Le brome est un élément important qui intervient dans de nombreuses synthèses. Dans certains pays, la vente de brome est contrôlée et son achat est problématique et risqué. Dans cet article, nous examinerons les possibilités d'obtenir du brome élémentaire à partir de ses composés.
BROMINE (Bromum, Br) - élément du groupe 17 (VIIa) du système périodique, numéro atomique 35, masse atomique relative 79,904. Le brome naturel se compose de deux isotopes stables : 79Br (50,69 at.%) et 81Br (49,31 at.%). Au total, 28 isotopes avec des numéros de masse de 67 à 94 sont connus. Dans les composés chimiques, le brome présente des états d'oxydation de -1 à +7 ; dans la nature, on ne le trouve que dans l'état d'oxydation -1.
Le brome est le seul liquide non métallique à température ambiante. Le brome élémentaire est un liquide lourd, brun rougeâtre et malodorant (densité à 20°C - 3,1 g/cm3, point d'ébullition +59,82°C), la vapeur de brome a une couleur jaune-brun. À une température de -7,25°C, le brome se solidifie et se transforme en cristaux aiguilletés rouge-brun avec un faible éclat métallique, qui ont l'apparence de cristaux d'iode.
Le brome est bien soluble dans l'alcool, l'éther, les hydrocarbures, le chloroforme et d'autres solvants organiques. Le brome est beaucoup moins soluble dans l'eau (3,5 % à 20°С). Le brome est légèrement plus soluble dans l'acide chlorhydrique et l'acide bromhydrique, dans les solutions de KBr.
La solution aqueuse de brome a une couleur jaune et est appelée "eau de brome". L'eau de brome a des propriétés oxydantes assez fortes. Il est intéressant de noter que la solution saturée de brome dans l'eau ne se solidifie pas, même à moins 20 °C.
À l'état solide, liquide et gazeux, le brome existe sous la forme de deux molécules atomiques Br2, dont la dissociation notable en atomes ne commence qu'à 800 °C et se produit sous l'influence de la lumière. Le brome élémentaire est un agent oxydant puissant, il réagit directement avec presque tous les non-métaux (à l'exception des gaz inertes, de l'oxygène, de l'azote et du carbone) et avec de nombreux métaux, ces réactions étant souvent accompagnées d'une inflammation (par exemple, avec le phosphore, l'antimoine, l'étain).
Toutes les méthodes industrielles d'obtention du brome à partir de solutions salines sont basées sur son déplacement avec le chlore à partir des bromures :
En laboratoire, le brome peut être obtenu par interaction des bromures avec un oxydant approprié en milieu acide. Les composés de brome les plus courants sont les bromures de potassium et de sodium. Le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, le bromate, le bichromate de potassium, le dioxyde de manganèse, l'hypochlorite, le chlore et d'autres substances peuvent être utilisés comme oxydants.
Nous dissolvons 66 g de bromure de potassium dans 300 ml d'eau et ajoutons 18 ml d'acide sulfurique concentré. Nous ajoutons ensuite progressivement 17,5 g de bromate de potassium par petites portions. La solution devient jaune, puis rouge. Après 10 minutes, des gouttes de brome en suspension apparaissent dans la solution et se déposent au fond. À la fin de la réaction, la couche de brome peut être séparée à l'aide d'une pipette. Le rendement est d'environ 16 ml.
Un inconvénient évident de la méthode ci-dessus est l'utilisation de bromate de potassium, qui ne fait pas partie des substances facilement disponibles.
Voici une autre méthode de production de brome, aussi simplifiée que possible.
25 g de bromure de sodium NaBr (environ 12 ml en volume) ont été versés dans 45 ml d'acide sulfurique à 80 % (le bromure n'a pas été dissous). Le liquide est devenu blanc.
(À l'origine, nous devions ajouter de l'acide sulfurique concentré à une solution de bromure de sodium à 40-45 %, mais nous avons décidé de simplifier la procédure autant que possible).
Ensuite, 15 ml de perhydrol (<30% H2O2) ont été ajoutés. Le mélange a été agité doucement. Lorsque le mélange a visiblement chauffé, l'agitation a été arrêtée pour empêcher le brome de bouillir ; le mélange a été refroidi en le plongeant dans de l'eau froide. Le brome s'est accumulé au fond, des cristaux de sel flottant au-dessus. Lorsque tout le sel s'est dissous, le mélange est laissé pendant encore 5 minutes. Le mélange peut alors être refroidi à 0-5°C pour réduire la solubilité du brome dans l'eau.
6 ml de brome ont été obtenus (environ 18 g, rendement d'environ 90 %).
Le brome peut être séparé dans une ampoule à décanter ou à l'aide d'une pipette. La substance résultante peut en outre être séchée avec de l'acide sulfurique concentré et distillée.
Un bocal en verre suffit pour la réaction ; il est pratique d'y fixer une feuille de plastique à l'aide d'un élastique et, après avoir percé un trou, d'y verser le perhydrol et de remuer à l'aide d'un bâton.
Même en versant sur de l'eau de brome, on obtient parfois un nuage brun caustique. Essayez de verser directement sous la couche d'eau.
Le brome est presque insoluble dans l'eau et il est déjà bien sec dès qu'on le reçoit.
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Commentaires :
Différentes sources donnent des valeurs légèrement différentes pour les constantes physico-chimiques du brome, ce qui est apparemment dû à la pureté différente de la substance.
L'utilisation du chlore et de ses composés n'est pas souhaitable car le chlore contamine le produit.
L'électrolyte de batterie, évaporé en vapeur blanche, peut être utilisé.
Si du brome parfaitement sec est nécessaire (dans les synthèses où l'eau est totalement inacceptable), le brome est séché par lavage avec de l'acide sulfurique concentré.
Le brome résiduel de l'eau peut être extrait à l'aide d'un solvant organique approprié (non réactif avec le brome et non miscible avec l'eau).
Les drains aqueux contenant du brome dissous peuvent être neutralisés avec une solution de thiosulfate de sodium ou de sulfite de sodium.
Le brome doit de préférence être stocké dans des flacons ou des fioles scellés, sinon des problèmes de vapeur de brome peuvent survenir. Le stockage du brome à domicile est fortement déconseillé.
BROMINE (Bromum, Br) - élément du groupe 17 (VIIa) du système périodique, numéro atomique 35, masse atomique relative 79,904. Le brome naturel se compose de deux isotopes stables : 79Br (50,69 at.%) et 81Br (49,31 at.%). Au total, 28 isotopes avec des numéros de masse de 67 à 94 sont connus. Dans les composés chimiques, le brome présente des états d'oxydation de -1 à +7 ; dans la nature, on ne le trouve que dans l'état d'oxydation -1.
Le brome est le seul liquide non métallique à température ambiante. Le brome élémentaire est un liquide lourd, brun rougeâtre et malodorant (densité à 20°C - 3,1 g/cm3, point d'ébullition +59,82°C), la vapeur de brome a une couleur jaune-brun. À une température de -7,25°C, le brome se solidifie et se transforme en cristaux aiguilletés rouge-brun avec un faible éclat métallique, qui ont l'apparence de cristaux d'iode.
Le brome est bien soluble dans l'alcool, l'éther, les hydrocarbures, le chloroforme et d'autres solvants organiques. Le brome est beaucoup moins soluble dans l'eau (3,5 % à 20°С). Le brome est légèrement plus soluble dans l'acide chlorhydrique et l'acide bromhydrique, dans les solutions de KBr.
La solution aqueuse de brome a une couleur jaune et est appelée "eau de brome". L'eau de brome a des propriétés oxydantes assez fortes. Il est intéressant de noter que la solution saturée de brome dans l'eau ne se solidifie pas, même à moins 20 °C.
À l'état solide, liquide et gazeux, le brome existe sous la forme de deux molécules atomiques Br2, dont la dissociation notable en atomes ne commence qu'à 800 °C et se produit sous l'influence de la lumière. Le brome élémentaire est un agent oxydant puissant, il réagit directement avec presque tous les non-métaux (à l'exception des gaz inertes, de l'oxygène, de l'azote et du carbone) et avec de nombreux métaux, ces réactions étant souvent accompagnées d'une inflammation (par exemple, avec le phosphore, l'antimoine, l'étain).
Toutes les méthodes industrielles d'obtention du brome à partir de solutions salines sont basées sur son déplacement avec le chlore à partir des bromures :
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
En laboratoire, le brome peut être obtenu par interaction des bromures avec un oxydant approprié en milieu acide. Les composés de brome les plus courants sont les bromures de potassium et de sodium. Le peroxyde d'hydrogène, le permanganate de potassium, le bromate, le bichromate de potassium, le dioxyde de manganèse, l'hypochlorite, le chlore et d'autres substances peuvent être utilisés comme oxydants.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Pour extraire le brome du mélange de bromure de sodium et de bromate de sodium obtenu, on l'acidifie avec de l'acide sulfurique :5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Nous dissolvons 66 g de bromure de potassium dans 300 ml d'eau et ajoutons 18 ml d'acide sulfurique concentré. Nous ajoutons ensuite progressivement 17,5 g de bromate de potassium par petites portions. La solution devient jaune, puis rouge. Après 10 minutes, des gouttes de brome en suspension apparaissent dans la solution et se déposent au fond. À la fin de la réaction, la couche de brome peut être séparée à l'aide d'une pipette. Le rendement est d'environ 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Un inconvénient évident de la méthode ci-dessus est l'utilisation de bromate de potassium, qui ne fait pas partie des substances facilement disponibles.
Voici une autre méthode de production de brome, aussi simplifiée que possible.
25 g de bromure de sodium NaBr (environ 12 ml en volume) ont été versés dans 45 ml d'acide sulfurique à 80 % (le bromure n'a pas été dissous). Le liquide est devenu blanc.
(À l'origine, nous devions ajouter de l'acide sulfurique concentré à une solution de bromure de sodium à 40-45 %, mais nous avons décidé de simplifier la procédure autant que possible).
Ensuite, 15 ml de perhydrol (<30% H2O2) ont été ajoutés. Le mélange a été agité doucement. Lorsque le mélange a visiblement chauffé, l'agitation a été arrêtée pour empêcher le brome de bouillir ; le mélange a été refroidi en le plongeant dans de l'eau froide. Le brome s'est accumulé au fond, des cristaux de sel flottant au-dessus. Lorsque tout le sel s'est dissous, le mélange est laissé pendant encore 5 minutes. Le mélange peut alors être refroidi à 0-5°C pour réduire la solubilité du brome dans l'eau.
6 ml de brome ont été obtenus (environ 18 g, rendement d'environ 90 %).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Le brome peut être séparé dans une ampoule à décanter ou à l'aide d'une pipette. La substance résultante peut en outre être séchée avec de l'acide sulfurique concentré et distillée.
Un bocal en verre suffit pour la réaction ; il est pratique d'y fixer une feuille de plastique à l'aide d'un élastique et, après avoir percé un trou, d'y verser le perhydrol et de remuer à l'aide d'un bâton.
Même en versant sur de l'eau de brome, on obtient parfois un nuage brun caustique. Essayez de verser directement sous la couche d'eau.
Le brome est presque insoluble dans l'eau et il est déjà bien sec dès qu'on le reçoit.
Commentaires :
Différentes sources donnent des valeurs légèrement différentes pour les constantes physico-chimiques du brome, ce qui est apparemment dû à la pureté différente de la substance.
L'utilisation du chlore et de ses composés n'est pas souhaitable car le chlore contamine le produit.
L'électrolyte de batterie, évaporé en vapeur blanche, peut être utilisé.
Si du brome parfaitement sec est nécessaire (dans les synthèses où l'eau est totalement inacceptable), le brome est séché par lavage avec de l'acide sulfurique concentré.
Le brome résiduel de l'eau peut être extrait à l'aide d'un solvant organique approprié (non réactif avec le brome et non miscible avec l'eau).
Les drains aqueux contenant du brome dissous peuvent être neutralisés avec une solution de thiosulfate de sodium ou de sulfite de sodium.
Mesures de sécurité
Les vapeurs de brome ont une odeur piquante, sont toxiques et très irritantes pour les voies respiratoires. Le contact du brome avec la peau provoque des plaies. Le brome doit être manipulé à l'abri des courants d'air, avec des lunettes et des gants de protection.Le brome doit de préférence être stocké dans des flacons ou des fioles scellés, sinon des problèmes de vapeur de brome peuvent survenir. Le stockage du brome à domicile est fortement déconseillé.
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