El bromo es un elemento importante y participa en muchas síntesis. En algunos países, la venta de bromo está controlada y resulta problemático y arriesgado comprarlo. En este artículo, veremos las opciones para obtener bromo elemental a partir de sus compuestos.
BROMO (Bromum, Br) - elemento del grupo 17 (VIIa) del sistema periódico, número atómico 35, masa atómica relativa 79,904. El bromo natural consta de dos isótopos estables: 79Br (50,69 at.%) y 81Br (49,31 at.%), en total se conocen 28 isótopos con números másicos de 67 a 94. En los compuestos químicos, el bromo presenta estados de oxidación de -1 a +7; en la naturaleza sólo se encuentra en el estado de oxidación -1.
El bromo es el único líquido no metálico a temperatura ambiente. El bromo elemental es un líquido pesado de color marrón rojizo y maloliente (densidad a 20°C - 3,1 g/cm3, punto de ebullición +59,82°C), el vapor de bromo tiene un color amarillo-marrón. A una temperatura de -7,25°C, el bromo se solidifica, convirtiéndose en cristales en forma de aguja de color marrón rojizo con un débil brillo metálico, que tienen el aspecto del yodo cristalino.
El bromo es muy soluble en alcohol, éter, hidrocarburos, cloroformo y otros disolventes orgánicos. El bromo es mucho menos soluble en agua (3,5% a 20°С). El bromo es ligeramente más soluble en ácidos clorhídrico y bromo-hidrógeno, en soluciones de KBr.
La solución acuosa de bromo es de color amarillo y se denomina "agua de bromo". El agua de bromo tiene propiedades oxidantes bastante fuertes. Curiosamente, la solución saturada de bromo en agua no se solidifica ni siquiera a 20 °C bajo cero.
En estado sólido, líquido y gaseoso el bromo existe en forma de moléculas bicatómicas Br2, la disociación perceptible en átomos comienza sólo a 800 °C, la disociación se produce bajo la influencia de la luz. El bromo elemental es un fuerte agente oxidante, reacciona directamente con casi todos los no metales (a excepción de los gases inertes, oxígeno, nitrógeno y carbono) y muchos metales, estas reacciones suelen ir acompañadas de inflamación (por ejemplo, con el fósforo, el antimonio, el estaño).
Todos los métodos industriales de obtención de bromo a partir de soluciones salinas se basan en su desplazamiento con cloro a partir de bromuros:
En el laboratorio, el bromo puede obtenerse por interacción de los bromuros con un oxidante adecuado en medio ácido. Los compuestos de bromo más disponibles son los bromuros de potasio y de sodio. Como oxidantes pueden utilizarse peróxido de hidrógeno, permanganato potásico, bromato, bicromato potásico, dióxido de manganeso, hipoclorito, cloro y otras sustancias.
Disolvemos 66 g de bromuro potásico en 300 ml de agua y añadimos 18 ml de ácido sulfúrico concentrado. A continuación, añadimos gradualmente 17,5 g de bromato potásico en pequeñas porciones. La solución se vuelve amarilla y luego roja. Al cabo de 10 minutos, aparecen en la solución gotas de bromo en suspensión que se depositan en el fondo. Al final de la reacción, la capa de bromo puede separarse con una pipeta. El rendimiento es de aproximadamente 16 ml.
Una desventaja obvia del método anterior es el uso de bromato de potasio, que no pertenece a las sustancias fácilmente disponibles.
A continuación se presenta otro método de producción de bromo, lo más simplificado posible.
Se vierten 25 g de bromuro sódico NaBr (unos 12 ml en volumen) en 45 ml de ácido sulfúrico al 80% (el bromuro no se disuelve). El líquido se volvió blanco.
(En un principio, íbamos a añadir ácido sulfúrico concentrado a una solución de bromuro sódico al 40-45%, pero decidimos simplificar el procedimiento al máximo).
A continuación, se añadieron 15 ml de perhidrol (<30% de H2O2). La mezcla se agitó suavemente. Cuando se calentó visiblemente, se detuvo la agitación para evitar que el bromo hirviera; la mezcla se enfrió sumergiéndola en agua fría. El bromo se acumuló en el fondo, con cristales de sal flotando sobre él. Cuando toda la sal se había disuelto, se dejó reposar la mezcla otros 5 minutos. A continuación, la mezcla pudo enfriarse a 0-5°C para reducir la solubilidad del bromo en el agua.
Se obtuvieron 6 ml de bromo (unos 18 g, rendimiento aproximado del 90%).
El bromo puede separarse en un embudo de separación o con una pipeta. La sustancia resultante puede secarse adicionalmente con ácido sulfúrico concentrado y destilarse.
Un tarro de cristal es suficiente para la reacción, es conveniente fijar en él una lámina de plástico con una goma elástica y, habiendo hecho un agujero, verter el perhidrol y remover con un palillo a través de él.
Incluso vertiendo sobre el agua de bromo a veces se produce una nube marrón cáustica. Intente verter directamente bajo la capa de agua.
El bromo es casi insoluble en agua y ya está bastante seco inmediatamente después de recibirlo.
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Observaciones:
Diferentes fuentes dan valores ligeramente diferentes para las constantes fisicoquímicas del bromo, lo que aparentemente se debe a la diferente pureza de la sustancia.
El uso de cloro y sus compuestos es indeseable porque el cloro contaminará el producto.
Puede utilizarse electrolito de batería, evaporado a vapor blanco.
Si se requiere bromo exactamente seco (en síntesis en las que el agua es totalmente inaceptable), el bromo se seca lavándolo con ácido sulfúrico concentrado.
El bromo residual del agua puede extraerse con un disolvente orgánico adecuado (no reactivo con el bromo y no miscible con el agua).
Los drenajes acuosos que contienen bromo disuelto pueden neutralizarse con una solución de tiosulfato sódico o sulfito sódico.
El bromo debe almacenarse preferiblemente en viales o frascos sellados, ya que de lo contrario pueden producirse problemas de vapores de bromo. Se desaconseja encarecidamente almacenar el bromo en casa.
BROMO (Bromum, Br) - elemento del grupo 17 (VIIa) del sistema periódico, número atómico 35, masa atómica relativa 79,904. El bromo natural consta de dos isótopos estables: 79Br (50,69 at.%) y 81Br (49,31 at.%), en total se conocen 28 isótopos con números másicos de 67 a 94. En los compuestos químicos, el bromo presenta estados de oxidación de -1 a +7; en la naturaleza sólo se encuentra en el estado de oxidación -1.
El bromo es el único líquido no metálico a temperatura ambiente. El bromo elemental es un líquido pesado de color marrón rojizo y maloliente (densidad a 20°C - 3,1 g/cm3, punto de ebullición +59,82°C), el vapor de bromo tiene un color amarillo-marrón. A una temperatura de -7,25°C, el bromo se solidifica, convirtiéndose en cristales en forma de aguja de color marrón rojizo con un débil brillo metálico, que tienen el aspecto del yodo cristalino.
El bromo es muy soluble en alcohol, éter, hidrocarburos, cloroformo y otros disolventes orgánicos. El bromo es mucho menos soluble en agua (3,5% a 20°С). El bromo es ligeramente más soluble en ácidos clorhídrico y bromo-hidrógeno, en soluciones de KBr.
La solución acuosa de bromo es de color amarillo y se denomina "agua de bromo". El agua de bromo tiene propiedades oxidantes bastante fuertes. Curiosamente, la solución saturada de bromo en agua no se solidifica ni siquiera a 20 °C bajo cero.
En estado sólido, líquido y gaseoso el bromo existe en forma de moléculas bicatómicas Br2, la disociación perceptible en átomos comienza sólo a 800 °C, la disociación se produce bajo la influencia de la luz. El bromo elemental es un fuerte agente oxidante, reacciona directamente con casi todos los no metales (a excepción de los gases inertes, oxígeno, nitrógeno y carbono) y muchos metales, estas reacciones suelen ir acompañadas de inflamación (por ejemplo, con el fósforo, el antimonio, el estaño).
Todos los métodos industriales de obtención de bromo a partir de soluciones salinas se basan en su desplazamiento con cloro a partir de bromuros:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
En el laboratorio, el bromo puede obtenerse por interacción de los bromuros con un oxidante adecuado en medio ácido. Los compuestos de bromo más disponibles son los bromuros de potasio y de sodio. Como oxidantes pueden utilizarse peróxido de hidrógeno, permanganato potásico, bromato, bicromato potásico, dióxido de manganeso, hipoclorito, cloro y otras sustancias.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Para extraer el bromo de la mezcla resultante de bromuro sódico y bromato sódico, se acidifica con ácido sulfúrico:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Disolvemos 66 g de bromuro potásico en 300 ml de agua y añadimos 18 ml de ácido sulfúrico concentrado. A continuación, añadimos gradualmente 17,5 g de bromato potásico en pequeñas porciones. La solución se vuelve amarilla y luego roja. Al cabo de 10 minutos, aparecen en la solución gotas de bromo en suspensión que se depositan en el fondo. Al final de la reacción, la capa de bromo puede separarse con una pipeta. El rendimiento es de aproximadamente 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Una desventaja obvia del método anterior es el uso de bromato de potasio, que no pertenece a las sustancias fácilmente disponibles.
A continuación se presenta otro método de producción de bromo, lo más simplificado posible.
Se vierten 25 g de bromuro sódico NaBr (unos 12 ml en volumen) en 45 ml de ácido sulfúrico al 80% (el bromuro no se disuelve). El líquido se volvió blanco.
(En un principio, íbamos a añadir ácido sulfúrico concentrado a una solución de bromuro sódico al 40-45%, pero decidimos simplificar el procedimiento al máximo).
A continuación, se añadieron 15 ml de perhidrol (<30% de H2O2). La mezcla se agitó suavemente. Cuando se calentó visiblemente, se detuvo la agitación para evitar que el bromo hirviera; la mezcla se enfrió sumergiéndola en agua fría. El bromo se acumuló en el fondo, con cristales de sal flotando sobre él. Cuando toda la sal se había disuelto, se dejó reposar la mezcla otros 5 minutos. A continuación, la mezcla pudo enfriarse a 0-5°C para reducir la solubilidad del bromo en el agua.
Se obtuvieron 6 ml de bromo (unos 18 g, rendimiento aproximado del 90%).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
El bromo puede separarse en un embudo de separación o con una pipeta. La sustancia resultante puede secarse adicionalmente con ácido sulfúrico concentrado y destilarse.
Un tarro de cristal es suficiente para la reacción, es conveniente fijar en él una lámina de plástico con una goma elástica y, habiendo hecho un agujero, verter el perhidrol y remover con un palillo a través de él.
Incluso vertiendo sobre el agua de bromo a veces se produce una nube marrón cáustica. Intente verter directamente bajo la capa de agua.
El bromo es casi insoluble en agua y ya está bastante seco inmediatamente después de recibirlo.
Observaciones:
Diferentes fuentes dan valores ligeramente diferentes para las constantes fisicoquímicas del bromo, lo que aparentemente se debe a la diferente pureza de la sustancia.
El uso de cloro y sus compuestos es indeseable porque el cloro contaminará el producto.
Puede utilizarse electrolito de batería, evaporado a vapor blanco.
Si se requiere bromo exactamente seco (en síntesis en las que el agua es totalmente inaceptable), el bromo se seca lavándolo con ácido sulfúrico concentrado.
El bromo residual del agua puede extraerse con un disolvente orgánico adecuado (no reactivo con el bromo y no miscible con el agua).
Los drenajes acuosos que contienen bromo disuelto pueden neutralizarse con una solución de tiosulfato sódico o sulfito sódico.
Precauciones de seguridad
El vapor de bromo tiene un olor acre, es venenoso y muy irritante para las vías respiratorias. El contacto del bromo con la piel provoca úlceras. El bromo debe manipularse bajo corrientes de aire, utilizando gafas y guantes de protección.El bromo debe almacenarse preferiblemente en viales o frascos sellados, ya que de lo contrario pueden producirse problemas de vapores de bromo. Se desaconseja encarecidamente almacenar el bromo en casa.
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