Broms ir svarīgs elements, un tas ir iesaistīts daudzās sintēzēs. Dažās valstīs broma tirdzniecība tiek kontrolēta, un tā iegāde ir problemātiska un riskanta. Šajā rakstā aplūkosim iespējas iegūt elementāro bromu no tā savienojumiem.
BROMĪNS (Bromum, Br) - periodiskās sistēmas 17. grupas (VIIa) elements, atomu skaits 35, relatīvā atommasa 79,904. Dabiskais broms sastāv no diviem stabiliem izotopiem: 79Br (50,69 at.%) un 81Br (49,31 at.%), kopā ir zināmi 28 izotopi ar masas skaitļiem no 67 līdz 94. Ķīmiskajos savienojumos bromam ir oksidācijas stāvokļi no -1 līdz +7, dabā tas sastopams tikai -1 oksidācijas stāvoklī.
Broms ir vienīgais nemetāls šķidrums istabas temperatūrā. Elementārais broms ir smags sarkanīgi brūns smirdošs šķidrums (blīvums 20 °C temperatūrā - 3,1 g/cm3 , viršanas temperatūra +59,82 °C), broma tvaikiem ir dzeltenbrūna krāsa. Temperatūrā -7,25 °C broms sacietē, pārvēršoties sarkanbrūnos adatveida kristālos ar vāju metālisku spīdumu, kas izskatās pēc joda kristāliem.
Broms labi šķīst spirtā, ēterī, ogļūdeņražos, hloroformā un citos organiskos šķīdinātājos. Broms daudz mazāk šķīst ūdenī (3,5 % pie 20 °C). Broms nedaudz labāk šķīst sālsskābēs un bromūdeņražskābēs, KBr šķīdumos.
Broma ūdens šķīdumam ir dzeltena krāsa, un to sauc par "broma ūdeni". Bromovadam piemīt diezgan spēcīgas oksidējošas īpašības. Interesanti, ka piesātināts broma šķīdums ūdenī nav sacietējis pat pie mīnus 20 °C.
Cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī broms eksistē divatomu molekulu Br2 formā, pamanāma disociācija atomos sākas tikai pie 800 °C, disociācija notiek gaismas ietekmē. Elementārais broms ir spēcīgs oksidētājs, tas tieši reaģē gandrīz ar visiem nemetāliem (izņemot inertās gāzes, skābekli, slāpekli un oglekli) un daudziem metāliem, šīs reakcijas bieži pavada iekaisums (piemēram, ar fosforu, antimonu, alvu).
Visas rūpnieciskās metodes broma iegūšanai no sāls šķīdumiem balstās uz tā izspiešanu ar hloru no bromīdiem:
Laboratorijā bromu var iegūt, bromīdiem mijiedarbojoties ar piemērotu oksidētāju skābā vidē. Pieejamākie broma savienojumi ir kālija un nātrija bromīdi. Kā oksidētājus var izmantot ūdeņraža peroksīdu, kālija permanganātu, bromātu, kālija bihromātu, mangāna dioksīdu, hipohlorītu, hloru un citas vielas.
Izšķīdinām 66 g kālija bromīda 300 ml ūdens un pievienojam 18 ml koncentrētas sērskābes. Pēc tam pakāpeniski nelielās porcijās pievienojam 17,5 g kālija bromāta. Šķīdums kļūst dzeltens, tad sarkans. Pēc 10 minūtēm šķīdumā parādās suspendēti broma pilieni, kas nosēžas uz dibena. Reakcijas beigās broma slāni var atdalīt ar pipeti. Iznākums ir aptuveni 16 ml.
Acīmredzams iepriekš minētās metodes trūkums ir kālija bromāta izmantošana, kas nepieder pie viegli pieejamām vielām.
Turpmāk ir aprakstīta cita, pēc iespējas vienkāršāka broma iegūšanas metode.
25 g nātrija bromīda NaBr (apmēram 12 ml tilpuma) ielej 45 ml 80 % sērskābes (bromīds nav izšķīdināts). Šķidrums kļuva balts.
(Sākotnēji mēs gatavojāmies pievienot koncentrētu sērskābi 40-45% nātrija bromīda šķīdumam, bet nolēmām pēc iespējas vienkāršot procedūru).
Pēc tam tika pievienoti 15 ml perhidrola (<30 % H2O2). Maisījumu viegli samaisīja. Kad maisījums acīmredzami sakarsa, maisīšanu pārtrauca, lai novērstu broma vārīšanos; maisījumu atdzesēja, nolaižot to aukstā ūdenī. Broms uzkrājās apakšā, un virs tā peldēja sāls kristāli. Kad visa sāls bija izšķīdusi, maisījumu atstāja vēl 5 minūtes. Pēc tam maisījumu var atdzesēt līdz 0-5 °C, lai samazinātu broma šķīdību ūdenī.
Tika iegūti 6 ml broma (apmēram 18 g, iznākums apmēram 90 %).
Bromu var atdalīt dalāmajā piltuvē vai ar pipeti. Iegūto vielu var papildus žāvēt ar koncentrētu sērskābi un destilēt.
Reakcijai pietiek ar stikla burku, uz tās ar gumiju ir ērti piestiprināt plastmasas plēvi un, izveidojot caurumu, ielej perhidrolu un ar nūjiņu maisot caur to.
Pat pārlejot ar bromētu ūdeni, dažreiz rodas kodīgs brūns mākonis. Mēģiniet ieliet tieši zem ūdens slāņa.
Broms ūdenī gandrīz nešķīst, un uzreiz pēc tā saņemšanas tas jau ir diezgan sauss.
_____________________________
Komentāri:
Dažādos avotos broma fizikāli ķīmisko konstantu vērtības nedaudz atšķiras, kas acīmredzot ir saistīts ar vielas atšķirīgo tīrību.
Hlora un tā savienojumu izmantošana nav vēlama, jo hlors piesārņo produktu.
Var izmantot bateriju elektrolītu, kas iztvaicēts līdz baltiem tvaikiem.
Ja nepieciešams precīzi sauss broms (sintēzēs, kurās ūdens ir pilnīgi nepieņemams), bromu žāvē, mazgājot ar koncentrētu sērskābi.
Atlikušo bromu no ūdens var ekstrahēt ar piemērotu (ar bromu nereaģējošu un ar ūdeni nesajaucamu) organisko šķīdinātāju.
Ūdens notekūdeņus, kas satur izšķīdušu bromu, var neitralizēt ar nātrija tiosulfāta vai nātrija sulfīta šķīdumu.
Bromu vēlams uzglabāt noslēgtos flakonos vai kolbās, citādi var rasties problēmas ar broma tvaikiem. Bromu stingri neiesaka uzglabāt mājās.
BROMĪNS (Bromum, Br) - periodiskās sistēmas 17. grupas (VIIa) elements, atomu skaits 35, relatīvā atommasa 79,904. Dabiskais broms sastāv no diviem stabiliem izotopiem: 79Br (50,69 at.%) un 81Br (49,31 at.%), kopā ir zināmi 28 izotopi ar masas skaitļiem no 67 līdz 94. Ķīmiskajos savienojumos bromam ir oksidācijas stāvokļi no -1 līdz +7, dabā tas sastopams tikai -1 oksidācijas stāvoklī.
Broms ir vienīgais nemetāls šķidrums istabas temperatūrā. Elementārais broms ir smags sarkanīgi brūns smirdošs šķidrums (blīvums 20 °C temperatūrā - 3,1 g/cm3 , viršanas temperatūra +59,82 °C), broma tvaikiem ir dzeltenbrūna krāsa. Temperatūrā -7,25 °C broms sacietē, pārvēršoties sarkanbrūnos adatveida kristālos ar vāju metālisku spīdumu, kas izskatās pēc joda kristāliem.
Broms labi šķīst spirtā, ēterī, ogļūdeņražos, hloroformā un citos organiskos šķīdinātājos. Broms daudz mazāk šķīst ūdenī (3,5 % pie 20 °C). Broms nedaudz labāk šķīst sālsskābēs un bromūdeņražskābēs, KBr šķīdumos.
Broma ūdens šķīdumam ir dzeltena krāsa, un to sauc par "broma ūdeni". Bromovadam piemīt diezgan spēcīgas oksidējošas īpašības. Interesanti, ka piesātināts broma šķīdums ūdenī nav sacietējis pat pie mīnus 20 °C.
Cietā, šķidrā un gāzveida stāvoklī broms eksistē divatomu molekulu Br2 formā, pamanāma disociācija atomos sākas tikai pie 800 °C, disociācija notiek gaismas ietekmē. Elementārais broms ir spēcīgs oksidētājs, tas tieši reaģē gandrīz ar visiem nemetāliem (izņemot inertās gāzes, skābekli, slāpekli un oglekli) un daudziem metāliem, šīs reakcijas bieži pavada iekaisums (piemēram, ar fosforu, antimonu, alvu).
Visas rūpnieciskās metodes broma iegūšanai no sāls šķīdumiem balstās uz tā izspiešanu ar hloru no bromīdiem:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
Laboratorijā bromu var iegūt, bromīdiem mijiedarbojoties ar piemērotu oksidētāju skābā vidē. Pieejamākie broma savienojumi ir kālija un nātrija bromīdi. Kā oksidētājus var izmantot ūdeņraža peroksīdu, kālija permanganātu, bromātu, kālija bihromātu, mangāna dioksīdu, hipohlorītu, hloru un citas vielas.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Lai iegūtu bromu no iegūtā nātrija bromīda un nātrija bromāta maisījuma, to paskābina ar sērskābi:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Izšķīdinām 66 g kālija bromīda 300 ml ūdens un pievienojam 18 ml koncentrētas sērskābes. Pēc tam pakāpeniski nelielās porcijās pievienojam 17,5 g kālija bromāta. Šķīdums kļūst dzeltens, tad sarkans. Pēc 10 minūtēm šķīdumā parādās suspendēti broma pilieni, kas nosēžas uz dibena. Reakcijas beigās broma slāni var atdalīt ar pipeti. Iznākums ir aptuveni 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Acīmredzams iepriekš minētās metodes trūkums ir kālija bromāta izmantošana, kas nepieder pie viegli pieejamām vielām.
Turpmāk ir aprakstīta cita, pēc iespējas vienkāršāka broma iegūšanas metode.
25 g nātrija bromīda NaBr (apmēram 12 ml tilpuma) ielej 45 ml 80 % sērskābes (bromīds nav izšķīdināts). Šķidrums kļuva balts.
(Sākotnēji mēs gatavojāmies pievienot koncentrētu sērskābi 40-45% nātrija bromīda šķīdumam, bet nolēmām pēc iespējas vienkāršot procedūru).
Pēc tam tika pievienoti 15 ml perhidrola (<30 % H2O2). Maisījumu viegli samaisīja. Kad maisījums acīmredzami sakarsa, maisīšanu pārtrauca, lai novērstu broma vārīšanos; maisījumu atdzesēja, nolaižot to aukstā ūdenī. Broms uzkrājās apakšā, un virs tā peldēja sāls kristāli. Kad visa sāls bija izšķīdusi, maisījumu atstāja vēl 5 minūtes. Pēc tam maisījumu var atdzesēt līdz 0-5 °C, lai samazinātu broma šķīdību ūdenī.
Tika iegūti 6 ml broma (apmēram 18 g, iznākums apmēram 90 %).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Bromu var atdalīt dalāmajā piltuvē vai ar pipeti. Iegūto vielu var papildus žāvēt ar koncentrētu sērskābi un destilēt.
Reakcijai pietiek ar stikla burku, uz tās ar gumiju ir ērti piestiprināt plastmasas plēvi un, izveidojot caurumu, ielej perhidrolu un ar nūjiņu maisot caur to.
Pat pārlejot ar bromētu ūdeni, dažreiz rodas kodīgs brūns mākonis. Mēģiniet ieliet tieši zem ūdens slāņa.
Broms ūdenī gandrīz nešķīst, un uzreiz pēc tā saņemšanas tas jau ir diezgan sauss.
Komentāri:
Dažādos avotos broma fizikāli ķīmisko konstantu vērtības nedaudz atšķiras, kas acīmredzot ir saistīts ar vielas atšķirīgo tīrību.
Hlora un tā savienojumu izmantošana nav vēlama, jo hlors piesārņo produktu.
Var izmantot bateriju elektrolītu, kas iztvaicēts līdz baltiem tvaikiem.
Ja nepieciešams precīzi sauss broms (sintēzēs, kurās ūdens ir pilnīgi nepieņemams), bromu žāvē, mazgājot ar koncentrētu sērskābi.
Atlikušo bromu no ūdens var ekstrahēt ar piemērotu (ar bromu nereaģējošu un ar ūdeni nesajaucamu) organisko šķīdinātāju.
Ūdens notekūdeņus, kas satur izšķīdušu bromu, var neitralizēt ar nātrija tiosulfāta vai nātrija sulfīta šķīdumu.
Drošības pasākumi
Broma tvaikiem ir asa smaka, tie ir indīgi un ļoti kairina elpošanas ceļus. Saskare ar bromu uz ādas izraisa čūlas. Ar bromu jārīkojas caurvēja apstākļos, lietojot aizsargbrilles un aizsargcimdus.Bromu vēlams uzglabāt noslēgtos flakonos vai kolbās, citādi var rasties problēmas ar broma tvaikiem. Bromu stingri neiesaka uzglabāt mājās.
Attachments
Last edited by a moderator: