BROM: ZGODOVINA, ZGRADBA, KONFIGURACIJA ELEKTRONOV, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA

Broma je nekovinski element, ki spada v skupino halogenov, skupine 17 (VIIA) z periodnega sistema. Njegov kemični simbol je Br. Pojavlja se kot diatomska molekula, katere atomi so povezani s kovalentno vezjo, zato ji je dodeljena molekulska formula Br ₂ .

Za razliko od fluora in klora brom v kopenskih razmerah ni plin, temveč rdečkasto rjava tekočina (slika spodaj). Pene in je skupaj z živim srebrom edini tekoči element. Pod njim se jod, čeprav intenzivira svojo barvo in postane vijolična, lahko kristalizira v hlapno trdno snov.

Viala s čistim tekočim bromom. Vir: Hi-Res slike kemičnih elementov

Brom je neodvisno odkril leta 1825 Carl Löwig, ki je študiral pod vodstvom nemškega kemika Leopolda Gmelina; leta 1826 pa francoski kemik Antoine-Jérome Balard. Vendar je objavljanje Balardovih eksperimentalnih rezultatov pred Löwigovimi.

Brom je 62. najpogostejši element na Zemlji, porazdeljen je v nizki koncentraciji po celotni zemeljski skorji. V morju je povprečna koncentracija 65 ppm. Človeško telo vsebuje 0,0004% broma, njegova funkcija še ni dokončno znana.

Ta element se komercialno izkorišča v slanici ali na mestih, ki so zaradi posebnih pogojev mesta visoke koncentracije soli; na primer Mrtvo morje, v katerega se zlivajo vode sosednjih ozemelj, nasičeno s soljo.

Je koroziven element, ki lahko napada kovine, kot sta platina in paladij. Brom, raztopljen v vodi, lahko prav tako deluje korozivno na človeška tkiva, kar poslabša položaj, ker lahko nastane bromovodikova kislina. Kar zadeva njegovo strupenost, lahko povzroči znatno škodo organom, kot so jetra, ledvice, pljuča in želodec.

Brom je v ozračju zelo škodljiv, saj je za ozonsko plast 40-100 krat uničilen kot klor. Polovica izgube ozonske plasti na Antarktiki nastane z reakcijami na bromometil, spojino, ki se uporablja kot fumigant.

Ima številne uporabe, kot so: ognjevarno sredstvo, belilno sredstvo, površinsko dezinfekcijsko sredstvo, aditiv za gorivo, vmesni material pri izdelavi pomirjeval, pri proizvodnji organskih kemikalij itd.

Zgodovina

Delo Carla Löwiga

Brom sta neodvisno in skoraj istočasno odkrila Carl Jacob Löwig, nemški kemik leta 1825, in Antoine Balard, francoski kemik leta 1826.

Carl Löwig, učenec nemškega kemika Leopolda Gmelina, je zbral vodo iz izvira v Bad Kreuznachu in ji dodal klor; Po dodajanju etra smo mešali tekočo zmes.

Nato smo eter destilirali in koncentrirali z izhlapevanjem. Kot rezultat je dobil rdečkasto rjavo snov, to je brom.

Delo Antoina Balarda

Balard je uporabil pepel iz rjavih alg, znanih kot fucus, in jih zmešal s slanico, ki jo pridobivajo iz solin v Montpellieru. Tako je sproščal brom s prehajanjem klora skozi vodni material, ki je bil podvržen ekstrakciji, v katerem je bil magnezijev bromid, MgBr ₂ .

Nato smo material destilirali v prisotnosti manganovega dioksida in žveplove kisline, pri čemer so nastali rdeči hlapi, ki so se kondenzirali v temno tekočino. Balard je menil, da gre za nov element, in ga je imenoval muride, izhaja iz latinske besede muria, s katero je bil slanica označena.

Poročalo se je, da je Balard na predlog Anglade ali Gay-Lussaca spremenil ime iz morida v brôme, in sicer na podlagi dejstva, da brôme pomeni grdo, kar določa vonj odkritega elementa.

Rezultate je Belard objavil v Annales of Chemie in Physique, še preden je Löwig objavil svoje.

Šele od leta 1858 dalje je bilo mogoče proizvajati brom v pomembnih količinah; Tistega leta, ko so bila odkrita in izkoriščena nahajališča soli v Stassfurtu, je bil brom kot stranski proizvod pepelike.

Struktura in elektronska konfiguracija broma

Molekula

Molekul Br2. Vir: Benjah-bmm27.

Zgornja slika prikazuje molekulo broma, Br ₂ , s kompaktnim vzorcem polnjenja. Pravzaprav obstaja ena kovalentna vez med obema atomoma broma, Br-Br.

Ker je homogena in diatomska molekula, ji primanjkuje stalnega dipolnega trenutka in lahko z drugimi londonskimi disperzijskimi silami komunicira le z drugimi.

To je razlog, da njegova rdečkasta tekočina puha; V molekulah Br ₂ , čeprav so relativno težke, jih njihove medmolekulske sile ohlapno držijo.

Brom je manj elektronegativen od klora, zato ima manj privlačen učinek na elektrone v valenčnih lupinah. Posledično potrebuje manj energije za potovanje z višjimi energijskimi nivoji, absorbiranje zelenih fotonov in odsevanje rdečkaste barve.

Kristali

Bromna kristalna struktura. Vir: Ben Mills.

V plinski fazi se molekule Br ₂ znatno ločijo, dokler med njimi ne pride do učinkovitih interakcij. Vendar pa lahko brom pod tališčem zmrzne v rdečkasto ortorhombične kristale (zgornja slika).

Upoštevajte, kako so molekule Br ₂ razporejene tako urejeno, da so videti kot "bromovi črvi." Tu in pri teh temperaturah (T <-7,2 ° C) so disperzijske sile dovolj, da vibracije molekul kristala ne zrušijo takoj; vendar kljub temu jih bo več nenehno sublimiralo.

Valenčna plast in oksidacijska stanja

Elektronska konfiguracija broma je:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Biti 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{5 je} njegova valenčna lupina (čeprav 3d ¹⁰ orbital ne igra vodilne vloge v svojih kemijskih reakcijah). Elektroni v 4s in 4p orbitali so najbolj zunanji, skupaj 7, le en elektron je od izpolnitve valentnega okteta.

Iz te konfiguracije je mogoče sklepati na možna oksidacijska stanja za brom: -1, če dobi elektron, ki je izoelektronski do kriptona; +1, puščanje 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 in +5, izgubijo vse elektrone iz 4p orbitale (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); in +7, pri čemer v orbiti 4s ne puščajo elektronov (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

Lastnosti

Fizični videz

Temno rdečkasto rjava tekoča tekočina. V naravi ga najdemo kot diatomsko molekulo, atome pa povezuje kovalentna vez. Brom je tekočina gostejša od vode in v njej tone.

Atomska teža

79.904 g / mol.

Atomska številka

35.

Neprijeten vonj

Ostrega, zadušljivega in dražilnega dima.

Tališče

-7,2 ° C

Vrelišče

58,8 ° C.

Gostota (Br

3.1028 g / cm ³

Topnost v vodi

33,6 g / L pri 25 ° C. Topnost broma v vodi je nizka in narašča s padajočo temperaturo; obnašanje podobno kot pri drugih plinih.

Topnosti

Dobro topen v alkoholu, etru, kloroformu, ogljikovem tetrakloridu, ogljikovem sulfidu in koncentrirani klorovodikovi kislini. Topen v nepolarnih in nekaterih polarnih topilih, kot so alkohol, žveplova kislina in v mnogih halogeniranih topilih.

Trojna točka

265,9 K pri 5,8 kPa.

Kritična točka

588 K pri 10,34 MPa.

Toplina fuzije (Br

10.571 kJ / mol.

Vročina uparjanja (Br

29,96 kJ / mol.

Molarna toplotna kapaciteta (Br

75,69 kJ / mol.

Parni tlak

Pri temperaturi 270 K, 10 kPa.

Temperatura samodejnega vžiga

Ni vnetljivo.

mesto vžiga

113 ° C.

Temperatura skladiščenja

Od 2 do 8 ° C.

Površinska napetost

40,9 mN / m pri 25 ° C.

Prag za vonj

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Indeks loma (ηD)

1,6083 pri 20 ° C in 1,66478 pri 25 ° C.

Elektronegativnost

2,96 po Paulingovi lestvici.

Ionizacijska energija

- Prva stopnja: 1,139,9 kJ / mol.

- Druga raven: 2,103 kJ / mol.

- Tretja raven: 3.470 kJ / mol.

Atomski radio

120.00.

Kovalentni polmer

120.3 popoldne.

Van der Waals radio

185 popoldne.

Reaktivnost

Je manj reaktiven od klora, vendar bolj reaktiven od joda. Je oksidant manj močan od klora in močnejši od joda. Je tudi šibkejše redukcijsko sredstvo kot jod, vendar močnejše od klora.

Klorova para je močno jedka za številne materiale in človeška tkiva. Napada številne kovinske elemente, vključno s platino in paladijem; vendar ne napada svinca, niklja, magnezija, železa, cinka in pod 300 ° C niti natrija.

Brom v vodi se spremeni in se spremeni v bromid. Obstaja lahko tudi kot bromat (BrO ₃^- ), odvisno od pH tekočine.

Zaradi oksidacijskega učinka brom lahko sprosti sproščanje ostankov kisika brez kisika. To so močni oksidanti in lahko povzročijo poškodbe tkiva. Tudi brom se lahko spontano vname, če ga kombiniramo s kalijem, fosforjem ali kositrom.

Prijave

Benzinski dodatek

Za odstranjevanje morebitnih usedlin s svinca iz avtomobilskih motorjev je bil uporabljen etilen dibromid. Po zgorevanju bencina, ki je kot dodatek uporabil svinec, se brom v kombinaciji s svincem tvori svinčevemu bromidu, hlapnemu plinu, ki je bil izpuščen skozi izpušno cev.

Čeprav je brom odstranjeval svinec iz bencina, je bilo njegovo uničevalno delovanje na ozonski plašč zelo močno, zato so ga za to uporabo zavrgli.

Pesticidi

Metilen ali bromometil bromid je bil uporabljen kot pesticid za čiščenje tal, zlasti za odstranjevanje parazitskih ogorčic, kot je trnek.

Vendar je bila uporaba večine spojin, ki vsebujejo brom, zavržena zaradi njihovega uničevalnega delovanja na ozonski sloj.

Nadzor emisij živega srebra

Brom se v nekaterih obratih uporablja za zmanjšanje emisije živega srebra, zelo strupene kovine.

Fotografija

Srebrni bromid se poleg srebrovega jodida in srebrovega klorida uporablja kot svetlobo občutljiva spojina v fotografskih emulzijah.

Terapevtska dejanja

Kalijev bromid in litijev bromid sta bila uporabljena kot splošna pomirjevala v 19. in v začetku 20. stoletja. Bromidi v obliki preprostih soli se še vedno uporabljajo v nekaterih državah kot antikonvulzivi.

Vendar ameriška agencija FDA danes ne odobri uporabe broma za zdravljenje katere koli bolezni.

Ognjevarno

Brom se s plameni pretvori v bromovodikovo kislino, ki posega v oksidacijsko reakcijo, ki nastane med ognjem, in povzroči njegovo izumrtje. Polimeri, ki vsebujejo brom, se uporabljajo za izdelavo ognjevarnih smol.

Prehrambeni dodatek

Moki so dodane sledi kalijevega bromata za izboljšanje kuhanja.

Reagenti in kemični intermediat

Vodikov bromid se uporablja kot redukcijsko sredstvo in katalizator za organske reakcije. Brom se uporablja kot kemični vmesnik pri proizvodnji zdravil, hidravličnih tekočin, hladilnih sredstev, razvlaževalcev zraka in pri pripravkih za valjanje las.

Uporablja tudi pri proizvodnji tekočin za vrtanje vrtin, izdelkov za dezinfekcijo vode, belilnih sredstev, površinskih razkužil, barvil, aditivov za gorivo itd.

Biološko delovanje

Študija, izvedena leta 2014, kaže, da je brom nujen kofaktor za biosintezo kolagena IV, zaradi česar je brom bistven element za razvoj živalskih tkiv. Vendar ni podatkov o posledicah primanjkljaja elementov.

Kje je

Brom se komercialno pridobiva iz rudnikov soli in globokih slanih jam, ki jih najdemo v zvezni državi Arkansas in v Velikem slanem jezeru Utah, oba v Združenih državah Amerike. Ta zadnja slanica ima 0,5% koncentracije broma.

Za ekstrakcijo broma dodamo v slanico vroč plinasti klor, da oksidiramo bromidne ione v raztopini in zbiramo elementarni brom.

Mrtvo morje na meji med Jordanijo in Izraelom je zaprto morje, ki je pod morsko gladino, zaradi česar ima zelo visoko koncentracijo soli.

Brom in kalij se tam pridobivata komercialno z izhlapevanjem visoko slane vode iz Mrtvega morja. V tem morju lahko koncentracija broma doseže 5 g / L.

Najdemo ga tudi v visokih koncentracijah v nekaterih vročih vrelcih. Na primer, brominit je mineral bromida srebra, ki ga najdemo v Boliviji in Mehiki.

Tveganja

Brom v tekočem stanju je jedko za človeška tkiva. Največja nevarnost za človeka pa so bromovi hlapi in njihovo vdihavanje.

Dihanje v okolju s koncentracijo broma 11–23 mg / m ³ povzroči hude šoke. Koncentracija 30–60 mg / m ³ je izjemno škodljiva. Medtem je lahko koncentracija 200 mg usodna.

Reference

Shiver & Atkins. (2008). Anorganska kemija. (Četrta izdaja). Mc Graw Hill.
Nacionalni center za informacije o biotehnologiji. (2019). Brom. Baza podatkov PubChem. CID = 23968. Pridobljeno: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Ross Rachel. (8. februar 2017). Dejstva o bromu. Pridobljeno: livesscience.com
Wikipedija. (2019). Borax. Pridobljeno: en.wikipedia.org
Lenntech BV (2019). Brom. Pridobljeno: lenntech.com

BROM: ZGODOVINA, ZGRADBA, KONFIGURACIJA ELEKTRONOV, LASTNOSTI, UPORABE - KEMIJA - 2026