Bromas yra svarbus elementas ir dalyvauja daugelyje sintezių. Kai kuriose šalyse bromo pardavimas yra kontroliuojamas, todėl jį įsigyti yra problemiška ir rizikinga. Šiame straipsnyje apžvelgsime elementariojo bromo gavimo iš jo junginių galimybes.
BROMINAS (Bromum, Br) - periodinės sistemos 17 (VIIa) grupės elementas, atominis skaičius 35, santykinė atominė masė 79,904. Gamtinį bromą sudaro du stabilūs izotopai: 79Br (50,69 at. %) ir 81Br (49,31 at. %), iš viso žinomi 28 izotopai, kurių masės numeriai yra nuo 67 iki 94. Cheminiuose junginiuose bromui būdingos oksidacijos būsenos nuo -1 iki +7, gamtoje jis randamas tik -1 oksidacijos būsenos.
Kambario temperatūroje bromas yra vienintelis nemetalų skystis. Elementinis bromas yra sunkus rausvai rudas kvapus skystis (tankis 20 °C temperatūroje - 3,1 g/cm3, virimo temperatūra +59,82 °C), bromo garai yra geltonai rudos spalvos. -7,25 °C temperatūroje bromas sukietėja ir virsta raudonai rudais adatiniais kristalais, turinčiais silpną metalinį blizgesį ir atrodančiais kaip jodo kristalai.
Bromas gerai tirpsta alkoholyje, eteryje, angliavandeniliuose, chloroforme ir kituose organiniuose tirpikliuose. Bromas daug prasčiau tirpsta vandenyje (3,5 % esant 20 °C). Bromas šiek tiek geriau tirpsta druskos ir bromo vandenilio rūgštyse, KBr tirpaluose.
Vandeninis bromo tirpalas yra geltonos spalvos ir vadinamas "bromo vandeniu". Bromo vanduo pasižymi gana stipriomis oksiduojančiomis savybėmis. Įdomu tai, kad sotus bromo tirpalas vandenyje nesustingsta net esant minus 20 °C temperatūrai.
Kietoje, skystoje ir dujinėje būsenoje bromas egzistuoja dviejų atomų molekulių Br2 pavidalu, pastebima disociacija į atomus prasideda tik esant 800 °C temperatūrai, disociacija vyksta veikiant šviesai. Elementinis bromas yra stiprus oksidatorius, jis tiesiogiai reaguoja su beveik visais nemetalais (išskyrus inertines dujas, deguonį, azotą ir anglį) ir daugeliu metalų, šias reakcijas dažnai lydi uždegimas (pvz., su fosforu, stibiu, alavu).
Visi pramoniniai bromo gavimo iš druskų tirpalų būdai grindžiami jo išstūmimu chloru iš bromidų:
Laboratorijoje bromą galima gauti bromidams sąveikaujant su tinkamu oksidatoriumi rūgščioje terpėje. Labiausiai prieinami bromo junginiai yra kalio ir natrio bromidai. Kaip oksidatorius galima naudoti vandenilio peroksidą, kalio permanganatą, bromatą, kalio bichromatą, mangano dioksidą, hipochloritą, chlorą ir kitas medžiagas.
Ištirpiname 66 g kalio bromido 300 ml vandens ir įpilame 18 ml koncentruotos sieros rūgšties. Po to palaipsniui mažomis porcijomis įmaišome 17,5 g kalio bromato. Tirpalas tampa geltonas, paskui raudonas. Po 10 minučių tirpale pasirodo suspenduoti bromo lašeliai, kurie nusėda ant dugno. Reakcijos pabaigoje bromo sluoksnį galima atskirti pipete. Gaunama maždaug 16 ml.
Akivaizdus pirmiau minėto metodo trūkumas yra tas, kad naudojamas kalio bromatas, kuris nepriklauso lengvai prieinamoms medžiagoms.
Toliau pateikiamas kitas, kiek įmanoma supaprastintas bromo gamybos būdas.
25 g natrio bromido NaBr (apie 12 ml tūrio) buvo supilta į 45 ml 80 % sieros rūgšties (bromidas nebuvo ištirpintas). Skystis tapo baltas.
(Iš pradžių į 40-45 % natrio bromido tirpalą ketinome įpilti koncentruotos sieros rūgšties, tačiau nusprendėme kuo labiau supaprastinti procedūrą).
Tada buvo įpilta 15 ml perhidrolio (<30 % H2O2). Mišinys buvo atsargiai maišomas. Kai mišinys akivaizdžiai įkaito, maišymas buvo nutrauktas, kad bromas neužvirtų; mišinys buvo atvėsintas nuleidžiant jį į šaltą vandenį. Bromas susikaupė dugne, o virš jo plūduriuoja druskos kristalai. Kai visa druska ištirpo, mišinys buvo paliktas dar 5 minutėms. Tada mišinį buvo galima atšaldyti iki 0-5 °C temperatūros, kad sumažėtų bromo tirpumas vandenyje.
Gauta 6 ml bromo (apie 18 g, išeiga apie 90 %).
Bromą galima atskirti skiriamuoju piltuvėliu arba pipete. Gautą medžiagą galima papildomai išdžiovinti koncentruota sieros rūgštimi ir distiliuoti.
Reakcijai pakanka stiklinio indo, ant jo patogu gumute pritvirtinti plastikinę plėvelę ir, padarius skylutę, supilti perhidrolą ir per ją lazdele maišyti.
Netgi užpylus bromo vandeniu kartais susidaro ėsdinantis rudas debesėlis. Stenkitės pilti tiesiai po vandens sluoksniu.
Bromas beveik netirpsta vandenyje ir iš karto gavus jo jau būna gana sausas.
_____________________________
Komentarai:
Skirtinguose šaltiniuose pateikiamos šiek tiek skirtingos bromo fizikinių ir cheminių konstantų vertės, matyt, dėl skirtingo medžiagos grynumo.
Chloro ir jo junginių naudojimas nepageidautinas, nes chloras užteršia produktą.
Galima naudoti baterijų elektrolitą, išgarintą iki baltų garų.
Jei reikia tiksliai sauso bromo (sintetinant, kai vanduo visiškai nepriimtinas), bromas džiovinamas plaunant koncentruota sieros rūgštimi.
Vandenyje likusį bromą galima ekstrahuoti tinkamu (nereaguojančiu su bromu ir nesimaišančiu su vandeniu) organiniu tirpikliu.
Vandeniniai nutekamieji vandenys, kuriuose yra ištirpusio bromo, gali būti neutralizuojami natrio tiosulfato arba natrio sulfito tirpalu.
Bromą pageidautina laikyti sandariai uždarytuose buteliukuose ar kolbose, kitaip gali kilti problemų dėl bromo garų. Griežtai nerekomenduojama laikyti bromo namuose.
BROMINAS (Bromum, Br) - periodinės sistemos 17 (VIIa) grupės elementas, atominis skaičius 35, santykinė atominė masė 79,904. Gamtinį bromą sudaro du stabilūs izotopai: 79Br (50,69 at. %) ir 81Br (49,31 at. %), iš viso žinomi 28 izotopai, kurių masės numeriai yra nuo 67 iki 94. Cheminiuose junginiuose bromui būdingos oksidacijos būsenos nuo -1 iki +7, gamtoje jis randamas tik -1 oksidacijos būsenos.
Kambario temperatūroje bromas yra vienintelis nemetalų skystis. Elementinis bromas yra sunkus rausvai rudas kvapus skystis (tankis 20 °C temperatūroje - 3,1 g/cm3, virimo temperatūra +59,82 °C), bromo garai yra geltonai rudos spalvos. -7,25 °C temperatūroje bromas sukietėja ir virsta raudonai rudais adatiniais kristalais, turinčiais silpną metalinį blizgesį ir atrodančiais kaip jodo kristalai.
Bromas gerai tirpsta alkoholyje, eteryje, angliavandeniliuose, chloroforme ir kituose organiniuose tirpikliuose. Bromas daug prasčiau tirpsta vandenyje (3,5 % esant 20 °C). Bromas šiek tiek geriau tirpsta druskos ir bromo vandenilio rūgštyse, KBr tirpaluose.
Vandeninis bromo tirpalas yra geltonos spalvos ir vadinamas "bromo vandeniu". Bromo vanduo pasižymi gana stipriomis oksiduojančiomis savybėmis. Įdomu tai, kad sotus bromo tirpalas vandenyje nesustingsta net esant minus 20 °C temperatūrai.
Kietoje, skystoje ir dujinėje būsenoje bromas egzistuoja dviejų atomų molekulių Br2 pavidalu, pastebima disociacija į atomus prasideda tik esant 800 °C temperatūrai, disociacija vyksta veikiant šviesai. Elementinis bromas yra stiprus oksidatorius, jis tiesiogiai reaguoja su beveik visais nemetalais (išskyrus inertines dujas, deguonį, azotą ir anglį) ir daugeliu metalų, šias reakcijas dažnai lydi uždegimas (pvz., su fosforu, stibiu, alavu).
Visi pramoniniai bromo gavimo iš druskų tirpalų būdai grindžiami jo išstūmimu chloru iš bromidų:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
Laboratorijoje bromą galima gauti bromidams sąveikaujant su tinkamu oksidatoriumi rūgščioje terpėje. Labiausiai prieinami bromo junginiai yra kalio ir natrio bromidai. Kaip oksidatorius galima naudoti vandenilio peroksidą, kalio permanganatą, bromatą, kalio bichromatą, mangano dioksidą, hipochloritą, chlorą ir kitas medžiagas.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Norint iš gauto natrio bromido ir natrio bromato mišinio išskirti bromą, jis parūgštinamas sieros rūgštimi:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Ištirpiname 66 g kalio bromido 300 ml vandens ir įpilame 18 ml koncentruotos sieros rūgšties. Po to palaipsniui mažomis porcijomis įmaišome 17,5 g kalio bromato. Tirpalas tampa geltonas, paskui raudonas. Po 10 minučių tirpale pasirodo suspenduoti bromo lašeliai, kurie nusėda ant dugno. Reakcijos pabaigoje bromo sluoksnį galima atskirti pipete. Gaunama maždaug 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Akivaizdus pirmiau minėto metodo trūkumas yra tas, kad naudojamas kalio bromatas, kuris nepriklauso lengvai prieinamoms medžiagoms.
Toliau pateikiamas kitas, kiek įmanoma supaprastintas bromo gamybos būdas.
25 g natrio bromido NaBr (apie 12 ml tūrio) buvo supilta į 45 ml 80 % sieros rūgšties (bromidas nebuvo ištirpintas). Skystis tapo baltas.
(Iš pradžių į 40-45 % natrio bromido tirpalą ketinome įpilti koncentruotos sieros rūgšties, tačiau nusprendėme kuo labiau supaprastinti procedūrą).
Tada buvo įpilta 15 ml perhidrolio (<30 % H2O2). Mišinys buvo atsargiai maišomas. Kai mišinys akivaizdžiai įkaito, maišymas buvo nutrauktas, kad bromas neužvirtų; mišinys buvo atvėsintas nuleidžiant jį į šaltą vandenį. Bromas susikaupė dugne, o virš jo plūduriuoja druskos kristalai. Kai visa druska ištirpo, mišinys buvo paliktas dar 5 minutėms. Tada mišinį buvo galima atšaldyti iki 0-5 °C temperatūros, kad sumažėtų bromo tirpumas vandenyje.
Gauta 6 ml bromo (apie 18 g, išeiga apie 90 %).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Bromą galima atskirti skiriamuoju piltuvėliu arba pipete. Gautą medžiagą galima papildomai išdžiovinti koncentruota sieros rūgštimi ir distiliuoti.
Reakcijai pakanka stiklinio indo, ant jo patogu gumute pritvirtinti plastikinę plėvelę ir, padarius skylutę, supilti perhidrolą ir per ją lazdele maišyti.
Netgi užpylus bromo vandeniu kartais susidaro ėsdinantis rudas debesėlis. Stenkitės pilti tiesiai po vandens sluoksniu.
Bromas beveik netirpsta vandenyje ir iš karto gavus jo jau būna gana sausas.
Komentarai:
Skirtinguose šaltiniuose pateikiamos šiek tiek skirtingos bromo fizikinių ir cheminių konstantų vertės, matyt, dėl skirtingo medžiagos grynumo.
Chloro ir jo junginių naudojimas nepageidautinas, nes chloras užteršia produktą.
Galima naudoti baterijų elektrolitą, išgarintą iki baltų garų.
Jei reikia tiksliai sauso bromo (sintetinant, kai vanduo visiškai nepriimtinas), bromas džiovinamas plaunant koncentruota sieros rūgštimi.
Vandenyje likusį bromą galima ekstrahuoti tinkamu (nereaguojančiu su bromu ir nesimaišančiu su vandeniu) organiniu tirpikliu.
Vandeniniai nutekamieji vandenys, kuriuose yra ištirpusio bromo, gali būti neutralizuojami natrio tiosulfato arba natrio sulfito tirpalu.
Saugos priemonės
Bromo garai turi aštrų kvapą, yra nuodingi ir labai dirgina kvėpavimo takus. Odos sąlytis su bromu sukelia opas. Su bromu reikia dirbti esant skersvėjui, naudojant apsauginius akinius ir pirštines.Bromą pageidautina laikyti sandariai uždarytuose buteliukuose ar kolbose, kitaip gali kilti problemų dėl bromo garų. Griežtai nerekomenduojama laikyti bromo namuose.
Attachments
Last edited by a moderator: