₃ un precipitat poc soluble d'AgBr precipita, enfosquint-se a la llum a causa de la descomposició fotoquímica. El precipitat té un color groguenc (en contrast amb l'AgCl blanc i l'AgI groc) i és poc soluble quan s'afegeix una solució d'amoníac NH._3aq (que el distingeix de l'AgCl, que és altament soluble en aquestes condicions) (2). 

2. Comparació dels colors dels halogenurs de plata: a continuació es pot veure la seva descomposició després de l'exposició a la llum.

La manera més senzilla de detectar bromurs és oxidar-los i determinar la presència de brom lliure. Per a la prova necessitareu: bromur de potassi KBr, permanganat de potassi KMnO₄, solució d'àcid sulfúric (VI) H₂SO₄ i un dissolvent orgànic (per exemple, diluent de pintura). Aboqueu una petita quantitat de solucions de KBr i KMnO en un tub d'assaig.₄i després unes gotes d'àcid. El contingut es torna groguenc immediatament (originalment era porpra del permanganat de potassi afegit):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 mil₂SO₄ +5Br₂ + 8 h₂Sobre Afegeix porció

3. El brom extret de la capa aquosa (inferior) pinta la capa de dissolvent orgànic de vermell-marró (a dalt).

dissolvent i agiteu el vial per barrejar el contingut. Després de pelar, veureu que la capa orgànica ha agafat un color vermell marronós. El brom es dissol millor en líquids no polars i passa d'aigua a dissolvent. Fenomen observat extracció (3). 

Aigua de brom a casa

aigua de brom és una solució aquosa obtinguda industrialment per dissolució de brom en aigua (uns 3,6 g de brom per 100 g d'aigua). És un reactiu utilitzat com a agent oxidant suau i per detectar la naturalesa insaturada dels compostos orgànics. Tanmateix, el brom lliure és una substància perillosa i, a més, l'aigua amb brom és inestable (el brom s'evapora de la solució i reacciona amb l'aigua). Per tant, el millor és fer-ho una mica de solució i utilitzar-lo immediatament per a experiments.

Ja heu après el primer mètode per detectar bromurs: l'oxidació que condueix a la formació de brom lliure. Aquesta vegada, afegiu unes gotes d'H a la solució de bromur de potassi KBr del matràs.₂SO₄ i part de peròxid d'hidrogen (3% H₂O₂ utilitzat com a desinfectant). Després d'un temps, la barreja es torna groguenca:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → K.₂SO₄ +Br₂ + 2 h₂O

L'aigua de brom així obtinguda està contaminada, però X és l'única preocupació.₂O₂. Per tant, s'ha d'eliminar amb diòxid de manganès MnO.₂que descompondrà l'excés de peròxid d'hidrogen. La manera més fàcil d'obtenir el compost és a partir de cèl·lules d'un sol ús (designades com a R03, R06), on es troba en forma de massa fosca que omple una tassa de zinc. Col·loqueu una mica de la massa al matràs i, després de la reacció, aboqueu el sobrenedant i el reactiu està llest.

Un altre mètode és l'electròlisi d'una solució aquosa de KBr. Per obtenir una solució de brom relativament pura, cal construir un electrolitzador de diafragma, és a dir. només cal dividir el vas de precipitats amb un tros de cartró adequat (d'aquesta manera reduireu la barreja dels productes de reacció als elèctrodes). Un pal de grafit extret de la cel·la d'un sol ús 3 indicada anteriorment s'utilitzarà com a elèctrode positiu i un clau normal com a elèctrode negatiu. La font d'alimentació és una pila de moneda de 4,5 V. Aboqueu la solució de KBr al vas de precipitats, introduïu els elèctrodes amb cables connectats i connecteu la bateria als cables. A prop de l'elèctrode positiu, la solució es tornarà groga (aquesta és la vostra aigua de brom) i es formaran bombolles d'hidrogen a l'elèctrode negatiu (4). Hi ha una forta olor de brom per sobre del got. Traieu la solució amb una xeringa o pipeta.

4. Cèl·lula de diafragma casolana a l'esquerra i la mateixa cel·la en la producció d'aigua de brom (dreta). El reactiu s'acumula al voltant de l'elèctrode positiu; Les bombolles d'hidrogen són visibles a l'elèctrode negatiu.

Podeu emmagatzemar l'aigua de brom durant un temps curt en un recipient ben tancat, protegit de la llum i en un lloc fresc, però és millor provar-ho de seguida. Si heu fet papers amb iode de midó segons la recepta de la segona secció del cicle, poseu una gota d'aigua de brom al paper. Immediatament apareixerà una taca fosca que indica la formació de iode lliure:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

De la mateixa manera que el brom s'obté de l'aigua de mar desplaçant-lo dels bromurs amb un agent oxidant més fort (), el brom desplaça el iode més feble que el dels iodurs (per descomptat, el clor també desplaçarà el iode).

Si no teniu paper iodat de midó, aboqueu una solució de iodur de potassi en un tub d'assaig i afegiu unes gotes d'aigua de brom. La solució s'enfosqueix i, quan s'afegeix un indicador de midó (una suspensió de farina de patata a l'aigua), es torna blau fosc; el resultat indica l'aparició de iode lliure (5). 

5. Detecció de brom. A dalt - paper de iode de midó, a sota - una solució de iodur de potassi amb un indicador de midó (a l'esquerra - reactius per a la reacció, a la dreta - el resultat de la barreja de les solucions).

Dos experiments de cuina.

Dels molts experiments amb aigua de brom, en suggereixo dos per als quals necessitareu reactius de la cuina. A la primera, treu una ampolla d'oli de colza,

7. Reacció de l'aigua de brom amb l'oli vegetal. La capa superior d'oli és visible (esquerra) i la capa inferior d'aigua es tenyeix amb brom abans de la reacció (esquerra). Després de la reacció (dreta), la capa aquosa es va decolorar.

oli de gira-sol o d'oliva. Aboqui una petita quantitat d'oli vegetal en un tub d'assaig amb aigua de brom i agiteu el contingut perquè els reactius es barregin bé. A mesura que l'emulsió làbil es descompon, l'oli estarà a la part superior (menys dens que l'aigua) i l'aigua de brom a la part inferior. Tanmateix, la capa d'aigua ha perdut el seu color groguenc. Aquest efecte "prohibeix" la solució aquosa i l'utilitza per reaccionar amb els components de l'oli (6). 

L'oli vegetal conté una gran quantitat d'àcids grassos insaturats (combinats amb glicerina per formar greixos). Els àtoms de brom estan units a dobles enllaços en les molècules d'aquests àcids, formant els corresponents derivats de brom. Un canvi en el color de l'aigua de brom és una indicació que hi ha compostos orgànics insaturats a la mostra de prova, és a dir. compostos que tenen enllaços dobles o triples entre àtoms de carboni (7). 

Per al segon experiment de cuina, prepareu bicarbonat de sodi, és a dir, bicarbonat de sodi, NaHCO.₃, i dos sucres: glucosa i fructosa. Podeu comprar refrescs i glucosa a la botiga de queviures i fructosa al quiosc de diabètics o a una botiga d'aliments naturals. La glucosa i la fructosa formen sacarosa, que és un sucre comú. A més, són molt semblants en propietats i tenen la mateixa fórmula total, i si això no fos suficient, es passen fàcilment entre si. És cert que hi ha diferències entre ells: la fructosa és més dolça que la glucosa i, en solució, gira el pla de la llum en l'altra direcció. Tanmateix, per a la identificació, utilitzareu la diferència d'estructura química: la glucosa és un aldehid i la fructosa és una cetona.

7. Reacció d'addició de brom a la unió

Potser recordeu que els sucres reductors s'identifiquen mitjançant les proves de Trommer i Tollens. Vista exterior del dipòsit de Cu de maó₂O (en el primer intent) o un mirall de plata (en el segon) indiquen la presència de compostos reductors, com els aldehids.

Tanmateix, aquests intents no distingeixen entre l'aldehid de glucosa i la cetona fructosa, ja que la fructosa canviarà ràpidament la seva estructura en el medi de reacció, convertint-se en glucosa. Es necessita un reactiu més prim.

Els halògens com 

Hi ha un grup de compostos químics que tenen propietats similars a compostos similars. Formen àcids de fórmula general HX i sals amb anions X– mononegatius, i aquests àcids no es formen a partir d'òxids. Exemples d'aquests pseudohalògens són l'àcid cianhídric verinós HCN i el tiocianat inofensiu HSCN. Alguns d'ells fins i tot formen molècules diatòmiques, com el cianogen (CN).₂.

Aquí és on entra en joc l'aigua de brom. Fer solucions: glucosa amb l'addició de NaHCO₃ i fructosa, també amb l'addició de bicarbonat de sodi. Aboqui la solució de glucosa preparada en un tub d'assaig amb aigua de brom i la solució de fructosa a l'altre, també amb aigua de brom. La diferència és clarament visible: l'aigua de brom es va decolorar sota l'acció de la solució de glucosa i la fructosa no va provocar cap canvi. Els dos sucres només es poden distingir en un ambient lleugerament alcalí (proporcionat amb bicarbonat de sodi) i amb un agent oxidant suau, és a dir, l'aigua de brom. L'ús d'una solució fortament alcalina (necessària per a les proves de Trommer i Tollens) provoca una ràpida conversió d'un sucre en un altre i la decoloració de l'aigua de brom també per fructosa. Si voleu saber-ho, repetiu la prova amb hidròxid de sodi en lloc de bicarbonat.