Бром является важным элементом и участвует во многих синтезах. В некоторых странах продажа брома контролируется, и купить его проблематично и рискованно. В этой статье мы рассмотрим варианты получения элементарного брома из его соединений.
БРОМИН (Bromum, Br) - элемент 17-й группы (VIIa) периодической системы, атомный номер 35, относительная атомная масса 79,904. Природный бром состоит из двух стабильных изотопов: 79Br (50,69 ат.%) и 81Br (49,31 ат.%), всего известно 28 изотопов с массовыми числами от 67 до 94. В химических соединениях бром имеет степени окисления от -1 до +7, в природе он встречается только в степени окисления -1.
Бром - единственная неметаллическая жидкость при комнатной температуре. Элементарный бром представляет собой тяжелую красновато-коричневую вонючую жидкость (плотность при 20°C - 3,1 г/см3, температура кипения +59,82°C), пары брома имеют желто-коричневый цвет. При температуре -7,25°C бром застывает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском, по внешнему виду напоминающие кристаллический йод.
Бром хорошо растворим в спирте, эфире, углеводородах, хлороформе и других органических растворителях. В воде бром растворим значительно хуже (3,5% при 20°С). Несколько лучше бром растворим в соляной и бромистоводородной кислотах, в растворах KBr.
Водный раствор брома имеет желтый цвет и называется "бромной водой". Бромная вода обладает довольно сильными окислительными свойствами. Интересно, что насыщенный раствор брома в воде не застывает даже при температуре минус 20 °C.
В твердом, жидком и газообразном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул Br2, заметная диссоциация на атомы начинается только при 800 °C, диссоциация происходит под действием света. Элементарный бром - сильный окислитель, он вступает в прямые реакции почти со всеми неметаллами (кроме инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами, причем эти реакции часто сопровождаются воспалением (например, с фосфором, сурьмой, оловом).
Все промышленные методы получения брома из солевых растворов основаны на его вытеснении хлором из бромидов:
В лабораторных условиях бром можно получить взаимодействием бромидов с подходящим окислителем в кислой среде. Наиболее доступными соединениями брома являются бромиды калия и натрия. В качестве окислителей можно использовать перекись водорода, перманганат калия, бромат, бихромат калия, диоксид марганца, гипохлорит, хлор и другие вещества.
Растворим 66 г бромида калия в 300 мл воды и добавим 18 мл концентрированной серной кислоты. Затем постепенно добавьте 17,5 г бромата калия небольшими порциями. Раствор становится желтым, затем красным. Через 10 минут в растворе появляются взвешенные капли брома, которые оседают на дно. В конце реакции бромный слой можно отделить пипеткой. Выход составляет примерно 16 мл.
Очевидным недостатком вышеописанного метода является использование бромата калия, который не относится к легкодоступным веществам.
Ниже приведен другой способ получения брома, максимально упрощенный.
25 г бромида натрия NaBr (около 12 мл по объему) прилили к 45 мл 80 %-ной серной кислоты (бромид не растворялся). Жидкость стала белой.
(Первоначально мы собирались добавить концентрированную серную кислоту к 40-45%-ному раствору бромида натрия, но решили максимально упростить процедуру).
Затем добавили 15 мл пергидроля (<30% H2O2). Смесь осторожно перемешивали. Когда смесь заметно нагрелась, перемешивание прекратили, чтобы предотвратить кипение брома; смесь охладили, опустив ее в холодную воду. Бром скапливался на дне, над ним плавали кристаллы соли. Когда вся соль растворилась, смесь оставили еще на 5 минут. Затем смесь можно охладить до 0-5°C, чтобы уменьшить растворимость брома в воде.
Было получено 6 мл брома (около 18 г, выход около 90%).
Бром можно отделить в делительной воронке или с помощью пипетки. Полученное вещество можно дополнительно высушить концентрированной серной кислотой и перегнать.
Для реакции достаточно стеклянной банки, удобно закрепить на ней резинкой полиэтиленовую пленку и, проделав отверстие, влить через него пергидроль и перемешать палочкой.
Даже при переливании бромной воды иногда образуется едкое коричневое облако. Старайтесь наливать прямо под слой воды.
Бром почти не растворяется в воде и уже сразу после получения становится довольно сухим.
_____________________________
Комментарии:
В разных источниках приводятся несколько отличающиеся значения физико-химических констант брома, что, по-видимому, связано с разной степенью чистоты вещества.
Использование хлора и его соединений нежелательно, поскольку хлор загрязняет продукт.
Можно использовать аккумуляторный электролит, выпаренный до белого пара.
Если требуется абсолютно сухой бром (в синтезах, где вода совершенно неприемлема), бром высушивают промывкой концентрированной серной кислотой.
Остаточный бром из воды можно экстрагировать подходящим (не реагирующим с бромом и несмешивающимся с водой) органическим растворителем.
Водные стоки, содержащие растворенный бром, могут быть нейтрализованы раствором тиосульфата натрия или сульфита натрия.
Бром предпочтительно хранить в герметичных флаконах или колбах, иначе могут возникнуть проблемы с выделением паров брома. Хранить бром в домашних условиях категорически не рекомендуется.
БРОМИН (Bromum, Br) - элемент 17-й группы (VIIa) периодической системы, атомный номер 35, относительная атомная масса 79,904. Природный бром состоит из двух стабильных изотопов: 79Br (50,69 ат.%) и 81Br (49,31 ат.%), всего известно 28 изотопов с массовыми числами от 67 до 94. В химических соединениях бром имеет степени окисления от -1 до +7, в природе он встречается только в степени окисления -1.
Бром - единственная неметаллическая жидкость при комнатной температуре. Элементарный бром представляет собой тяжелую красновато-коричневую вонючую жидкость (плотность при 20°C - 3,1 г/см3, температура кипения +59,82°C), пары брома имеют желто-коричневый цвет. При температуре -7,25°C бром застывает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском, по внешнему виду напоминающие кристаллический йод.
Бром хорошо растворим в спирте, эфире, углеводородах, хлороформе и других органических растворителях. В воде бром растворим значительно хуже (3,5% при 20°С). Несколько лучше бром растворим в соляной и бромистоводородной кислотах, в растворах KBr.
Водный раствор брома имеет желтый цвет и называется "бромной водой". Бромная вода обладает довольно сильными окислительными свойствами. Интересно, что насыщенный раствор брома в воде не застывает даже при температуре минус 20 °C.
В твердом, жидком и газообразном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул Br2, заметная диссоциация на атомы начинается только при 800 °C, диссоциация происходит под действием света. Элементарный бром - сильный окислитель, он вступает в прямые реакции почти со всеми неметаллами (кроме инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами, причем эти реакции часто сопровождаются воспалением (например, с фосфором, сурьмой, оловом).
Все промышленные методы получения брома из солевых растворов основаны на его вытеснении хлором из бромидов:
MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2.
В лабораторных условиях бром можно получить взаимодействием бромидов с подходящим окислителем в кислой среде. Наиболее доступными соединениями брома являются бромиды калия и натрия. В качестве окислителей можно использовать перекись водорода, перманганат калия, бромат, бихромат калия, диоксид марганца, гипохлорит, хлор и другие вещества.
MnO2 + 2H2SO4 + 2NaBr = Br2 + MnSO4 + Na2SO4
Чтобы извлечь бром из полученной смеси бромида и бромата натрия, ее подкисляют серной кислотой:5NaBr + NaBrO3 + 3H2SO4 = 3Na2SO4 + 3Br2 + 3H2O
Растворим 66 г бромида калия в 300 мл воды и добавим 18 мл концентрированной серной кислоты. Затем постепенно добавьте 17,5 г бромата калия небольшими порциями. Раствор становится желтым, затем красным. Через 10 минут в растворе появляются взвешенные капли брома, которые оседают на дно. В конце реакции бромный слой можно отделить пипеткой. Выход составляет примерно 16 мл.
KBrO3 + 5KBr + 3H2SO4 = 3Br2 + 3H2O + 3K2SO4
Очевидным недостатком вышеописанного метода является использование бромата калия, который не относится к легкодоступным веществам.
Ниже приведен другой способ получения брома, максимально упрощенный.
25 г бромида натрия NaBr (около 12 мл по объему) прилили к 45 мл 80 %-ной серной кислоты (бромид не растворялся). Жидкость стала белой.
(Первоначально мы собирались добавить концентрированную серную кислоту к 40-45%-ному раствору бромида натрия, но решили максимально упростить процедуру).
Затем добавили 15 мл пергидроля (<30% H2O2). Смесь осторожно перемешивали. Когда смесь заметно нагрелась, перемешивание прекратили, чтобы предотвратить кипение брома; смесь охладили, опустив ее в холодную воду. Бром скапливался на дне, над ним плавали кристаллы соли. Когда вся соль растворилась, смесь оставили еще на 5 минут. Затем смесь можно охладить до 0-5°C, чтобы уменьшить растворимость брома в воде.
Было получено 6 мл брома (около 18 г, выход около 90%).
2NaBr + H2SO4 + H2O2 → Br2 + Na2SO4 + 2H2O
Бром можно отделить в делительной воронке или с помощью пипетки. Полученное вещество можно дополнительно высушить концентрированной серной кислотой и перегнать.
Для реакции достаточно стеклянной банки, удобно закрепить на ней резинкой полиэтиленовую пленку и, проделав отверстие, влить через него пергидроль и перемешать палочкой.
Даже при переливании бромной воды иногда образуется едкое коричневое облако. Старайтесь наливать прямо под слой воды.
Бром почти не растворяется в воде и уже сразу после получения становится довольно сухим.
Комментарии:
В разных источниках приводятся несколько отличающиеся значения физико-химических констант брома, что, по-видимому, связано с разной степенью чистоты вещества.
Использование хлора и его соединений нежелательно, поскольку хлор загрязняет продукт.
Можно использовать аккумуляторный электролит, выпаренный до белого пара.
Если требуется абсолютно сухой бром (в синтезах, где вода совершенно неприемлема), бром высушивают промывкой концентрированной серной кислотой.
Остаточный бром из воды можно экстрагировать подходящим (не реагирующим с бромом и несмешивающимся с водой) органическим растворителем.
Водные стоки, содержащие растворенный бром, могут быть нейтрализованы раствором тиосульфата натрия или сульфита натрия.
Меры предосторожности
Пары брома имеют резкий запах, ядовиты и сильно раздражают дыхательные пути. Контакт с бромом на коже вызывает язвы. Работать с бромом следует на сквозняке, в защитных очках и перчатках.Бром предпочтительно хранить в герметичных флаконах или колбах, иначе могут возникнуть проблемы с выделением паров брома. Хранить бром в домашних условиях категорически не рекомендуется.
Attachments
Last edited by a moderator: