Need, mis moodustavad sooli, osa 4 Broom

Teine halogeenide perekonna element on broom. See asub kloori ja joodi vahel (moodustades koos halogeenide alamperekonna) ja selle omadused on keskmised võrreldes rühma üla- ja alaosa naabritega. Kuid igaüks, kes arvab, et see on ebahuvitav element, eksib.

Näiteks broom on ainuke vedelik mittemetallide seas ja ka selle värvus jääb elementide maailmas ainulaadseks. Peamine on aga see, et sellega saab kodus huvitavaid katseid teha.

- Midagi lõhnab siin halvasti! -

...... hüüatas prantsuse keemik Joseph Gay-Lussackui ta 1826. aasta suvel kontrollis Prantsuse Akadeemia nimel aruannet uue elemendi avastamise kohta. Selle autor oli laiemalt tundmatu Antoine Balar. Aasta varem oli see 23-aastane apteeker uurinud võimalust valmistada joodi mereveest kivisoola kristalliseerumisel järele jäänud pruulimislahustest (see on meetod, mida kasutatakse soola valmistamiseks soojas kliimas, näiteks Prantsusmaa Vahemere rannikul). Kloor mullitas läbi lahuse, tõrjudes soolast välja joodi. Ta sai elemendi kätte, kuid märkas midagi muud – tugeva lõhnaga kollaka vedeliku kilet. Ta eraldas selle ja seejärel ühendas selle. Jääk osutus erinevalt ühestki teadaolevast ainest tumepruuniks vedelikuks. Balari testitulemused näitasid, et tegemist on uue elemendiga. Seetõttu saatis ta Prantsuse Akadeemiale ettekande ja jäi ootama selle otsust. Pärast Balari avastuse kinnitamist pakuti elemendile nime. broom, mis on tuletatud kreeka keelest bromos, st. hais, sest broomi lõhn ei ole meeldiv (1).

Hoiatus! Halb lõhn pole broomi ainus puudus. See element on sama kahjulik kui kõrgemad halogeenid ja jätab nahale sattudes raskesti paranevaid haavu. Seetõttu ei tohi broomi mitte mingil juhul hankida puhtal kujul ja vältida selle lahuse lõhna sissehingamist.

merevee element

Merevesi sisaldab peaaegu kogu maakeral leiduvat broomi. Kokkupuude klooriga põhjustab broomi eraldumist, mis lendub koos vee puhumiseks kasutatava õhuga. Vastuvõtjas broom kondenseeritakse ja seejärel puhastatakse destilleerimisega. Odavama konkurentsi ja väiksema reaktsioonivõime tõttu kasutatakse broomi vaid vajaduse korral. Paljud kasutusalad on kadunud, näiteks hõbebromiid fotograafias, pliisisaldusega bensiini lisandid ja haloonkustutusained. Broom on broom-tsinkpatareide koostisosa ja selle ühendeid kasutatakse ravimitena, värvainetena, plasti süttivust vähendavate lisaainetena ja taimekaitsevahenditena.

Keemiliselt ei erine broom teistest halogeenidest: see moodustab tugeva vesinikbromiidhappe HBr, soolad broomianiooniga ning mõned hapnikhapped ja nende soolad.

Broomi analüütik

Bromiidanioonile iseloomulikud reaktsioonid on sarnased kloriididega läbiviidud katsetega. Pärast hõbenitraadi AgNO lahuse lisamist₃ sadeneb vähelahustuv AgBr sade, mis tumeneb valguse käes fotokeemilise lagunemise tõttu. Sade on kollaka värvusega (erinevalt valgest AgCl-st ja kollasest AgI-st) ning lahustub halvasti, kui lisatakse NH-ammooniumilahust._3aq (mis eristab seda AgCl-st, mis on nendes tingimustes hästi lahustuv) (2). 

2. Hõbehalogeniidide värvide võrdlus – allpool on näha nende lagunemine pärast valgusega kokkupuudet.

Lihtsaim viis bromiide ​​tuvastada on need oksüdeerida ja määrata vaba broomi olemasolu. Testi jaoks vajate: kaaliumbromiidi KBr, kaaliumpermanganaati KMnO₄, väävelhappe lahus (VI) H₂SO₄ ja orgaaniline lahusti (nt värvi vedeldi). Valage katseklaasi väike kogus KBr ja KMnO lahuseid.₄ja siis paar tilka hapet. Sisu muutub koheselt kollakaks (algselt oli lisatud kaaliumpermanganaadist lilla):

2 kmno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 tuhat.₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂Teave serveerimise lisamise kohta

3. Vesikihist (alumine) ekstraheeritud broom värvib orgaanilise lahusti kihi punakaspruuniks (ülemine).

lahusti ja raputage viaali sisu segamiseks. Pärast mahakoorumist näete, et orgaaniline kiht on omandanud pruunikaspunase värvuse. Broom lahustub paremini mittepolaarsetes vedelikes ja läheb veest lahustiks. Täheldatud nähtus kaevandamine (3). 

Broomivesi kodus

broomivesi on vesilahus, mis saadakse tööstuslikult broomi lahustamisel vees (umbes 3,6 g broomi 100 g vee kohta). See on reagent, mida kasutatakse nõrga oksüdeeriva ainena ja orgaaniliste ühendite küllastumata olemuse tuvastamiseks. Vaba broom on aga ohtlik aine ja pealegi on broomivesi ebastabiilne (broom aurustub lahusest ja reageerib veega). Seetõttu on kõige parem leida sellele väike lahendus ja kasutada seda kohe katseteks.

Olete juba õppinud esimest bromiidide tuvastamise meetodit: oksüdatsiooni, mis viib vaba broomi moodustumiseni. Seekord lisage kolvis olevale kaaliumbromiidi lahusele KBr paar tilka H.₂SO₄ ja osa vesinikperoksiidist (3% H₂O₂ kasutatakse desinfektsioonivahendina). Mõne aja pärast muutub segu kollakaks:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

Sel viisil saadud broomivesi on saastunud, kuid murettekitav on ainult X.₂O₂. Seetõttu tuleb see eemaldada mangaandioksiidiga MnO.₂mis lagundab liigse vesinikperoksiidi. Lihtsaim viis ühendit saada on ühekordsetest rakkudest (tähisega R03, R06), kus see on tsinktopsi täitva tumeda massina. Asetage näpuotsaga massi kolbi ja pärast reaktsiooni kallake supernatant ära ja reaktiiv ongi valmis.

Teine meetod on KBr vesilahuse elektrolüüs. Suhteliselt puhta broomilahuse saamiseks on vaja ehitada diafragma elektrolüsaator, s.o. lihtsalt jagage keeduklaas sobiva papitükiga (nii vähendate reaktsiooniproduktide segunemist elektroodidel). Positiivse elektroodina kasutatakse grafiitpulka, mis on võetud ülalmainitud ühekordsest elemendist 3, ja tavalist naela negatiivse elektroodina. Toiteallikaks on 4,5 V mündipatarei. Valage keeduklaasi KBr lahus, sisestage elektroodid koos kinnitatud juhtmetega ja ühendage aku juhtmetega. Positiivse elektroodi lähedal muutub lahus kollaseks (see on teie broomivesi) ja negatiivse elektroodi juurde tekivad vesinikumullid (4). Klaasi kohal on tugev broomi lõhn. Tõmmake lahus süstla või pipetiga.

4. Vasakul omatehtud diafragma rakk ja sama rakk broomivee tootmisel (paremal). Reaktiiv koguneb positiivse elektroodi ümber; negatiivsel elektroodil on nähtavad vesinikumullid.

Broomivett võid lühikest aega säilitada tihedalt suletud anumas, valguse eest kaitstult jahedas kohas, kuid parem on kohe proovida. Kui tegite tärklise joodi pabereid tsükli teisest osast pärit retsepti järgi, siis pange paberile tilk broomivett. Kohe ilmub tume laik, mis annab märku vaba joodi moodustumisest:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Nii nagu broomi saadakse mereveest, asendades selle bromiididest tugevama oksüdeeriva ainega (), tõrjub broom välja joodi nõrgemalt kui jodiididest (loomulikult tõrjub välja ka kloor joodi).

Kui teil pole tärklist joodipaberit, valage katseklaasi kaaliumjodiidi lahus ja lisage paar tilka broomivett. Lahus tumeneb ja tärkliseindikaatori (kartulijahu suspensioon vees) lisamisel muutub see tumesiniseks - tulemus näitab vaba joodi ilmumist (5). 

5. Broomi tuvastamine. Ülal - tärklise joodi paber, all - kaaliumjodiidi lahus tärkliseindikaatoriga (vasakul - reaktsiooni reaktiivid, paremal - lahuste segamise tulemus).

Kaks köögikatsetust.

Paljudest broomveega tehtud katsetest pakun välja kaks, mille jaoks vajate köögist pärit reaktiive. Esimesel juhul võtke välja pudel rapsiõli,

7. Broomivee reaktsioon taimeõliga. Ülemine õlikiht on nähtav (vasakul) ja alumine veekiht on enne reaktsiooni broomiga määrdunud (vasakul). Pärast reaktsiooni (paremal) muutus veekiht värvituks.

päevalille- või oliiviõli. Valage broomiveega katseklaasi väike kogus taimeõli ja loksutage sisu, et reaktiivid seguneksid hästi. Kui labiilne emulsioon laguneb, on õli ülaosas (vähem tihe kui vesi) ja broomivesi põhjas. Veekiht on aga kaotanud kollaka värvuse. See efekt "keelab" vesilahuse ja kasutab seda reaktsiooniks õli komponentidega (6). 

Taimeõli sisaldab küllalt palju küllastumata rasvhappeid (ühendades glütseriiniga rasvade moodustamiseks). Broomi aatomid on nende hapete molekulides seotud kaksiksidemetega, moodustades vastavad broomi derivaadid. Broomivee värvuse muutus näitab, et uuritavas proovis on küllastumata orgaanilisi ühendeid, s.t. ühendid, millel on süsinikuaatomite vahel kaksiks- või kolmiksidemed (7). 

Teiseks köögikatseks valmistage söögisoodat, st naatriumvesinikkarbonaati, NaHCO.₃, ja kaks suhkrut – glükoos ja fruktoos. Soodat ja glükoosi saab osta toidupoest ning fruktoosi diabeedikioskist või tervisetoidupoest. Glükoos ja fruktoos moodustavad sahharoosi, mis on tavaline suhkur. Lisaks on need omadustelt väga sarnased ja neil on sama koguvalem ning kui sellest ei piisanud, lähevad nad kergesti üksteisesse. Tõsi, nende vahel on erinevusi: fruktoos on glükoosist magusam ja lahuses pöörab valguse tasandit teises suunas. Kuid tuvastamiseks kasutate keemilise struktuuri erinevust: glükoos on aldehüüd ja fruktoos on ketoon.

7. Broomi lisamise reaktsioon sidumisele

Võib-olla mäletate, et redutseerivad suhkrud tuvastatakse Trommeri ja Tollensi testide abil. Tellise Cu ladestu välisvaade₂O (esimesel katsel) või hõbedane peegel (teisel katsel) näitab redutseerivate ühendite, näiteks aldehüüdide olemasolu.

Kuid need katsed ei erista glükoosaldehüüdi ja fruktoosketooni, kuna fruktoos muudab reaktsioonikeskkonnas kiiresti oma struktuuri, muutudes glükoosiks. Vaja on vedelamat reaktiivi.

Halogeenid nagu 

On olemas rühm keemilisi ühendeid, mis on omadustelt sarnased sarnaste ühenditega. Need moodustavad happeid üldvalemiga HX ja sooli mononegatiivsete X- anioonidega ning need happed ei moodustu oksiididest. Selliste pseudohalogeenide näideteks on mürgine vesiniktsüaniidhape HCN ja kahjutu tiotsüanaat HSCN. Mõned neist moodustavad isegi kaheaatomilisi molekule, näiteks tsüaniid (CN).₂.

Siin tuleb mängu broomivesi. Valmistage lahused: glükoos, millele on lisatud NaHCO₃ ja fruktoosi, lisaks söögisoodat. Valage valmistatud glükoosilahus ühte katseklaasi broomiveega ja fruktoosilahus teise, samuti broomiveega. Erinevus on selgelt nähtav: broomivesi muutus glükoosilahuse toimel värvituks ja fruktoos ei põhjustanud mingeid muutusi. Neid kahte suhkrut saab eristada ainult nõrgalt aluselises keskkonnas (naatriumvesinikkarbonaadiga) ja nõrga oksüdeeriva ainega, st broomvees. Tugevalt leeliselise lahuse kasutamine (vajalik Trommeri ja Tollensi testide jaoks) põhjustab ühe suhkru kiire muutumise teiseks ja broomivee värvuse muutumist ka fruktoosi toimel. Kui soovite teada, korrake testi, kasutades söögisooda asemel naatriumhüdroksiidi.