Bromi on tärkeä alkuaine, ja se on mukana monissa synteeseissä. Joissakin maissa bromin myyntiä valvotaan, ja sen ostaminen on ongelmallista ja riskialtista. Tässä artikkelissa tarkastelemme vaihtoehtoja, joilla alkuainemuotoista bromia voidaan saada sen yhdisteistä.
BROMI (Bromum, Br) - jaksollisen järjestelmän ryhmän 17 (VIIa) alkuaine, järjestysluku 35, suhteellinen atomimassa 79,904. Luonnon bromi koostuu kahdesta stabiilista isotoopista: 79Br (50,69 at.%) ja 81Br (49,31 at.%), yhteensä tunnetaan 28 isotooppia, joiden massaluvut ovat 67-94. Kemiallisissa yhdisteissä bromilla on hapetusasteet -1-7, mutta luonnossa sitä esiintyy vain hapetusasteessa -1.
Bromi on huoneenlämmössä ainoa ei-metallinen neste. Alkuaine bromi on raskas punaruskea haiseva neste (tiheys 20 °C:ssa 3,1 g/cm3, kiehumispiste +59,82 °C), bromihöyry on väriltään kellanruskeaa. Lämpötilassa -7,25 °C bromi jähmettyy ja muuttuu punaruskeiksi neulamaisiksi kiteiksi, joilla on heikko metallinen kiilto ja jotka näyttävät jodikiteiltä.
Bromi liukenee hyvin alkoholiin, eetteriin, hiilivetyihin, kloroformiin ja muihin orgaanisiin liuottimiin. Bromi liukenee paljon huonommin veteen (3,5 % 20 °C:ssa). Bromi liukenee hieman paremmin suolahappoon ja bromivetyhappoon sekä KBr-liuoksiin.
Bromin vesiliuos on väriltään keltaista ja sitä kutsutaan "bromivedeksi". Bromivedellä on melko voimakkaat hapettavat ominaisuudet. Mielenkiintoista on, että tyydyttynyt bromiliuos vedessä ei jähmety edes miinus 20 °C:ssa.
Kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa olomuodossa bromi esiintyy kahden atomin molekyyleinä Br2, joiden huomattava hajoaminen atomeiksi alkaa vasta 800 °C:n lämpötilassa, hajoaminen tapahtuu valon vaikutuksesta. Alkuaine bromi on voimakas hapetin, se reagoi suoraan lähes kaikkien epämetallien (lukuun ottamatta inerttejä kaasuja, happea, typpeä ja hiiltä) ja monien metallien kanssa, näihin reaktioihin liittyy usein tulehdus (esim. fosforin, antimonin ja tinan kanssa).
Kaikki teolliset menetelmät bromin saamiseksi suolaliuoksista perustuvat bromin syrjäyttämiseen kloorilla bromideista:
Laboratoriossa bromia saadaan bromidien ja sopivan hapettimen vuorovaikutuksesta happamassa väliaineessa. Saatavilla olevat bromiyhdisteet ovat kalium- ja natriumbromidit. Hapettimina voidaan käyttää vetyperoksidia, kaliumpermanganaattia, bromaattia, kaliumbikromaattia, mangaanidioksidia, hypokloriittia, klooria ja muita aineita.
Liuotetaan 66 g kaliumbromidia 300 ml:aan vettä ja lisätään 18 ml väkevää rikkihappoa. Lisätään sitten vähitellen 17,5 g kaliumbromaattia pieninä annoksina. Liuos muuttuu ensin keltaiseksi, sitten punaiseksi. 10 minuutin kuluttua liuokseen ilmestyy suspendoituneita bromipisaroita, jotka laskeutuvat pohjalle. Reaktion lopussa bromikerros voidaan erottaa pipetillä. Saanto on noin 16 ml.
Edellä mainitun menetelmän ilmeinen haittapuoli on kaliumbromaatin käyttö, joka ei kuulu helposti saatavilla oleviin aineisiin.
Seuraavassa on esitetty toinen, mahdollisimman yksinkertaistettu menetelmä bromin tuottamiseksi.
25 g natriumbromidia NaBr (noin 12 ml tilavuudeltaan) kaadettiin 45 ml:aan 80-prosenttista rikkihappoa (bromidia ei liuotettu). Neste muuttui valkoiseksi.
(Alun perin oli tarkoitus lisätä väkevää rikkihappoa 40-45-prosenttiseen natriumbromidiliuokseen, mutta päätimme yksinkertaistaa menettelyä mahdollisimman paljon).
Sitten lisättiin 15 ml perhydrolia (<30 % H2O2). Seosta sekoitettiin varovasti. Kun seos oli selvästi kuumentunut, sekoittaminen lopetettiin, jotta bromi ei kiehuisi; seos jäähdytettiin laskemalla se kylmään veteen. Bromi kerääntyi pohjalle, ja sen päällä kellui suolakiteitä. Kun kaikki suola oli liuennut, seoksen annettiin vaikuttaa vielä 5 minuuttia. Tämän jälkeen seos voitiin jäähdyttää 0-5 °C:een bromin liukoisuuden vähentämiseksi veteen.
Saatiin 6 ml bromia (noin 18 g, saanto noin 90 %).
Bromi voidaan erottaa erotussuppilossa tai pipetillä. Saatu aine voidaan lisäksi kuivata väkevällä rikkihapolla ja tislata.
Reaktioon riittää lasipurkki, johon on kätevää kiinnittää muovifolio kuminauhalla, ja kun siihen on tehty reikä, kaadetaan perhydroli ja sekoitetaan tikulla sen läpi.
Bromiveden päälle kaataminenkin tuottaa joskus syövyttävän ruskean pilven. Yritä kaataa suoraan vesikerroksen alle.
Bromi on lähes liukenematonta veteen ja se on jo melko kuivaa heti sen saamisen jälkeen.
_____________________________
Kommentit:
Eri lähteissä bromin fysikaalis-kemiallisille vakioille annetaan hieman erilaisia arvoja, mikä johtuu ilmeisesti aineen erilaisesta puhtaudesta.
Kloorin ja sen yhdisteiden käyttö ei ole toivottavaa, koska kloori saastuttaa tuotteen.
Voidaan käyttää valkoiseksi höyryksi haihdutettua paristoelektrolyyttiä.
Jos tarvitaan täsmälleen kuivaa bromia (synteeseissä, joissa vettä ei voida lainkaan käyttää), bromi kuivataan pesemällä se väkevällä rikkihapolla.
Veteen jäänyt bromijäännös voidaan uuttaa sopivalla orgaanisella liuottimella (joka ei reagoi bromin kanssa ja joka ei sekoitu veden kanssa).
Liuennutta bromia sisältävät vesiviemärit voidaan neutraloida natriumtiosulfaatti- tai natriumsulfiittiliuoksella.
Bromi on varastoitava mieluiten suljetuissa injektiopulloissa tai pulloissa, muutoin voi ilmetä bromihöyryongelmia. Bromin varastointia kotona ei suositella.
BROMI (Bromum, Br) - jaksollisen järjestelmän ryhmän 17 (VIIa) alkuaine, järjestysluku 35, suhteellinen atomimassa 79,904. Luonnon bromi koostuu kahdesta stabiilista isotoopista: 79Br (50,69 at.%) ja 81Br (49,31 at.%), yhteensä tunnetaan 28 isotooppia, joiden massaluvut ovat 67-94. Kemiallisissa yhdisteissä bromilla on hapetusasteet -1-7, mutta luonnossa sitä esiintyy vain hapetusasteessa -1.
Bromi on huoneenlämmössä ainoa ei-metallinen neste. Alkuaine bromi on raskas punaruskea haiseva neste (tiheys 20 °C:ssa 3,1 g/cm3, kiehumispiste +59,82 °C), bromihöyry on väriltään kellanruskeaa. Lämpötilassa -7,25 °C bromi jähmettyy ja muuttuu punaruskeiksi neulamaisiksi kiteiksi, joilla on heikko metallinen kiilto ja jotka näyttävät jodikiteiltä.
Bromi liukenee hyvin alkoholiin, eetteriin, hiilivetyihin, kloroformiin ja muihin orgaanisiin liuottimiin. Bromi liukenee paljon huonommin veteen (3,5 % 20 °C:ssa). Bromi liukenee hieman paremmin suolahappoon ja bromivetyhappoon sekä KBr-liuoksiin.
Bromin vesiliuos on väriltään keltaista ja sitä kutsutaan "bromivedeksi". Bromivedellä on melko voimakkaat hapettavat ominaisuudet. Mielenkiintoista on, että tyydyttynyt bromiliuos vedessä ei jähmety edes miinus 20 °C:ssa.
Kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa olomuodossa bromi esiintyy kahden atomin molekyyleinä Br2, joiden huomattava hajoaminen atomeiksi alkaa vasta 800 °C:n lämpötilassa, hajoaminen tapahtuu valon vaikutuksesta. Alkuaine bromi on voimakas hapetin, se reagoi suoraan lähes kaikkien epämetallien (lukuun ottamatta inerttejä kaasuja, happea, typpeä ja hiiltä) ja monien metallien kanssa, näihin reaktioihin liittyy usein tulehdus (esim. fosforin, antimonin ja tinan kanssa).
Kaikki teolliset menetelmät bromin saamiseksi suolaliuoksista perustuvat bromin syrjäyttämiseen kloorilla bromideista:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
Laboratoriossa bromia saadaan bromidien ja sopivan hapettimen vuorovaikutuksesta happamassa väliaineessa. Saatavilla olevat bromiyhdisteet ovat kalium- ja natriumbromidit. Hapettimina voidaan käyttää vetyperoksidia, kaliumpermanganaattia, bromaattia, kaliumbikromaattia, mangaanidioksidia, hypokloriittia, klooria ja muita aineita.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Bromin erottamiseksi syntyneestä natriumbromidin ja natriumbromaatin seoksesta se hapotetaan rikkihapolla:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O.
Liuotetaan 66 g kaliumbromidia 300 ml:aan vettä ja lisätään 18 ml väkevää rikkihappoa. Lisätään sitten vähitellen 17,5 g kaliumbromaattia pieninä annoksina. Liuos muuttuu ensin keltaiseksi, sitten punaiseksi. 10 minuutin kuluttua liuokseen ilmestyy suspendoituneita bromipisaroita, jotka laskeutuvat pohjalle. Reaktion lopussa bromikerros voidaan erottaa pipetillä. Saanto on noin 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4.
Edellä mainitun menetelmän ilmeinen haittapuoli on kaliumbromaatin käyttö, joka ei kuulu helposti saatavilla oleviin aineisiin.
Seuraavassa on esitetty toinen, mahdollisimman yksinkertaistettu menetelmä bromin tuottamiseksi.
25 g natriumbromidia NaBr (noin 12 ml tilavuudeltaan) kaadettiin 45 ml:aan 80-prosenttista rikkihappoa (bromidia ei liuotettu). Neste muuttui valkoiseksi.
(Alun perin oli tarkoitus lisätä väkevää rikkihappoa 40-45-prosenttiseen natriumbromidiliuokseen, mutta päätimme yksinkertaistaa menettelyä mahdollisimman paljon).
Sitten lisättiin 15 ml perhydrolia (<30 % H2O2). Seosta sekoitettiin varovasti. Kun seos oli selvästi kuumentunut, sekoittaminen lopetettiin, jotta bromi ei kiehuisi; seos jäähdytettiin laskemalla se kylmään veteen. Bromi kerääntyi pohjalle, ja sen päällä kellui suolakiteitä. Kun kaikki suola oli liuennut, seoksen annettiin vaikuttaa vielä 5 minuuttia. Tämän jälkeen seos voitiin jäähdyttää 0-5 °C:een bromin liukoisuuden vähentämiseksi veteen.
Saatiin 6 ml bromia (noin 18 g, saanto noin 90 %).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Bromi voidaan erottaa erotussuppilossa tai pipetillä. Saatu aine voidaan lisäksi kuivata väkevällä rikkihapolla ja tislata.
Reaktioon riittää lasipurkki, johon on kätevää kiinnittää muovifolio kuminauhalla, ja kun siihen on tehty reikä, kaadetaan perhydroli ja sekoitetaan tikulla sen läpi.
Bromiveden päälle kaataminenkin tuottaa joskus syövyttävän ruskean pilven. Yritä kaataa suoraan vesikerroksen alle.
Bromi on lähes liukenematonta veteen ja se on jo melko kuivaa heti sen saamisen jälkeen.
Kommentit:
Eri lähteissä bromin fysikaalis-kemiallisille vakioille annetaan hieman erilaisia arvoja, mikä johtuu ilmeisesti aineen erilaisesta puhtaudesta.
Kloorin ja sen yhdisteiden käyttö ei ole toivottavaa, koska kloori saastuttaa tuotteen.
Voidaan käyttää valkoiseksi höyryksi haihdutettua paristoelektrolyyttiä.
Jos tarvitaan täsmälleen kuivaa bromia (synteeseissä, joissa vettä ei voida lainkaan käyttää), bromi kuivataan pesemällä se väkevällä rikkihapolla.
Veteen jäänyt bromijäännös voidaan uuttaa sopivalla orgaanisella liuottimella (joka ei reagoi bromin kanssa ja joka ei sekoitu veden kanssa).
Liuennutta bromia sisältävät vesiviemärit voidaan neutraloida natriumtiosulfaatti- tai natriumsulfiittiliuoksella.
Turvatoimet
Bromihöyry haisee pistävältä, on myrkyllistä ja ärsyttää voimakkaasti hengitysteitä. Ihokosketus bromin kanssa aiheuttaa haavaumia. Bromia on käsiteltävä vedon alla, suojalaseja ja suojakäsineitä käyttäen.Bromi on varastoitava mieluiten suljetuissa injektiopulloissa tai pulloissa, muutoin voi ilmetä bromihöyryongelmia. Bromin varastointia kotona ei suositella.
Attachments
Last edited by a moderator: