Il bromo è un elemento importante ed è coinvolto in molte sintesi. In alcuni Paesi, la vendita del bromo è controllata ed è problematico e rischioso acquistarlo. In questo articolo esamineremo le opzioni per ottenere il bromo elementare dai suoi composti.
BROMO (Bromum, Br) - elemento del gruppo 17 (VIIa) del sistema periodico, numero atomico 35, massa atomica relativa 79,904. Il bromo naturale è costituito da due isotopi stabili: 79Br (50,69 at.%) e 81Br (49,31 at.%); in totale si conoscono 28 isotopi con numeri di massa da 67 a 94. Nei composti chimici il bromo presenta stati di ossidazione compresi tra -1 e +7, mentre in natura si trova solo nello stato di ossidazione -1.
Il bromo è l'unico liquido non metallico a temperatura ambiente. Il bromo elementare è un liquido pesante e maleodorante di colore marrone rossastro (densità a 20°C - 3,1 g/cm3, punto di ebollizione +59,82°C), il vapore di bromo ha un colore giallo-marrone. A una temperatura di -7,25°C, il bromo si solidifica, trasformandosi in cristalli aghiformi rosso-bruni con debole lucentezza metallica, che hanno l'aspetto di cristalli di iodio.
Il bromo è ben solubile in alcol, etere, idrocarburi, cloroformio e altri solventi organici. Il bromo è molto meno solubile in acqua (3,5% a 20°С). Il bromo è leggermente più solubile negli acidi cloridrico e bromo-idrogeno e nelle soluzioni di KBr.
La soluzione acquosa di bromo è di colore giallo e viene chiamata "acqua di bromo". L'acqua di bromo ha proprietà ossidanti piuttosto forti. È interessante notare che la soluzione satura di bromo in acqua non si solidifica neanche a meno 20 °C.
Allo stato solido, liquido e gassoso il bromo esiste sotto forma di molecole biatomiche Br2, la cui notevole dissociazione in atomi inizia solo a 800 °C e avviene sotto l'influenza della luce. Il bromo elementare è un forte agente ossidante, reagisce direttamente con quasi tutti i non metalli (ad eccezione dei gas inerti, ossigeno, azoto e carbonio) e con molti metalli; queste reazioni sono spesso accompagnate da infiammazione (ad esempio, con fosforo, antimonio, stagno).
Tutti i metodi industriali per ottenere il bromo dalle soluzioni saline si basano sul suo spostamento con il cloro dai bromuri:
In laboratorio il bromo può essere ottenuto per interazione dei bromuri con un ossidante adatto in ambiente acido. I composti di bromo più disponibili sono i bromuri di potassio e di sodio. Come ossidanti si possono usare perossido di idrogeno, permanganato di potassio, bromato, bicromato di potassio, biossido di manganese, ipoclorito, cloro e altre sostanze.
Sciogliamo 66 g di bromuro di potassio in 300 ml di acqua e aggiungiamo 18 ml di acido solforico concentrato. Quindi aggiungiamo gradualmente 17,5 g di bromato di potassio in piccole porzioni. La soluzione diventa gialla e poi rossa. Dopo 10 minuti, nella soluzione compaiono gocce di bromo in sospensione che si depositano sul fondo. Al termine della reazione, lo strato di bromo può essere separato con una pipetta. La resa è di circa 16 ml.
Un ovvio svantaggio del metodo sopra descritto è l'uso del bromato di potassio, che non appartiene alle sostanze facilmente reperibili.
Di seguito viene presentato un altro metodo di produzione del bromo, il più semplificato possibile.
25 g di bromuro di sodio NaBr (circa 12 ml in volume) sono stati versati in 45 ml di acido solforico all'80% (il bromuro non è stato sciolto). Il liquido è diventato bianco.
(Originariamente avremmo aggiunto acido solforico concentrato a una soluzione di bromuro di sodio al 40-45%, ma abbiamo deciso di semplificare il più possibile la procedura).
Quindi sono stati aggiunti 15 ml di peridrolo (<30% H2O2). La miscela è stata agitata delicatamente. Quando la miscela era visibilmente riscaldata, l'agitazione è stata interrotta per evitare che il bromo bollisse; la miscela è stata raffreddata immergendola in acqua fredda. Il bromo si è accumulato sul fondo, con cristalli di sale che galleggiavano su di esso. Quando tutto il sale si è sciolto, la miscela è stata lasciata per altri 5 minuti. La miscela può quindi essere raffreddata a 0-5°C per ridurre la solubilità del bromo nell'acqua.
Si sono ottenuti 6 ml di bromo (circa 18 g, resa circa 90%).
Il bromo può essere separato in un imbuto separatore o con una pipetta. La sostanza risultante può inoltre essere essiccata con acido solforico concentrato e distillata.
Per la reazione è sufficiente un barattolo di vetro, sul quale è conveniente fissare un foglio di plastica con un elastico e, dopo aver praticato un foro, versarvi il peridrolo e mescolare con un bastoncino.
Anche versare sopra l'acqua di bromo a volte produce una nuvola marrone caustica. Cercare di versare direttamente sotto lo strato d'acqua.
Il bromo è quasi insolubile in acqua ed è già abbastanza secco subito dopo averlo ricevuto.
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Commenti:
Diverse fonti forniscono valori leggermente diversi per le costanti fisico-chimiche del bromo, a quanto pare a causa della diversa purezza della sostanza.
L'uso del cloro e dei suoi composti è indesiderabile perché il cloro contamina il prodotto.
È possibile utilizzare l'elettrolita della batteria, evaporato in vapore bianco.
Se è necessario un bromo esattamente secco (nelle sintesi in cui l'acqua è assolutamente inaccettabile), il bromo viene essiccato mediante lavaggio con acido solforico concentrato.
Il bromo residuo dell'acqua può essere estratto con un solvente organico adatto (non reattivo con il bromo e non miscibile con l'acqua).
Gli scarichi acquosi contenenti bromo disciolto possono essere neutralizzati con una soluzione di tiosolfato di sodio o di solfito di sodio.
Il bromo deve essere conservato preferibilmente in fiale o matracci sigillati, altrimenti possono verificarsi problemi di vapori di bromo. La conservazione del bromo in casa è fortemente sconsigliata.
BROMO (Bromum, Br) - elemento del gruppo 17 (VIIa) del sistema periodico, numero atomico 35, massa atomica relativa 79,904. Il bromo naturale è costituito da due isotopi stabili: 79Br (50,69 at.%) e 81Br (49,31 at.%); in totale si conoscono 28 isotopi con numeri di massa da 67 a 94. Nei composti chimici il bromo presenta stati di ossidazione compresi tra -1 e +7, mentre in natura si trova solo nello stato di ossidazione -1.
Il bromo è l'unico liquido non metallico a temperatura ambiente. Il bromo elementare è un liquido pesante e maleodorante di colore marrone rossastro (densità a 20°C - 3,1 g/cm3, punto di ebollizione +59,82°C), il vapore di bromo ha un colore giallo-marrone. A una temperatura di -7,25°C, il bromo si solidifica, trasformandosi in cristalli aghiformi rosso-bruni con debole lucentezza metallica, che hanno l'aspetto di cristalli di iodio.
Il bromo è ben solubile in alcol, etere, idrocarburi, cloroformio e altri solventi organici. Il bromo è molto meno solubile in acqua (3,5% a 20°С). Il bromo è leggermente più solubile negli acidi cloridrico e bromo-idrogeno e nelle soluzioni di KBr.
La soluzione acquosa di bromo è di colore giallo e viene chiamata "acqua di bromo". L'acqua di bromo ha proprietà ossidanti piuttosto forti. È interessante notare che la soluzione satura di bromo in acqua non si solidifica neanche a meno 20 °C.
Allo stato solido, liquido e gassoso il bromo esiste sotto forma di molecole biatomiche Br2, la cui notevole dissociazione in atomi inizia solo a 800 °C e avviene sotto l'influenza della luce. Il bromo elementare è un forte agente ossidante, reagisce direttamente con quasi tutti i non metalli (ad eccezione dei gas inerti, ossigeno, azoto e carbonio) e con molti metalli; queste reazioni sono spesso accompagnate da infiammazione (ad esempio, con fosforo, antimonio, stagno).
Tutti i metodi industriali per ottenere il bromo dalle soluzioni saline si basano sul suo spostamento con il cloro dai bromuri:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
In laboratorio il bromo può essere ottenuto per interazione dei bromuri con un ossidante adatto in ambiente acido. I composti di bromo più disponibili sono i bromuri di potassio e di sodio. Come ossidanti si possono usare perossido di idrogeno, permanganato di potassio, bromato, bicromato di potassio, biossido di manganese, ipoclorito, cloro e altre sostanze.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Per estrarre il bromo dalla miscela risultante di bromuro di sodio e bromato di sodio, questa viene acidificata con acido solforico:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Sciogliamo 66 g di bromuro di potassio in 300 ml di acqua e aggiungiamo 18 ml di acido solforico concentrato. Quindi aggiungiamo gradualmente 17,5 g di bromato di potassio in piccole porzioni. La soluzione diventa gialla e poi rossa. Dopo 10 minuti, nella soluzione compaiono gocce di bromo in sospensione che si depositano sul fondo. Al termine della reazione, lo strato di bromo può essere separato con una pipetta. La resa è di circa 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Un ovvio svantaggio del metodo sopra descritto è l'uso del bromato di potassio, che non appartiene alle sostanze facilmente reperibili.
Di seguito viene presentato un altro metodo di produzione del bromo, il più semplificato possibile.
25 g di bromuro di sodio NaBr (circa 12 ml in volume) sono stati versati in 45 ml di acido solforico all'80% (il bromuro non è stato sciolto). Il liquido è diventato bianco.
(Originariamente avremmo aggiunto acido solforico concentrato a una soluzione di bromuro di sodio al 40-45%, ma abbiamo deciso di semplificare il più possibile la procedura).
Quindi sono stati aggiunti 15 ml di peridrolo (<30% H2O2). La miscela è stata agitata delicatamente. Quando la miscela era visibilmente riscaldata, l'agitazione è stata interrotta per evitare che il bromo bollisse; la miscela è stata raffreddata immergendola in acqua fredda. Il bromo si è accumulato sul fondo, con cristalli di sale che galleggiavano su di esso. Quando tutto il sale si è sciolto, la miscela è stata lasciata per altri 5 minuti. La miscela può quindi essere raffreddata a 0-5°C per ridurre la solubilità del bromo nell'acqua.
Si sono ottenuti 6 ml di bromo (circa 18 g, resa circa 90%).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Il bromo può essere separato in un imbuto separatore o con una pipetta. La sostanza risultante può inoltre essere essiccata con acido solforico concentrato e distillata.
Per la reazione è sufficiente un barattolo di vetro, sul quale è conveniente fissare un foglio di plastica con un elastico e, dopo aver praticato un foro, versarvi il peridrolo e mescolare con un bastoncino.
Anche versare sopra l'acqua di bromo a volte produce una nuvola marrone caustica. Cercare di versare direttamente sotto lo strato d'acqua.
Il bromo è quasi insolubile in acqua ed è già abbastanza secco subito dopo averlo ricevuto.
Commenti:
Diverse fonti forniscono valori leggermente diversi per le costanti fisico-chimiche del bromo, a quanto pare a causa della diversa purezza della sostanza.
L'uso del cloro e dei suoi composti è indesiderabile perché il cloro contamina il prodotto.
È possibile utilizzare l'elettrolita della batteria, evaporato in vapore bianco.
Se è necessario un bromo esattamente secco (nelle sintesi in cui l'acqua è assolutamente inaccettabile), il bromo viene essiccato mediante lavaggio con acido solforico concentrato.
Il bromo residuo dell'acqua può essere estratto con un solvente organico adatto (non reattivo con il bromo e non miscibile con l'acqua).
Gli scarichi acquosi contenenti bromo disciolto possono essere neutralizzati con una soluzione di tiosolfato di sodio o di solfito di sodio.
Precauzioni di sicurezza
Il vapore di bromo ha un odore pungente, è velenoso e altamente irritante per le vie respiratorie. Il contatto della pelle con il bromo provoca piaghe. Il bromo deve essere maneggiato sotto le correnti d'aria, utilizzando occhiali e guanti protettivi.Il bromo deve essere conservato preferibilmente in fiale o matracci sigillati, altrimenti possono verificarsi problemi di vapori di bromo. La conservazione del bromo in casa è fortemente sconsigliata.
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