Brom on oluline element ja osaleb paljudes sünteesides. Mõnes riigis on bromi müük kontrollitud ning selle ostmine on problemaatiline ja riskantne. Selles artiklis vaatleme võimalusi elementaarse broomi saamiseks selle ühenditest.
BROMI (Bromum, Br) - perioodilisussüsteemi 17. rühma (VIIa) element, aatomiarv 35, suhteline aatommass 79,904. Looduslik brom koosneb kahest stabiilsest isotoobist: 79Br (50,69 at.%) ja 81Br (49,31 at.%), kokku on teada 28 isotoopi massinumbritega 67-94. Keemilistes ühendites on broomi oksüdatsioonitasemed -1 kuni +7, looduses esineb ta ainult oksüdatsioonitasemel -1.
Broom on toatemperatuuril ainus mittemetalliline vedelik. Elementaarne brom on raske punakaspruun haisev vedelik (tihedus 20 °C juures - 3,1 g/cm3, keemistemperatuur +59,82 °C), bromiaur on kollakaspruuni värvi. Temperatuuril -7,25 °C tahkestub brom, muutudes nõelataoliseks punakaspruuniks nõelataoliseks kristalliks, millel on nõrk metalliline sära ja mis näevad välja nagu joodikristall.
Broom lahustub hästi alkoholis, eetris, süsivesinikes, kloroformis ja muudes orgaanilistes lahustites. Bromi lahustub vees palju vähem (3,5% 20°С juures). Brom lahustub veidi paremini soolhappes ja broomvesinikhappes, KBr-lahustes.
Bromi vesilahus on kollase värvusega ja seda nimetatakse "broomiveeks". Bromiveel on üsna tugevalt oksüdeerivad omadused. Huvitav on, et küllastunud broomi vesilahus ei tahke isegi miinus 20 °C juures.
Tahkes, vedelas ja gaasilises olekus eksisteerib brom kahe aatomi kujul Br2, märgatav dissotsiatsioon aatomiteks algab alles 800 °C juures, dissotsiatsioon toimub valguse mõjul. Elementaarne broom on tugev oksüdeeriva toimega, ta reageerib otseselt peaaegu kõigi mittemetallidega (välja arvatud inertsed gaasid, hapnik, lämmastik ja süsinik) ja paljude metallidega, nende reaktsioonidega kaasneb sageli põletik (nt fosfori, antimoni, tina).
Kõik tööstuslikud meetodid broomi saamiseks soolalahustest põhinevad selle väljatõrjumisel bromiidide klooriga:
Laboratooriumis saab broomi saada bromiidide ja sobiva oksüdeerija koostoimel happelises keskkonnas. Kõige kättesaadavamad broomiühendid on kaalium- ja naatriumbromiidid. Oksüdeerijatena võib kasutada vesinikperoksiidi, kaaliumpermanganaati, bromaati, kaaliumbikromaati, mangandioksiidi, hüpokloriiti, kloori ja muid aineid.
Lahustame 66 g kaaliumbromiidi 300 ml vees ja lisame 18 ml kontsentreeritud väävelhapet. Seejärel lisame järk-järgult 17,5 g kaaliumbromaati väikeste portsjonite kaupa. Lahus muutub kollaseks, seejärel punaseks. 10 minuti pärast ilmuvad lahusesse bromi suspendeeritud tilgad, mis settivad põhja. Reaktsiooni lõpus saab bromikihi pipetiga eraldada. Saagis on ligikaudu 16 ml.
Ülaltoodud meetodi ilmne puudus on kaaliumbromaadi kasutamine, mis ei kuulu kergesti kättesaadavate ainete hulka.
Allpool on esitatud teine, võimalikult lihtsustatud meetod broomi tootmiseks.
25 g naatriumbromiidi NaBr (umbes 12 ml mahu järgi) valati 45 ml 80%-lisesse väävelhappesse (bromiid ei lahustunud). Vedelik muutus valgeks.
(Algselt kavatsesime lisada kontsentreeritud väävelhapet 40-45%-lisele naatriumbromiidi lahusele, kuid otsustasime protseduuri võimalikult lihtsustada).
Seejärel lisati 15 ml perhüdrooli (<30% H2O2). Segu segati ettevaatlikult. Kui segu oli silmnähtavalt kuumenenud, lõpetati segamine, et vältida broomi keemist; segu jahutati, lastes selle külma vette. Broom kogunes põhja, kusjuures selle kohal hõljusid soolakristallid. Kui kogu sool oli lahustunud, jäeti segu veel 5 minutiks seisma. Seejärel võis segu jahutada 0-5 °C-ni, et vähendada broomi lahustuvust vees.
Saadi 6 ml broomi (umbes 18 g, saagis umbes 90%).
Bromi võib eraldada eraldussahvris või pipetiga. Saadud ainet võib lisaks kuivatada kontsentreeritud väävelhappega ja destilleerida.
Reaktsiooni läbiviimiseks piisab klaaspurgist, sellele on mugav kinnitada kummipaelaga plastkile ja pärast augu tegemist valada perhüdrooli sisse ning segada pulgaga läbi.
Isegi bromivee üle valamine tekitab mõnikord söövitava pruuni pilve. Proovige valada otse veekihi alla.
Broom on vees peaaegu lahustumatu ja on kohe pärast selle saamist juba üsna kuiv.
_____________________________
Kommentaarid:
Erinevad allikad annavad bromi füüsikalis-keemiliste konstantide kohta veidi erinevaid väärtusi, mis on ilmselt tingitud aine erinevast puhtusest.
Kloori ja selle ühendite kasutamine ei ole soovitav, sest kloor saastab toodet.
Kasutada võib valgeks auruks aurustunud aku elektrolüüti.
Kui on vaja täpselt kuiva broomi (sünteesides, kus vesi on täiesti vastuvõetamatu), kuivatatakse broomi kontsentreeritud väävelhappega pesemise teel.
Veest jäänud broomi võib ekstraheerida sobiva (bromiga mittereaktiivse ja veega mitteseguneva) orgaanilise lahustiga.
Lahustunud broomi sisaldava veekoguse võib neutraliseerida naatriumtiosulfaadi või naatriumsulfiidi lahusega.
Bromi tuleks eelistatavalt hoida suletud viaalides või kolbides, vastasel juhul võivad tekkida probleemid bromiauruga. Bromi säilitamine kodus ei ole soovitatav.
BROMI (Bromum, Br) - perioodilisussüsteemi 17. rühma (VIIa) element, aatomiarv 35, suhteline aatommass 79,904. Looduslik brom koosneb kahest stabiilsest isotoobist: 79Br (50,69 at.%) ja 81Br (49,31 at.%), kokku on teada 28 isotoopi massinumbritega 67-94. Keemilistes ühendites on broomi oksüdatsioonitasemed -1 kuni +7, looduses esineb ta ainult oksüdatsioonitasemel -1.
Broom on toatemperatuuril ainus mittemetalliline vedelik. Elementaarne brom on raske punakaspruun haisev vedelik (tihedus 20 °C juures - 3,1 g/cm3, keemistemperatuur +59,82 °C), bromiaur on kollakaspruuni värvi. Temperatuuril -7,25 °C tahkestub brom, muutudes nõelataoliseks punakaspruuniks nõelataoliseks kristalliks, millel on nõrk metalliline sära ja mis näevad välja nagu joodikristall.
Broom lahustub hästi alkoholis, eetris, süsivesinikes, kloroformis ja muudes orgaanilistes lahustites. Bromi lahustub vees palju vähem (3,5% 20°С juures). Brom lahustub veidi paremini soolhappes ja broomvesinikhappes, KBr-lahustes.
Bromi vesilahus on kollase värvusega ja seda nimetatakse "broomiveeks". Bromiveel on üsna tugevalt oksüdeerivad omadused. Huvitav on, et küllastunud broomi vesilahus ei tahke isegi miinus 20 °C juures.
Tahkes, vedelas ja gaasilises olekus eksisteerib brom kahe aatomi kujul Br2, märgatav dissotsiatsioon aatomiteks algab alles 800 °C juures, dissotsiatsioon toimub valguse mõjul. Elementaarne broom on tugev oksüdeeriva toimega, ta reageerib otseselt peaaegu kõigi mittemetallidega (välja arvatud inertsed gaasid, hapnik, lämmastik ja süsinik) ja paljude metallidega, nende reaktsioonidega kaasneb sageli põletik (nt fosfori, antimoni, tina).
Kõik tööstuslikud meetodid broomi saamiseks soolalahustest põhinevad selle väljatõrjumisel bromiidide klooriga:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
Laboratooriumis saab broomi saada bromiidide ja sobiva oksüdeerija koostoimel happelises keskkonnas. Kõige kättesaadavamad broomiühendid on kaalium- ja naatriumbromiidid. Oksüdeerijatena võib kasutada vesinikperoksiidi, kaaliumpermanganaati, bromaati, kaaliumbikromaati, mangandioksiidi, hüpokloriiti, kloori ja muid aineid.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Bromi ekstraheerimiseks saadud naatriumbromiidi ja naatriumbromaadi segust hapestatakse see väävelhappega:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Lahustame 66 g kaaliumbromiidi 300 ml vees ja lisame 18 ml kontsentreeritud väävelhapet. Seejärel lisame järk-järgult 17,5 g kaaliumbromaati väikeste portsjonite kaupa. Lahus muutub kollaseks, seejärel punaseks. 10 minuti pärast ilmuvad lahusesse bromi suspendeeritud tilgad, mis settivad põhja. Reaktsiooni lõpus saab bromikihi pipetiga eraldada. Saagis on ligikaudu 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Ülaltoodud meetodi ilmne puudus on kaaliumbromaadi kasutamine, mis ei kuulu kergesti kättesaadavate ainete hulka.
Allpool on esitatud teine, võimalikult lihtsustatud meetod broomi tootmiseks.
25 g naatriumbromiidi NaBr (umbes 12 ml mahu järgi) valati 45 ml 80%-lisesse väävelhappesse (bromiid ei lahustunud). Vedelik muutus valgeks.
(Algselt kavatsesime lisada kontsentreeritud väävelhapet 40-45%-lisele naatriumbromiidi lahusele, kuid otsustasime protseduuri võimalikult lihtsustada).
Seejärel lisati 15 ml perhüdrooli (<30% H2O2). Segu segati ettevaatlikult. Kui segu oli silmnähtavalt kuumenenud, lõpetati segamine, et vältida broomi keemist; segu jahutati, lastes selle külma vette. Broom kogunes põhja, kusjuures selle kohal hõljusid soolakristallid. Kui kogu sool oli lahustunud, jäeti segu veel 5 minutiks seisma. Seejärel võis segu jahutada 0-5 °C-ni, et vähendada broomi lahustuvust vees.
Saadi 6 ml broomi (umbes 18 g, saagis umbes 90%).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Bromi võib eraldada eraldussahvris või pipetiga. Saadud ainet võib lisaks kuivatada kontsentreeritud väävelhappega ja destilleerida.
Reaktsiooni läbiviimiseks piisab klaaspurgist, sellele on mugav kinnitada kummipaelaga plastkile ja pärast augu tegemist valada perhüdrooli sisse ning segada pulgaga läbi.
Isegi bromivee üle valamine tekitab mõnikord söövitava pruuni pilve. Proovige valada otse veekihi alla.
Broom on vees peaaegu lahustumatu ja on kohe pärast selle saamist juba üsna kuiv.
Kommentaarid:
Erinevad allikad annavad bromi füüsikalis-keemiliste konstantide kohta veidi erinevaid väärtusi, mis on ilmselt tingitud aine erinevast puhtusest.
Kloori ja selle ühendite kasutamine ei ole soovitav, sest kloor saastab toodet.
Kasutada võib valgeks auruks aurustunud aku elektrolüüti.
Kui on vaja täpselt kuiva broomi (sünteesides, kus vesi on täiesti vastuvõetamatu), kuivatatakse broomi kontsentreeritud väävelhappega pesemise teel.
Veest jäänud broomi võib ekstraheerida sobiva (bromiga mittereaktiivse ja veega mitteseguneva) orgaanilise lahustiga.
Lahustunud broomi sisaldava veekoguse võib neutraliseerida naatriumtiosulfaadi või naatriumsulfiidi lahusega.
Ohutusabinõud
Bromiaurud on terava lõhnaga, mürgised ja hingamisteid tugevalt ärritavad. Nahakontakt bromiga põhjustab haavandeid. Bromi tuleb käidelda tõmbetuule all, kasutades kaitseprille ja kaitsekindaid.Bromi tuleks eelistatavalt hoida suletud viaalides või kolbides, vastasel juhul võivad tekkida probleemid bromiauruga. Bromi säilitamine kodus ei ole soovitatav.
Attachments
Last edited by a moderator: