Obtenção de bromo a partir dos seus compostos

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O bromo é um elemento importante e está envolvido em muitas sínteses. Em alguns países, a venda de bromo é controlada e a sua aquisição é problemática e arriscada. Neste artigo, vamos analisar as opções para obter bromo elementar a partir dos seus compostos.

BROMINA (Bromum, Br) - elemento do grupo 17 (VIIa) do sistema periódico, número atómico 35, massa atómica relativa 79,904. O bromo natural é constituído por dois isótopos estáveis: 79Br (50,69 at.%) e 81Br (49,31 at.%), no total são conhecidos 28 isótopos com números de massa de 67 a 94. Nos compostos químicos, o bromo apresenta estados de oxidação de -1 a +7, mas na natureza só se encontra no estado de oxidação -1.
O bromo é o único líquido não metálico à temperatura ambiente. O bromo elementar é um líquido pesado, castanho-avermelhado e malcheiroso (densidade a 20°C - 3,1 g/cm3, ponto de ebulição +59,82°C), o vapor de bromo tem cor castanho-amarelada. A uma temperatura de -7,25°C, o bromo solidifica, transformando-se em cristais castanho-avermelhados em forma de agulha com um brilho metálico fraco, que têm a aparência de iodo cristalino.

O bromo é bem solúvel em álcool, éter, hidrocarbonetos, clorofórmio e outros solventes orgânicos. O bromo é muito menos solúvel em água (3,5% a 20 ° C). O bromo é ligeiramente mais solúvel em ácidos clorídrico e bromo-hidrogénio, em soluções de KBr.

A solução aquosa de bromo tem cor amarela e é chamada "água de bromo". A água de bromo tem propriedades oxidantes bastante fortes. Curiosamente, a solução saturada de bromo em água não solidifica mesmo a 20 °C negativos.
No estado sólido, líquido e gasoso, o bromo existe sob a forma de moléculas de dois átomos Br2, a dissociação notável em átomos começa apenas a 800 °C, a dissociação ocorre sob a influência da luz. O bromo elementar é um forte agente oxidante, reage diretamente com quase todos os não-metais (exceto gases inertes, oxigénio, azoto e carbono) e com muitos metais, sendo estas reacções frequentemente acompanhadas de inflamação (por exemplo, com fósforo, antimónio, estanho).
Todos os métodos industriais de obtenção de bromo a partir de soluções salinas baseiam-se na sua deslocação com o cloro dos brometos:

MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.

Em laboratório, o bromo pode ser obtido por interação de brometos com um oxidante adequado em meio ácido. Os compostos de bromo mais disponíveis são os brometos de potássio e de sódio. O peróxido de hidrogénio, o permanganato de potássio, o bromato, o bicromato de potássio, o dióxido de manganês, o hipoclorito, o cloro e outras substâncias podem ser utilizados como oxidantes.

MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Para extrair o bromo da mistura resultante de brometo de sódio e bromato de sódio, esta é acidificada com ácido sulfúrico:

5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O

Dissolvemos 66 g de brometo de potássio em 300 ml de água e adicionamos 18 ml de ácido sulfúrico concentrado. De seguida, adicionamos gradualmente 17,5 g de bromato de potássio em pequenas porções. A solução torna-se amarela e depois vermelha. Após 10 minutos, aparecem na solução gotas de bromo em suspensão que se depositam no fundo. No final da reação, a camada de bromo pode ser separada com uma pipeta. O rendimento é de cerca de 16 ml.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4

Uma desvantagem óbvia do método acima é a utilização de bromato de potássio, que não pertence às substâncias facilmente disponíveis.
De seguida, apresenta-se outro método de produção de bromo, tão simplificado quanto possível.

25 g de brometo de sódio NaBr (cerca de 12 ml de volume) foram vertidos em 45 ml de ácido sulfúrico a 80% (o brometo não foi dissolvido). O líquido ficou branco.

(Inicialmente, íamos adicionar ácido sulfúrico concentrado a uma solução de brometo de sódio a 40-45%, mas decidimos simplificar o procedimento tanto quanto possível).

Em seguida, foram adicionados 15 ml de peridrol (<30% H2O2). A mistura foi agitada suavemente. Quando estava visivelmente aquecida, a agitação foi interrompida para evitar que o bromo entrasse em ebulição; a mistura foi arrefecida mergulhando-a em água fria. O bromo acumulou-se no fundo, com cristais de sal a flutuar sobre ele. Quando todo o sal se dissolveu, a mistura foi deixada durante mais 5 minutos. A mistura pode então ser arrefecida a 0-5°C para reduzir a solubilidade do bromo na água.
Obteve-se 6 ml de bromo (cerca de 18 g, rendimento de cerca de 90%).

2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O

O bromo pode ser separado numa ampola de decantação ou com uma pipeta. A substância resultante pode ainda ser seca com ácido sulfúrico concentrado e destilada.

Um frasco de vidro é suficiente para a reação, sendo conveniente fixar uma folha de plástico com um elástico e, depois de fazer um buraco, deitar o peridrol e mexer com um pau através dele.

Por vezes, mesmo o derrame sobre a água de bromo produz uma nuvem castanha cáustica. Tente verter diretamente sob a camada de água.

O bromo é quase insolúvel em água e já está bastante seco imediatamente após a sua receção.
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Observações:
Fontes diferentes apresentam valores ligeiramente diferentes para as constantes físico-químicas do bromo, o que aparentemente se deve a diferentes graus de pureza da substância.
A utilização de cloro e dos seus compostos é indesejável porque o cloro contamina o produto.
Pode ser utilizado eletrólito de bateria, evaporado até se tornar um vapor branco.
Se for necessário bromo exatamente seco (em sínteses em que a água é totalmente inaceitável), o bromo é seco por lavagem com ácido sulfúrico concentrado.
O bromo residual da água pode ser extraído com um solvente orgânico adequado (não reativo com o bromo e não miscível com a água).
Os drenos aquosos que contenham bromo dissolvido podem ser neutralizados com uma solução de tiossulfato de sódio ou sulfito de sódio.


Precauções de segurança
O vapor de bromo tem um odor pungente, é venenoso e altamente irritante para o trato respiratório. O contacto da pele com o bromo provoca feridas. O bromo deve ser manuseado sob correntes de ar, utilizando óculos de proteção e luvas.
De preferência, o bromo deve ser armazenado em frascos ou garrafas selados, caso contrário podem ocorrer problemas com o vapor de bromo. O armazenamento de bromo em casa é fortemente desaconselhado.
 

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