BROMÍN: HISTÓRIA, ŠTRUKTÚRA, ELEKTRÓNOVÁ KONFIGURÁCIA, VLASTNOSTI, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Brómu je nekovový prvok patriaci do skupiny halogénov, skupiny 17 (VIIA) periodickej tabuľky prvkov. Jeho chemická značka je Br. Zdá sa, ako diatomic molekuly, ktorých atómy sú spojené kovalentnou väzbou, čo je dôvod, prečo je priradený molekulárny vzorec Br ₂ .

Na rozdiel od fluóru a chlóru, bróm v terestriálnych podmienkach nie je plyn, ale červenkasto-hnedá kvapalina (obrázok nižšie). Je to dym a spolu s ortuťou sú to jediné tekuté prvky. Pod ňou môže jód, aj keď zosilňuje svoju farbu a zmení farbu na fialovú, kryštalizovať na prchavú pevnú látku.

Injekčná liekovka s čistým kvapalným brómom. Zdroj: Hi-Res obrázky chemických prvkov

Bromín objavil nezávisle v roku 1825 Carl Löwig, ktorý študoval pod vedením nemeckého chemika Leopolda Gmelina; av roku 1826 francúzsky chemik Antoine-Jérome Balard. Publikácii Balardových experimentálnych výsledkov však predchádzalo Löwigovo.

Bróm je 62. najhojnejším prvkom na Zemi, ktorý je distribuovaný v nízkych koncentráciách v celej zemskej kôre. Priemerná koncentrácia v mori je 65 ppm. Ľudské telo obsahuje 0,0004% brómu, jeho funkcia nie je definitívne známa.

Tento prvok sa komerčne využíva v soľankách alebo na miestach, ktoré sú kvôli osobitným podmienkam miesta s vysokou koncentráciou solí; napríklad Mŕtve more, do ktorého sa zbiehajú vody susedných území, nasýtené soľami.

Je to žieravý prvok schopný napadnúť kovy, ako je platina a paládium. Bróm, ktorý sa rozpustí vo vode, môže tiež pôsobiť korozívne na ľudské tkanivá, čo zhoršuje situáciu, pretože sa môže vytvárať kyselina bromovodíková. Pokiaľ ide o jeho toxicitu, môže spôsobiť značné poškodenie orgánov, napríklad pečene, obličiek, pľúc a žalúdka.

Bróm je v atmosfére veľmi škodlivý a je 40 až 100-krát deštruktívnejší pre ozónovú vrstvu ako chlór. Polovica straty ozónovej vrstvy v Antarktíde je spôsobená reakciami súvisiacimi s brómmetyl, zlúčeninou používanou ako fumigant.

Má mnoho použití, napríklad: spomaľovač horenia, bieliaci prostriedok, povrchový dezinfekčný prostriedok, aditívum do paliva, medziprodukt pri výrobe sedatív, pri výrobe organických chemikálií atď.

histórie

Práca Carla Löwiga

Bromín objavil nezávisle a takmer súčasne Carl Jacob Löwig, nemecký chemik v roku 1825, a Antoine Balard, francúzsky chemik v roku 1826.

Carl Löwig, žiak nemeckého chemika Leopolda Gmelina, zhromaždil vodu z prameňa v Bad Kreuznachu a pridal do nej chlór; Po pridaní éteru sa kvapalná zmes miešala.

Potom bol éter oddestilovaný a odparený. V dôsledku toho získal červenkasto hnedú látku, ktorou bol bróm.

Práca Antoina Balarda

Balard naopak použil popol z hnedých rias známych ako fucus a zmiešal ich so soľankou extrahovanou z Montpellierových soľných bytov. Preto vydal bróm, uvádzaním chlóru do vodného materiálu podrobená extrakcii, v ktorom je bromid horečnatý, MgBr ₂ bol prítomný, .

Následne bol materiál destilovaný v prítomnosti oxidu manganičitého a kyseliny sírovej za vzniku červených pár, ktoré kondenzovali do tmavej kvapaliny. Balard si myslel, že je to nový prvok a nazval ho vraždou, odvodený z latinského slova muria, s ktorým bola označená soľanka.

Bolo hlásené, že Balard zmenil meno z vraždy na brôme na návrh Anglady alebo Gay-Lussac, na základe skutočnosti, že brôme znamená faul, ktorý definuje vôňu objaveného prvku.

Výsledky publikoval Belard v publikácii Annales of Chemie and Physique, predtým ako Löwig uverejnil jeho výsledky.

Až od roku 1858 bolo možné vyrábať bróm vo významných množstvách; V roku, keď sa objavili a využili ložiská soli Stassfurt, sa získal bróm ako vedľajší produkt potaše.

Štruktúra a elektrónová konfigurácia brómu

molekula

Molekula Br2. Zdroj: Benjah-bmm27.

Obrázok vyššie ukazuje brómu molekula, Br ₂ , s kompaktnou plniacou vzoru. V skutočnosti existuje jedna kovalentná väzba medzi dvoma atómami brómu, Br-Br.

Keďže je to homogénna a diatomická molekula, nemá stály dipólový okamih a môže interagovať s ostatnými rovnakými typmi iba pomocou londýnskych disperzných síl.

To je dôvod, prečo jej načervenalá tekutina horí; v Br ₂ molekuly , aj keď pomerne ťažké, ich medzimolekulárne sily držať je voľne k sebe.

Bróm je menej elektronegatívny ako chlór, a preto má menej príťažlivý účinok na elektróny vo valenčných škrupinách. Výsledkom je, že na cestovanie s vyššou úrovňou energie vyžaduje menej energie, absorbuje zelené fotóny a odráža červenkastú farbu.

kryštály

Štruktúra brómových kryštálov. Zdroj: Ben Mills.

V plynnej fáze, Br ₂ molekuly podstatne oddelené, kým nie sú žiadne účinné interakcie medzi nimi. Pod teplotou topenia však môže bróm zamrznúť do červenkastých ortorombických kryštálov (horný obrázok).

Všimnite si, že Br ₂ molekuly sú usporiadané riadnym spôsobom, že vyzerajú ako "brómu červami." Tu a pri týchto teplotách (T <-7,2 ° C) sú disperzné sily postačujúce na to, aby vibrácie molekúl nekryštalizovali kryštál okamžite; ale napriek tomu bude niekoľko z nich neustále sublimovať.

Valenčná vrstva a oxidačné stavy

Elektrónová konfigurácia brómu je:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Byť 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ svojím valenčným obalom (hoci orbitál 3d ¹⁰ nehrá pri svojich chemických reakciách vedúcu úlohu). Elektróny na obežných dráhach 4s a 4p sú najvzdialenejšie, celkom 7, len jeden elektrón od dokončenia valenčného oktetu.

Z tejto konfigurácie možno odvodiť možné oxidačné stavy pre bróm: -1, ak získa elektrón, ktorý je izoelektronický pre kryptón; 1, pričom 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 a +5, stráca všetky elektróny z 4P orbitálnej (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); a 7, takže žiadne elektróny v 4s orbitálnych (3d ¹⁰ 4S ⁰ 4p ⁰ ).

vlastnosti

Fyzický vzhľad

Tmavo červenohnedá dymová tekutina. V prírode sa vyskytuje ako diatomická molekula, pričom atómy sú spojené kovalentnou väzbou. Bróm je hustejšia ako voda a v nej klesá.

Atómová hmotnosť

79,904 g / mol.

Atómové číslo

35.

vône

Štipľavý, dusivý a dráždivý dym.

Bod topenia

-7,2 ° C.

Bod varu

58,8 ° C

Hustota (Br

3,1028 g / cm ³

Rozpustnosť vo vode

33,6 g / l pri 25 ° C Rozpustnosť brómu vo vode je nízka a má tendenciu sa zvyšovať so znižujúcou sa teplotou; podobné správanie ako pri iných plynoch.

rozpustnosť

Voľne rozpustný v alkohole, éteri, chloroforme, tetrachlórmetáne, sírouhlíku a koncentrovanej kyseline chlorovodíkovej. Rozpustný v nepolárnych a niektorých polárnych rozpúšťadlách, ako je alkohol, kyselina sírová a v mnohých halogénovaných rozpúšťadlách.

Trojitý bod

265,9 K pri 5,8 kPa.

Kritický bod

588 K pri 10,34 MPa.

Teplo fúzie (Br

10,571 kJ / mol.

Odparovacie teplo (Br

29,96 kJ / mol.

Molárna tepelná kapacita (Br

75,69 kJ / mol.

Tlak vodnej pary

Pri teplote 270 K, 10 kPa.

Teplota samovznietenia

Nie je horľavý.

bod zapálenia

113 ° C

Skladovacia teplota

Od 2 do 8 ° C.

Povrchové napätie

40,9 mN / m pri 25 ° C

Prahová hodnota zápachu

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Index lomu (ηD)

1,6083 pri 20 ° C a 1,6478 pri 25 ° C.

electronegativity

2,96 na Paulingovej stupnici.

Ionizačná energia

- Prvá úroveň: 1 139,9 kJ / mol.

- druhá úroveň: 2 103 kJ / mol.

- Tretia úroveň: 3 370 kJ / mol.

Atómové rádio

120 pm.

Kovalentný polomer

120,3 pm.

Rádio Van der Waals

185 hodín.

reaktivita

Je menej reaktívny ako chlór, ale reaktívnejší ako jód. Je okysličovadlo menej silné ako chlór a silnejšie ako jód. Je to tiež slabšie redukčné činidlo ako jód, ale silnejšie ako chlór.

Para chlóru je vysoko korozívna pre mnohé materiály a ľudské tkanivá. Napadá mnoho kovových prvkov, vrátane platiny a paládia; ale nenapáda olovo, nikel, horčík, železo, zinok a pri teplote pod 300 ° C ani sodík.

Bróm vo vode prechádza zmenou a premení sa na bromid. To môže tiež existovať ako bromičnanu (Bro ₃ ^- ), v závislosti od hodnoty pH kvapaliny.

Vďaka svojmu oxidačnému účinku môže bróm indukovať uvoľňovanie voľných kyslíkových radikálov. Sú to silné oxidanty a môžu spôsobiť poškodenie tkaniva. Bróm sa tiež môže spontánne vznietiť, keď sa kombinuje s draslíkom, fosforom alebo cínom.

aplikácia

Prísada do benzínu

Etyléndibromid sa použil na odstránenie potenciálnych usadenín olova z automobilových motorov. Po spálení benzínu, ktorý používal olovo ako prísadu, sa bróm v kombinácii s olovom vytvoril bromid olovnatý, prchavý plyn, ktorý sa vytlačil cez koncovú trubicu.

Aj keď bróm odstránil olovo z benzínu, jeho deštruktívny účinok na ozónovú vrstvu bol veľmi silný, a preto bol na túto aplikáciu vyradený.

pesticídy

Ako pesticíd sa použil metylén alebo brómmetylbromid na čistenie pôdy, najmä na odstránenie parazitických hlíst, ako je napríklad háďatka.

Použitie väčšiny zlúčenín obsahujúcich bróm však bolo vyradené z dôvodu ich deštruktívneho pôsobenia na ozónovú vrstvu.

Regulácia emisií ortuti

Bróm sa v niektorých rastlinách používa na zníženie emisií ortuti, veľmi toxického kovu.

fotografovanie

Bromid strieborný sa okrem jodidu strieborného a chloridu strieborného používa ako zlúčenina citlivá na svetlo vo fotografických emulziách.

Liečebné účinky

V 19. a začiatkom 20. storočia sa ako všeobecné sedatíva používali bromid draselný, ako aj bromid lítny. Bromidy vo forme jednoduchých solí sa v niektorých krajinách stále používajú ako antikonvulzíva.

FDA Spojených štátov však dnes neschvaľuje použitie brómu na liečenie žiadnej choroby.

Spomaľovač horenia

Bróm sa plameňmi transformuje na kyselinu bromovodíkovú, ktorá narúša oxidačnú reakciu, ktorá sa vyskytuje pri požiari a spôsobuje jej vyhynutie. Na výrobu živíc spomaľujúcich horenie sa používajú polyméry obsahujúce bróm.

Potravinárska prídavná látka

Na zlepšenie varenia sa do múky pridali stopy bromičnanu draselného.

Činidlá a chemické medziprodukty

Ako redukčné činidlo a katalyzátor pre organické reakcie sa používa bromovodík. Bróm sa používa ako chemický medziprodukt pri výrobe liečiv, hydraulických kvapalín, chladiacich činidiel, odvlhčovačov a v prípravkoch na úpravu vlasov.

Používa sa tiež na výrobu vrtných tekutín, produktov na dezinfekciu vody, bieliacich prostriedkov, povrchových dezinfekčných prostriedkov, farbív, palivových prísad atď.

Biologické pôsobenie

Štúdia uskutočnená v roku 2014 naznačuje, že bróm je nevyhnutným kofaktorom pre biosyntézu kolagénu IV, vďaka ktorému je bróm nevyhnutným prvkom pre vývoj živočíšnych tkanív. Neexistujú však informácie o dôsledkoch deficitu prvku.

Kde sa to nachádza

Bróm sa komerčne extrahuje z hlbokých soľných mín a soľných jám nachádzajúcich sa v štáte Arkansas a vo Veľkom slanom jazere v Utahu v USA. Táto posledná soľanka má koncentráciu brómu 0,5%.

Na extrakciu brómu sa do soľanky pridá horúci plynný chlór, aby sa oxidovali bromidové ióny v roztoku, pričom sa zachytáva elementárny bróm.

Mŕtve more na hranici medzi Jordánskom a Izraelom je uzavreté more, ktoré je pod hladinou mora, vďaka čomu má veľmi vysokú koncentráciu solí.

Brom a potaš sa tu získavajú komerčne odparovaním vysoko slanej vody z Mŕtveho mora. V tomto mori môže koncentrácia brómu dosiahnuť 5 g / l.

Nachádza sa tiež vo vysokých koncentráciách v niektorých horúcich prameňoch. Napríklad brominit je minerál bromidu strieborného nachádzajúci sa v Bolívii a Mexiku.

riziká

Bróm v tekutom stave je leptavý pre ľudské tkanivá. Najväčšie nebezpečenstvo pre človeka však predstavuje brómové výpary a ich vdýchnutie.

Dýchanie v prostredí s koncentráciou brómu 11–23 mg / m ³ spôsobuje vážne otrasy. Koncentrácia 30-60 mg / m ³ , je veľmi škodlivé. Medzitým môže byť koncentrácia 200 mg fatálna.

Referencie

1. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. (Štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
2. Národné centrum pre biotechnologické informácie. (2019). Bróm. PubChem Database. CID = 23968. Získané z: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Ross Rachel. (8. februára 2017). Fakty o brómu. Získané z: livesscience.com
4. Wikipedia. (2019). Borax. Obnovené z: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Bróm. Obnovené z: lenntech.com