Бромът е важен елемент и участва в много синтези. В някои държави продажбата на бром се контролира и е проблематично и рисковано да се купува. В тази статия ще разгледаме възможностите за получаване на елементарен бром от неговите съединения.
БРОМИН (Bromum, Br) - елемент от група 17 (VIIa) на периодичната система, с атомен номер 35, относителна атомна маса 79,904. Природният бром се състои от два стабилни изотопа: 79Br (50,69 ат.%) и 81Br (49,31 ат.%), общо са известни 28 изотопа с масови номера от 67 до 94. В химичните съединения бромът има състояния на окисление от -1 до +7, а в природата се среща само в състояние на окисление -1.
Бромът е единствената неметална течност при стайна температура. Елементарният бром е тежка червеникавокафява миризлива течност (плътност при 20 °C - 3,1 g/cm3, температура на кипене +59,82 °C), парите на брома са с жълтокафяв цвят. При температура -7,25°C бромът се втвърдява, превръщайки се в червено-кафяви игловидни кристали със слаб метален блясък, които имат вид на кристален йод.
Бромът е добре разтворим в алкохол, етер, въглеводороди, хлороформ и други органични разтворители. Бромът е много по-слабо разтворим във вода (3,5 % при 20°С). Бромът е малко по-добре разтворим в солна и бромоводородна киселина, в разтвори на KBr.
Водният разтвор на бром има жълт цвят и се нарича "бромна вода". Бромната вода има доста силни окислителни свойства. Интересно е, че наситеният разтвор на бром във вода не се втвърдява дори при минус 20 °C.
В твърдо, течно и газообразно състояние бромът съществува под формата на двухатомни молекули Br2, забележимата дисоциация на атоми започва едва при 800 °C, като дисоциацията се осъществява под въздействието на светлина. Елементарният бром е силен окислител, той реагира директно с почти всички неметали (с изключение на инертните газове, кислорода, азота и въглерода) и много метали, като тези реакции често са придружени от възпламеняване (например с фосфор, антимон, калай).
Всички промишлени методи за получаване на бром от разтвори на соли се основават на изместването му с хлор от бромиди:
В лабораторни условия бромът може да се получи чрез взаимодействие на бромиди с подходящ окислител в кисела среда. Най-достъпните съединения на брома са калиевите и натриевите бромиди. Като окислители могат да се използват водороден пероксид, калиев перманганат, бромат, калиев бихромат, манганов диоксид, хипохлорит, хлор и други вещества.
Разтваряме 66 g калиев бромид в 300 ml вода и добавяме 18 ml концентрирана сярна киселина. След това постепенно добавяме 17,5 g калиев бромат на малки порции. Разтворът става жълт, а след това червен. След 10 минути в разтвора се появяват суспендирани капки бром, които се утаяват на дъното. В края на реакцията слоят с бром може да се отдели с пипета. Добивът е приблизително 16 ml.
Очевиден недостатък на горния метод е използването на калиев бромат, който не принадлежи към леснодостъпните вещества.
По-долу е представен друг метод за получаване на бром, възможно най-опростен.
25 g натриев бромид NaBr (около 12 ml по обем) се изсипва в 45 ml 80% сярна киселина (бромидът не се разтваря). Течността става бяла.
(Първоначално щяхме да добавим концентрирана сярна киселина към 40-45% разтвор на натриев бромид, но решихме да опростим процедурата, доколкото е възможно).
След това бяха добавени 15 ml перхидрол (<30% H2O2). Сместа се разбърква внимателно. Когато се нагорещи видимо, разбъркването се прекрати, за да се предотврати кипенето на брома; сместа се охлади, като се спусне в студена вода. Бромът се натрупва на дъното, като над него плуват кристали от сол. Когато цялата сол се разтвори, сместа се оставя за още 5 минути. След това сместа може да се охлади до 0-5 °C, за да се намали разтворимостта на брома във водата.
Получени са 6 ml бром (около 18 g, добив около 90 %).
Бромът може да се отдели в разделителна фуния или с пипета. Полученото вещество може допълнително да се изсуши с концентрирана сярна киселина и да се дестилира.
За реакцията е достатъчен стъклен буркан, върху който е удобно да се закрепи пластмасово фолио с гумена лента и след като се направи дупка, да се налее перхидролът и да се разбърка с пръчка през него.
Дори при изливането на бромна вода понякога се получава разяждащ кафяв облак. Опитайте се да наливате директно под водния слой.
Бромът е почти неразтворим във вода и вече е съвсем сух веднага след получаването му.
_____________________________
Коментари:
Различните източници дават малко по-различни стойности за физико-химичните константи на брома, което очевидно се дължи на различната чистота на веществото.
Използването на хлор и неговите съединения е нежелателно, тъй като хлорът ще замърси продукта.
Може да се използва електролит от акумулаторни батерии, изпарен до бяла пара.
Ако се изисква точно сух бром (при синтези, при които водата е напълно неприемлива), бромът се изсушава чрез промиване с концентрирана сярна киселина.
Остатъчният бром от водата може да се екстрахира с подходящ (нереагиращ с бром и несмесващ се с вода) органичен разтворител.
Водните дренажи, съдържащи разтворен бром, могат да се неутрализират с разтвор на натриев тиосулфат или натриев сулфит.
За предпочитане е бромът да се съхранява в запечатани флакони или колби, в противен случай може да възникнат проблеми с бромните пари. Съхраняването на бром в домашни условия силно се препоръчва.
БРОМИН (Bromum, Br) - елемент от група 17 (VIIa) на периодичната система, с атомен номер 35, относителна атомна маса 79,904. Природният бром се състои от два стабилни изотопа: 79Br (50,69 ат.%) и 81Br (49,31 ат.%), общо са известни 28 изотопа с масови номера от 67 до 94. В химичните съединения бромът има състояния на окисление от -1 до +7, а в природата се среща само в състояние на окисление -1.
Бромът е единствената неметална течност при стайна температура. Елементарният бром е тежка червеникавокафява миризлива течност (плътност при 20 °C - 3,1 g/cm3, температура на кипене +59,82 °C), парите на брома са с жълтокафяв цвят. При температура -7,25°C бромът се втвърдява, превръщайки се в червено-кафяви игловидни кристали със слаб метален блясък, които имат вид на кристален йод.
Бромът е добре разтворим в алкохол, етер, въглеводороди, хлороформ и други органични разтворители. Бромът е много по-слабо разтворим във вода (3,5 % при 20°С). Бромът е малко по-добре разтворим в солна и бромоводородна киселина, в разтвори на KBr.
Водният разтвор на бром има жълт цвят и се нарича "бромна вода". Бромната вода има доста силни окислителни свойства. Интересно е, че наситеният разтвор на бром във вода не се втвърдява дори при минус 20 °C.
В твърдо, течно и газообразно състояние бромът съществува под формата на двухатомни молекули Br2, забележимата дисоциация на атоми започва едва при 800 °C, като дисоциацията се осъществява под въздействието на светлина. Елементарният бром е силен окислител, той реагира директно с почти всички неметали (с изключение на инертните газове, кислорода, азота и въглерода) и много метали, като тези реакции често са придружени от възпламеняване (например с фосфор, антимон, калай).
Всички промишлени методи за получаване на бром от разтвори на соли се основават на изместването му с хлор от бромиди:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
В лабораторни условия бромът може да се получи чрез взаимодействие на бромиди с подходящ окислител в кисела среда. Най-достъпните съединения на брома са калиевите и натриевите бромиди. Като окислители могат да се използват водороден пероксид, калиев перманганат, бромат, калиев бихромат, манганов диоксид, хипохлорит, хлор и други вещества.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
За да се извлече бромът от получената смес от натриев бромид и натриев бромат, тя се подкиселява със сярна киселина:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Разтваряме 66 g калиев бромид в 300 ml вода и добавяме 18 ml концентрирана сярна киселина. След това постепенно добавяме 17,5 g калиев бромат на малки порции. Разтворът става жълт, а след това червен. След 10 минути в разтвора се появяват суспендирани капки бром, които се утаяват на дъното. В края на реакцията слоят с бром може да се отдели с пипета. Добивът е приблизително 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Очевиден недостатък на горния метод е използването на калиев бромат, който не принадлежи към леснодостъпните вещества.
По-долу е представен друг метод за получаване на бром, възможно най-опростен.
25 g натриев бромид NaBr (около 12 ml по обем) се изсипва в 45 ml 80% сярна киселина (бромидът не се разтваря). Течността става бяла.
(Първоначално щяхме да добавим концентрирана сярна киселина към 40-45% разтвор на натриев бромид, но решихме да опростим процедурата, доколкото е възможно).
След това бяха добавени 15 ml перхидрол (<30% H2O2). Сместа се разбърква внимателно. Когато се нагорещи видимо, разбъркването се прекрати, за да се предотврати кипенето на брома; сместа се охлади, като се спусне в студена вода. Бромът се натрупва на дъното, като над него плуват кристали от сол. Когато цялата сол се разтвори, сместа се оставя за още 5 минути. След това сместа може да се охлади до 0-5 °C, за да се намали разтворимостта на брома във водата.
Получени са 6 ml бром (около 18 g, добив около 90 %).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Бромът може да се отдели в разделителна фуния или с пипета. Полученото вещество може допълнително да се изсуши с концентрирана сярна киселина и да се дестилира.
За реакцията е достатъчен стъклен буркан, върху който е удобно да се закрепи пластмасово фолио с гумена лента и след като се направи дупка, да се налее перхидролът и да се разбърка с пръчка през него.
Дори при изливането на бромна вода понякога се получава разяждащ кафяв облак. Опитайте се да наливате директно под водния слой.
Бромът е почти неразтворим във вода и вече е съвсем сух веднага след получаването му.
Коментари:
Различните източници дават малко по-различни стойности за физико-химичните константи на брома, което очевидно се дължи на различната чистота на веществото.
Използването на хлор и неговите съединения е нежелателно, тъй като хлорът ще замърси продукта.
Може да се използва електролит от акумулаторни батерии, изпарен до бяла пара.
Ако се изисква точно сух бром (при синтези, при които водата е напълно неприемлива), бромът се изсушава чрез промиване с концентрирана сярна киселина.
Остатъчният бром от водата може да се екстрахира с подходящ (нереагиращ с бром и несмесващ се с вода) органичен разтворител.
Водните дренажи, съдържащи разтворен бром, могат да се неутрализират с разтвор на натриев тиосулфат или натриев сулфит.
Мерки за безопасност
Парите на брома имат остра миризма, отровни са и силно дразнят дихателните пътища. Контактът на кожата с бром причинява рани. С брома трябва да се работи под течения, като се използват защитни очила и ръкавици.За предпочитане е бромът да се съхранява в запечатани флакони или колби, в противен случай може да възникнат проблеми с бромните пари. Съхраняването на бром в домашни условия силно се препоръчва.
Attachments
Last edited by a moderator: