Broom is een belangrijk element en is betrokken bij veel syntheses. In sommige landen wordt de verkoop van broom gecontroleerd en is het problematisch en riskant om het te kopen. In dit artikel bekijken we de mogelijkheden om elementair broom uit zijn verbindingen te verkrijgen.
BROMINE (Bromum, Br) - element van groep 17 (VIIa) van het periodiek systeem, atoomnummer 35, relatieve atoommassa 79,904. Natuurlijk broom bestaat uit twee stabiele isotopen: 79Br (50,69 at.%) en 81Br (49,31 at.%), in totaal zijn er 28 isotopen met massanummers van 67 tot 94 bekend. In chemische verbindingen vertoont broom oxidatietoestanden van -1 tot +7, in de natuur komt het alleen voor in oxidatietoestand -1.
Broom is de enige niet-metaalhoudende vloeistof bij kamertemperatuur. Elementair broom is een zware roodbruine stinkende vloeistof (dichtheid bij 20°C - 3,1 g/cm3, kookpunt +59,82°C), broomdamp heeft een geelbruine kleur. Bij een temperatuur van -7,25 °C stolt broom en verandert in roodbruine naaldachtige kristallen met een zwakke metaalglans, die eruit zien als jodiumkristallen.
Broom is goed oplosbaar in alcohol, ether, koolwaterstoffen, chloroform en andere organische oplosmiddelen. Broom is veel minder goed oplosbaar in water (3,5% bij 20°С). Broom is iets beter oplosbaar in zoutzuur en broomwaterstofzuur, in KBr-oplossingen.
Waterige broomoplossing heeft een gele kleur en wordt "broomwater" genoemd. Broomwater heeft vrij sterke oxiderende eigenschappen. Interessant is dat een verzadigde broomoplossing in water zelfs bij min 20 °C niet stolt.
In vaste, vloeibare en gasvormige toestand bestaat broom in de vorm van twee-chatomaire moleculen Br2, merkbare dissociatie in atomen begint pas bij 800 °C, dissociatie vindt plaats onder invloed van licht. Elementair broom is een sterk oxidatiemiddel, het reageert direct met bijna alle niet-metalen (behalve inerte gassen, zuurstof, stikstof en koolstof) en veel metalen, deze reacties gaan vaak gepaard met ontsteking (bijvoorbeeld met fosfor, antimoon, tin).
Alle industriële methoden om broom uit zoutoplossingen te verkrijgen zijn gebaseerd op de verdringing met chloor uit bromiden:
In het laboratorium kan broom verkregen worden door interactie van bromiden met een geschikt oxidatiemiddel in een zuur medium. De meest beschikbare broomverbindingen zijn kalium- en natriumbromide. Waterstofperoxide, kaliumpermanganaat, bromaat, kaliumbichromaat, mangaandioxide, hypochloriet, chloor en andere stoffen kunnen als oxidatiemiddel gebruikt worden.
We lossen 66 g kaliumbromide op in 300 ml water en voegen 18 ml geconcentreerd zwavelzuur toe. Voeg dan geleidelijk 17,5 g kaliumbromaat toe in kleine porties. De oplossing wordt geel en daarna rood. Na 10 minuten verschijnen er zwevende druppels broom in de oplossing die naar de bodem zakken. Aan het eind van de reactie kan de broomlaag met een pipet worden afgescheiden. De opbrengst is ongeveer 16 ml.
Een duidelijk nadeel van bovenstaande methode is het gebruik van kaliumbromaat, dat niet tot de gemakkelijk verkrijgbare stoffen behoort.
Hieronder staat een andere methode om broom te produceren, zo vereenvoudigd mogelijk.
25 g natriumbromide NaBr (ongeveer 12 ml volume) werd in 45 ml 80% zwavelzuur gegoten (het bromide was niet opgelost). De vloeistof werd wit.
(Oorspronkelijk zouden we geconcentreerd zwavelzuur toevoegen aan een 40-45% natriumbromideoplossing, maar we besloten om de procedure zoveel mogelijk te vereenvoudigen).
Vervolgens werd 15 ml perhydrol (<30% H2O2) toegevoegd. Het mengsel werd zachtjes geroerd. Bij zichtbare verhitting werd het roeren gestopt om koken van het broom te voorkomen; het mengsel werd afgekoeld door het in koud water te laten zakken. Het broom verzamelde zich op de bodem en er dreven zoutkristallen overheen. Toen al het zout was opgelost, liet men het mengsel nog 5 minuten staan. Daarna kon het mengsel worden afgekoeld tot 0-5 °C om de oplosbaarheid van het broom in het water te verminderen.
Er werd 6 ml broom verkregen (ongeveer 18 g, opbrengst ongeveer 90%).
Het broom kan worden afgescheiden in een scheitrechter of met een pipet. De resulterende stof kan bovendien worden gedroogd met geconcentreerd zwavelzuur en gedestilleerd.
Een glazen pot is voldoende voor de reactie, het is handig om er een plastic folie op te bevestigen met een elastiekje en, nadat je een gat hebt gemaakt, de perhydrol erin te gieten en er met een stokje doorheen te roeren.
Zelfs over broomwater gieten geeft soms een bijtende bruine wolk. Probeer direct onder de waterlaag te gieten.
Broom is bijna onoplosbaar in water en is direct na ontvangst al vrij droog.
_____________________________
Opmerkingen:
Verschillende bronnen geven iets verschillende waarden voor de fysisch-chemische constanten van broom, wat blijkbaar te maken heeft met de verschillende zuiverheid van de stof.
Het gebruik van chloor en chloorverbindingen is ongewenst omdat chloor het product zal verontreinigen.
Batterijelektrolyt, verdampt tot witte damp, kan worden gebruikt.
Als er precies droog broom nodig is (in syntheses waar water absoluut onacceptabel is), wordt het broom gedroogd door het te wassen met geconcentreerd zwavelzuur.
Het resterende broom uit het water kan worden geëxtraheerd met een geschikt (niet reactief met broom en niet mengbaar met water) organisch oplosmiddel.
Waterige drains die opgelost broom bevatten, kunnen geneutraliseerd worden met een oplossing van natriumthiosulfaat of natriumsulfiet.
Broom moet bij voorkeur bewaard worden in afgesloten flesjes of flacons, anders kunnen er broomdampproblemen ontstaan. Opslag van broom thuis wordt sterk afgeraden.
BROMINE (Bromum, Br) - element van groep 17 (VIIa) van het periodiek systeem, atoomnummer 35, relatieve atoommassa 79,904. Natuurlijk broom bestaat uit twee stabiele isotopen: 79Br (50,69 at.%) en 81Br (49,31 at.%), in totaal zijn er 28 isotopen met massanummers van 67 tot 94 bekend. In chemische verbindingen vertoont broom oxidatietoestanden van -1 tot +7, in de natuur komt het alleen voor in oxidatietoestand -1.
Broom is de enige niet-metaalhoudende vloeistof bij kamertemperatuur. Elementair broom is een zware roodbruine stinkende vloeistof (dichtheid bij 20°C - 3,1 g/cm3, kookpunt +59,82°C), broomdamp heeft een geelbruine kleur. Bij een temperatuur van -7,25 °C stolt broom en verandert in roodbruine naaldachtige kristallen met een zwakke metaalglans, die eruit zien als jodiumkristallen.
Broom is goed oplosbaar in alcohol, ether, koolwaterstoffen, chloroform en andere organische oplosmiddelen. Broom is veel minder goed oplosbaar in water (3,5% bij 20°С). Broom is iets beter oplosbaar in zoutzuur en broomwaterstofzuur, in KBr-oplossingen.
Waterige broomoplossing heeft een gele kleur en wordt "broomwater" genoemd. Broomwater heeft vrij sterke oxiderende eigenschappen. Interessant is dat een verzadigde broomoplossing in water zelfs bij min 20 °C niet stolt.
In vaste, vloeibare en gasvormige toestand bestaat broom in de vorm van twee-chatomaire moleculen Br2, merkbare dissociatie in atomen begint pas bij 800 °C, dissociatie vindt plaats onder invloed van licht. Elementair broom is een sterk oxidatiemiddel, het reageert direct met bijna alle niet-metalen (behalve inerte gassen, zuurstof, stikstof en koolstof) en veel metalen, deze reacties gaan vaak gepaard met ontsteking (bijvoorbeeld met fosfor, antimoon, tin).
Alle industriële methoden om broom uit zoutoplossingen te verkrijgen zijn gebaseerd op de verdringing met chloor uit bromiden:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
In het laboratorium kan broom verkregen worden door interactie van bromiden met een geschikt oxidatiemiddel in een zuur medium. De meest beschikbare broomverbindingen zijn kalium- en natriumbromide. Waterstofperoxide, kaliumpermanganaat, bromaat, kaliumbichromaat, mangaandioxide, hypochloriet, chloor en andere stoffen kunnen als oxidatiemiddel gebruikt worden.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Om broom te extraheren uit het resulterende mengsel van natriumbromide en natriumbromaat, wordt het aangezuurd met zwavelzuur:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
We lossen 66 g kaliumbromide op in 300 ml water en voegen 18 ml geconcentreerd zwavelzuur toe. Voeg dan geleidelijk 17,5 g kaliumbromaat toe in kleine porties. De oplossing wordt geel en daarna rood. Na 10 minuten verschijnen er zwevende druppels broom in de oplossing die naar de bodem zakken. Aan het eind van de reactie kan de broomlaag met een pipet worden afgescheiden. De opbrengst is ongeveer 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Een duidelijk nadeel van bovenstaande methode is het gebruik van kaliumbromaat, dat niet tot de gemakkelijk verkrijgbare stoffen behoort.
Hieronder staat een andere methode om broom te produceren, zo vereenvoudigd mogelijk.
25 g natriumbromide NaBr (ongeveer 12 ml volume) werd in 45 ml 80% zwavelzuur gegoten (het bromide was niet opgelost). De vloeistof werd wit.
(Oorspronkelijk zouden we geconcentreerd zwavelzuur toevoegen aan een 40-45% natriumbromideoplossing, maar we besloten om de procedure zoveel mogelijk te vereenvoudigen).
Vervolgens werd 15 ml perhydrol (<30% H2O2) toegevoegd. Het mengsel werd zachtjes geroerd. Bij zichtbare verhitting werd het roeren gestopt om koken van het broom te voorkomen; het mengsel werd afgekoeld door het in koud water te laten zakken. Het broom verzamelde zich op de bodem en er dreven zoutkristallen overheen. Toen al het zout was opgelost, liet men het mengsel nog 5 minuten staan. Daarna kon het mengsel worden afgekoeld tot 0-5 °C om de oplosbaarheid van het broom in het water te verminderen.
Er werd 6 ml broom verkregen (ongeveer 18 g, opbrengst ongeveer 90%).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Het broom kan worden afgescheiden in een scheitrechter of met een pipet. De resulterende stof kan bovendien worden gedroogd met geconcentreerd zwavelzuur en gedestilleerd.
Een glazen pot is voldoende voor de reactie, het is handig om er een plastic folie op te bevestigen met een elastiekje en, nadat je een gat hebt gemaakt, de perhydrol erin te gieten en er met een stokje doorheen te roeren.
Zelfs over broomwater gieten geeft soms een bijtende bruine wolk. Probeer direct onder de waterlaag te gieten.
Broom is bijna onoplosbaar in water en is direct na ontvangst al vrij droog.
Opmerkingen:
Verschillende bronnen geven iets verschillende waarden voor de fysisch-chemische constanten van broom, wat blijkbaar te maken heeft met de verschillende zuiverheid van de stof.
Het gebruik van chloor en chloorverbindingen is ongewenst omdat chloor het product zal verontreinigen.
Batterijelektrolyt, verdampt tot witte damp, kan worden gebruikt.
Als er precies droog broom nodig is (in syntheses waar water absoluut onacceptabel is), wordt het broom gedroogd door het te wassen met geconcentreerd zwavelzuur.
Het resterende broom uit het water kan worden geëxtraheerd met een geschikt (niet reactief met broom en niet mengbaar met water) organisch oplosmiddel.
Waterige drains die opgelost broom bevatten, kunnen geneutraliseerd worden met een oplossing van natriumthiosulfaat of natriumsulfiet.
Veiligheidsmaatregelen
Broomdamp heeft een doordringende geur, is giftig en zeer irriterend voor de luchtwegen. Huidcontact met broom veroorzaakt zweren. Broom moet op de tocht worden gehanteerd met een veiligheidsbril en handschoenen.Broom moet bij voorkeur bewaard worden in afgesloten flesjes of flacons, anders kunnen er broomdampproblemen ontstaan. Opslag van broom thuis wordt sterk afgeraden.
Attachments
Last edited by a moderator: