Αυτά που σχηματίζουν άλατα, μέρος 4 Βρώμιο

Ένα άλλο στοιχείο από την οικογένεια των αλογόνου είναι το βρώμιο. Καταλαμβάνει μια θέση μεταξύ χλωρίου και ιωδίου (αποτελώντας μαζί την υποοικογένεια αλογόνου) και οι ιδιότητές του είναι μέτριες σε σύγκριση με τους γείτονές του στην κορυφή και στο κάτω μέρος της ομάδας. Ωστόσο, όποιος πιστεύει ότι αυτό είναι ένα στοιχείο που δεν ενδιαφέρει θα κάνει λάθος.

Για παράδειγμα, το βρώμιο είναι το μόνο υγρό μεταξύ των μη μετάλλων και το χρώμα του παραμένει επίσης μοναδικό στον κόσμο των στοιχείων. Το κυριότερο, ωστόσο, είναι ότι μπορούν να γίνουν ενδιαφέροντα πειράματα με αυτό στο σπίτι.

- Κάτι μυρίζει άσχημα εδώ μέσα! -

...... αναφώνησε ο Γάλλος χημικός Joseph Gay-Lussacόταν το καλοκαίρι του 1826, για λογαριασμό της Γαλλικής Ακαδημίας, έλεγξε την έκθεση για την ανακάλυψη ενός νέου στοιχείου. Ο συγγραφέας του ήταν ευρύτερα άγνωστος Αντουάν Μπαλάρ. Ένα χρόνο νωρίτερα, αυτός ο 23χρονος φαρμακοποιός είχε εξερευνήσει τη δυνατότητα παρασκευής ιωδίου από διαλύματα ζυθοποιίας που είχαν απομείνει από την κρυστάλλωση του αλατιού από το θαλασσινό νερό (μια μέθοδος που χρησιμοποιείται για την παραγωγή αλατιού σε ζεστά κλίματα όπως οι γαλλικές ακτές της Μεσογείου). Το χλώριο διέρρευσε μέσα από το διάλυμα, εκτοπίζοντας το ιώδιο από το άλας του. Έλαβε το στοιχείο, αλλά παρατήρησε κάτι άλλο - μια μεμβράνη από κιτρινωπό υγρό με έντονη μυρωδιά. Το χώρισε και μετά το ένωσε. Το υπόλειμμα αποδείχθηκε ότι ήταν ένα σκούρο καφέ υγρό, σε αντίθεση με οποιαδήποτε γνωστή ουσία. Τα αποτελέσματα των δοκιμών του Balar έδειξαν ότι αυτό είναι ένα νέο στοιχείο. Ως εκ τούτου, έστειλε έκθεση στη Γαλλική Ακαδημία και περίμενε την ετυμηγορία της. Αφού επιβεβαιώθηκε η ανακάλυψη του Balar, προτάθηκε ένα όνομα για το στοιχείο. βρώμιο, που προέρχεται από το ελληνικό βρώμος, δηλ. δυσωδία, γιατί η μυρωδιά του βρωμίου δεν είναι ευχάριστη (1).

Προσοχή! Η άσχημη μυρωδιά δεν είναι το μόνο μειονέκτημα του βρωμίου. Αυτό το στοιχείο είναι εξίσου επιβλαβές με τα ανώτερα αλογόνα και, μόλις βρεθεί στο δέρμα, αφήνει τραύματα που είναι δύσκολο να επουλωθούν. Επομένως, σε καμία περίπτωση δεν πρέπει να πάρετε το βρώμιο στην καθαρή του μορφή και να αποφύγετε να εισπνεύσετε τη μυρωδιά του διαλύματός του.

στοιχείο θαλασσινού νερού

Το θαλασσινό νερό περιέχει σχεδόν όλο το βρώμιο που υπάρχει στον πλανήτη. Η έκθεση στο χλώριο προκαλεί την απελευθέρωση βρωμίου, το οποίο εξατμίζεται με τον αέρα που χρησιμοποιείται για να φυσήξει το νερό. Στον δέκτη, το βρώμιο συμπυκνώνεται και στη συνέχεια καθαρίζεται με απόσταξη. Λόγω του φθηνότερου ανταγωνισμού και της μικρότερης αντιδραστικότητας, το βρώμιο χρησιμοποιείται μόνο όταν χρειάζεται. Πολλές χρήσεις έχουν φύγει, όπως το βρωμιούχο άργυρο στη φωτογραφία, τα πρόσθετα βενζίνης με μόλυβδο και τα πυροσβεστικά μέσα αλόνης. Το βρώμιο είναι συστατικό των μπαταριών βρωμίου-ψευδαργύρου και οι ενώσεις του χρησιμοποιούνται ως φάρμακα, βαφές, πρόσθετα για τη μείωση της ευφλεκτότητας των πλαστικών και φυτοπροστατευτικά προϊόντα.

Χημικά, το βρώμιο δεν διαφέρει από τα άλλα αλογόνα: σχηματίζει ισχυρό υδροβρωμικό οξύ HBr, άλατα με το ανιόν βρωμίου και μερικά οξέα οξυγόνου και τα άλατά τους.

Αναλυτής βρωμίου

Οι χαρακτηριστικές αντιδράσεις του βρωμιούχου ανιόντος είναι παρόμοιες με τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν για τα χλωρίδια. Μετά την προσθήκη διαλύματος νιτρικού αργύρου AgNO₃ καταβυθίζεται ένα κακώς διαλυτό ίζημα AgBr, που σκουραίνει στο φως λόγω φωτοχημικής αποσύνθεσης. Το ίζημα έχει κιτρινωπό χρώμα (σε αντίθεση με το λευκό AgCl και το κίτρινο AgI) και είναι ελάχιστα διαλυτό όταν προστίθεται διάλυμα αμμωνίας NH._3aq (που το διακρίνει από το AgCl, το οποίο είναι εξαιρετικά διαλυτό κάτω από αυτές τις συνθήκες) (2). 

2. Σύγκριση των χρωμάτων των αλογονιδίων του αργύρου - παρακάτω μπορείτε να δείτε την αποσύνθεσή τους μετά την έκθεση στο φως.

Ο ευκολότερος τρόπος ανίχνευσης βρωμιδίων είναι η οξείδωσή τους και ο προσδιορισμός της παρουσίας ελεύθερου βρωμίου. Για τη δοκιμή θα χρειαστείτε: βρωμιούχο κάλιο KBr, υπερμαγγανικό κάλιο KMnO₄, διάλυμα θειικού οξέος (VI) Η₂SO₄ και έναν οργανικό διαλύτη (π.χ. διαλυτικό βαφής). Ρίξτε μια μικρή ποσότητα διαλυμάτων KBr και KMnO σε δοκιμαστικό σωλήνα.₄και μετά μερικές σταγόνες οξύ. Το περιεχόμενο γίνεται αμέσως κιτρινωπό (αρχικά ήταν μωβ από το προστιθέμενο υπερμαγγανικό κάλιο):

2 KM αρ₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 χιλιάδες.₂SO₄ +5Βρ₂ + 8Η₂Σχετικά με την Προσθήκη υπηρεσίας

3. Το βρώμιο που εξάγεται από την υδατική στιβάδα (κάτω) χρωματίζει το στρώμα του οργανικού διαλύτη κόκκινο-καφέ (πάνω).

διαλύτη και ανακινήστε το φιαλίδιο για να αναμειχθεί το περιεχόμενο. Μετά το ξεφλούδισμα, θα δείτε ότι το οργανικό στρώμα έχει πάρει ένα καστανοκόκκινο χρώμα. Το βρώμιο διαλύεται καλύτερα σε μη πολικά υγρά και πηγαίνει από νερό σε διαλύτη. Παρατηρούμενο φαινόμενο εξόρυξη (3). 

Βρωμιούχο νερό στο σπίτι

βρωμιούχο νερό είναι ένα υδατικό διάλυμα που λαμβάνεται βιομηχανικά με διάλυση βρωμίου σε νερό (περίπου 3,6 g βρωμίου ανά 100 g νερού). Είναι ένα αντιδραστήριο που χρησιμοποιείται ως ήπιος οξειδωτικός παράγοντας και για την ανίχνευση της ακόρεστης φύσης των οργανικών ενώσεων. Ωστόσο, το ελεύθερο βρώμιο είναι μια επικίνδυνη ουσία, και επιπλέον, το βρωμιούχο νερό είναι ασταθές (το βρώμιο εξατμίζεται από το διάλυμα και αντιδρά με το νερό). Επομένως, είναι καλύτερο να το αντιμετωπίσετε λίγο και να το χρησιμοποιήσετε αμέσως για πειράματα.

Έχετε ήδη μάθει την πρώτη μέθοδο για την ανίχνευση βρωμιδίων: οξείδωση που οδηγεί στον σχηματισμό ελεύθερου βρωμίου. Αυτή τη φορά, προσθέστε μερικές σταγόνες Η στο διάλυμα βρωμιούχου καλίου KBr στη φιάλη.₂SO₄ και μέρος υπεροξειδίου του υδρογόνου (3% Η₂O₂ χρησιμοποιείται ως απολυμαντικό). Μετά από λίγο, το μείγμα γίνεται κιτρινωπό:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →Κ₂SO₄ + Br₂ + 2Η₂O

Το βρωμιούχο νερό που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο είναι μολυσμένο, αλλά το Χ είναι η μόνη ανησυχία.₂O₂. Επομένως, πρέπει να αφαιρεθεί με διοξείδιο του μαγγανίου MnO.₂που θα διασπάσει την περίσσεια του υπεροξειδίου του υδρογόνου. Ο ευκολότερος τρόπος λήψης της ένωσης είναι από κελιά μιας χρήσης (που ορίζονται ως R03, R06), όπου έχει τη μορφή σκοτεινής μάζας που γεμίζει ένα κύπελλο ψευδαργύρου. Τοποθετήστε μια πρέζα από τη μάζα στη φιάλη και μετά την αντίδραση, αδειάστε το υπερκείμενο και το αντιδραστήριο είναι έτοιμο.

Μια άλλη μέθοδος είναι η ηλεκτρόλυση υδατικού διαλύματος KBr. Για να ληφθεί ένα σχετικά καθαρό διάλυμα βρωμίου, είναι απαραίτητο να κατασκευαστεί ένας ηλεκτρολύτης διαφράγματος, δηλ. Απλώς χωρίστε το ποτήρι ζέσεως με ένα κατάλληλο χαρτόνι (με αυτόν τον τρόπο θα μειώσετε την ανάμειξη των προϊόντων αντίδρασης στα ηλεκτρόδια). Ένα ραβδί γραφίτη που λαμβάνεται από το αναλώσιμο στοιχείο 3 που σημειώθηκε παραπάνω θα χρησιμοποιηθεί ως θετικό ηλεκτρόδιο και ένα συνηθισμένο καρφί ως αρνητικό ηλεκτρόδιο. Η πηγή τροφοδοσίας είναι μια μπαταρία σε σχήμα νομίσματος 4,5 V. Ρίξτε το διάλυμα KBr στο ποτήρι ζέσεως, τοποθετήστε τα ηλεκτρόδια με συνδεδεμένα καλώδια και συνδέστε την μπαταρία στα καλώδια. Κοντά στο θετικό ηλεκτρόδιο, το διάλυμα θα γίνει κίτρινο (αυτό είναι το βρωμιούχο νερό σας) και θα σχηματιστούν φυσαλίδες υδρογόνου στο αρνητικό ηλεκτρόδιο (4). Υπάρχει μια έντονη μυρωδιά βρωμίου πάνω από το ποτήρι. Αναρροφήστε το διάλυμα με μια σύριγγα ή μια πιπέτα.

4. Σπιτική κυψέλη διαφράγματος στα αριστερά και η ίδια κυψέλη στην παραγωγή βρωμιούχου νερού (δεξιά). Το αντιδραστήριο συσσωρεύεται γύρω από το θετικό ηλεκτρόδιο. φυσαλίδες υδρογόνου είναι ορατές στο αρνητικό ηλεκτρόδιο.

Μπορείτε να αποθηκεύσετε βρωμιούχο νερό για μικρό χρονικό διάστημα σε ένα καλά κλεισμένο δοχείο, προστατευμένο από το φως και σε δροσερό μέρος, αλλά είναι καλύτερο να το δοκιμάσετε αμέσως. Εάν φτιάξατε χαρτιά ιωδιού από αμύλου σύμφωνα με τη συνταγή από τη δεύτερη ενότητα του κύκλου, ρίξτε μια σταγόνα βρωμιούχο νερό στο χαρτί. Αμέσως θα εμφανιστεί ένα σκοτεινό σημείο, που σηματοδοτεί το σχηματισμό ελεύθερου ιωδίου:

2KI + Αρ.₂ → i₂ + KVg

Ακριβώς όπως το βρώμιο λαμβάνεται από το θαλασσινό νερό εκτοπίζοντάς το από βρωμίδια με έναν ισχυρότερο οξειδωτικό παράγοντα (), έτσι και το βρώμιο εκτοπίζει το ιώδιο πιο αδύναμο από αυτό από τα ιωδίδια (φυσικά, το χλώριο θα εκτοπίσει επίσης το ιώδιο).

Εάν δεν έχετε χαρτί ιωδίου αμύλου, ρίξτε ένα διάλυμα ιωδιούχου καλίου σε δοκιμαστικό σωλήνα και προσθέστε μερικές σταγόνες βρωμιούχου νερού. Το διάλυμα σκουραίνει και όταν προστεθεί ένας δείκτης αμύλου (εναιώρημα αλεύρου πατάτας σε νερό), γίνεται σκούρο μπλε - το αποτέλεσμα δείχνει την εμφάνιση ελεύθερου ιωδίου (5). 

5. Ανίχνευση βρωμίου. Πάνω - χαρτί ιωδίου αμύλου, κάτω - διάλυμα ιωδιούχου καλίου με δείκτη αμύλου (στα αριστερά - αντιδραστήρια για την αντίδραση, στα δεξιά - το αποτέλεσμα της ανάμειξης των διαλυμάτων).

Δύο πειράματα κουζίνας.

Από τα πολλά πειράματα με βρωμιούχο νερό, προτείνω δύο για τα οποία θα χρειαστείτε αντιδραστήρια από την κουζίνα. Στο πρώτο, βγάλτε ένα μπουκάλι κραμβέλαιο,

7. Αντίδραση βρωμιούχου νερού με φυτικό έλαιο. Η επάνω στρώση λαδιού είναι ορατή (αριστερά) και η κάτω στρώση νερού βαμμένη με βρώμιο πριν την αντίδραση (αριστερά). Μετά την αντίδραση (δεξιά), η υδατική στιβάδα αποχρωματίστηκε.

ηλιέλαιο ή ελαιόλαδο. Ρίξτε μια μικρή ποσότητα φυτικού ελαίου σε δοκιμαστικό σωλήνα με βρωμιούχο νερό και ανακινήστε το περιεχόμενο έτσι ώστε τα αντιδραστήρια να αναμειχθούν καλά. Καθώς το ασταθές γαλάκτωμα διασπάται, το λάδι θα βρίσκεται στην κορυφή (λιγότερο πυκνό από το νερό) και το βρωμιούχο νερό στο κάτω μέρος. Ωστόσο, το στρώμα νερού έχει χάσει το κιτρινωπό του χρώμα. Αυτό το φαινόμενο «απαγορεύει» το υδατικό διάλυμα και το χρησιμοποιεί για να αντιδράσει με τα συστατικά του λαδιού (6). 

Το φυτικό έλαιο περιέχει αρκετά ακόρεστα λιπαρά οξέα (που συνδυάζονται με γλυκερίνη για να σχηματίσουν λίπη). Τα άτομα βρωμίου συνδέονται με διπλούς δεσμούς στα μόρια αυτών των οξέων, σχηματίζοντας τα αντίστοιχα παράγωγα βρωμίου. Μια αλλαγή στο χρώμα του βρωμιούχου νερού είναι ένδειξη ότι υπάρχουν ακόρεστες οργανικές ενώσεις στο δείγμα δοκιμής, δηλ. ενώσεις που έχουν διπλούς ή τριπλούς δεσμούς μεταξύ ατόμων άνθρακα (7). 

Για το δεύτερο πείραμα κουζίνας, ετοιμάστε μαγειρική σόδα, δηλαδή διττανθρακικό νάτριο, NaHCO.₃, και δύο σάκχαρα - γλυκόζη και φρουκτόζη. Μπορείτε να αγοράσετε σόδα και γλυκόζη από το παντοπωλείο και φρουκτόζη στο περίπτερο για διαβητικούς ή στο κατάστημα υγιεινής διατροφής. Η γλυκόζη και η φρουκτόζη σχηματίζουν σακχαρόζη, η οποία είναι ένα κοινό σάκχαρο. Επιπλέον, μοιάζουν πολύ σε ιδιότητες και έχουν την ίδια συνολική φόρμουλα, και αν αυτό δεν ήταν αρκετό, περνάνε εύκολα το ένα μέσα στο άλλο. Είναι αλήθεια ότι υπάρχουν διαφορές μεταξύ τους: η φρουκτόζη είναι πιο γλυκιά από τη γλυκόζη και σε διάλυμα στρέφει το επίπεδο του φωτός προς την άλλη κατεύθυνση. Ωστόσο, για την αναγνώριση, θα χρησιμοποιήσετε τη διαφορά στη χημική δομή: η γλυκόζη είναι μια αλδεΰδη και η φρουκτόζη είναι μια κετόνη.

7. Αντίδραση προσθήκης βρωμίου στη δέσμευση

Ίσως θυμάστε ότι τα αναγωγικά σάκχαρα αναγνωρίζονται χρησιμοποιώντας τα τεστ Trommer και Tollens. Εξωτερική άποψη της κατάθεσης Cu τούβλου₂Το O (στην πρώτη προσπάθεια) ή ένας ασημένιος καθρέφτης (στη δεύτερη) υποδηλώνει την παρουσία αναγωγικών ενώσεων, όπως οι αλδεΰδες.

Ωστόσο, αυτές οι προσπάθειες δεν κάνουν διάκριση μεταξύ αλδεΰδης γλυκόζης και κετόνης φρουκτόζης, καθώς η φρουκτόζη θα αλλάξει γρήγορα τη δομή της στο μέσο αντίδρασης, μετατρέποντας σε γλυκόζη. Απαιτείται ένα λεπτότερο αντιδραστήριο.

Αλογόνα ως 

Υπάρχει μια ομάδα χημικών ενώσεων που έχουν παρόμοιες ιδιότητες με παρόμοιες ενώσεις. Σχηματίζουν οξέα του γενικού τύπου ΗΧ και άλατα με μονοαρνητικά ανιόντα Χ και αυτά τα οξέα δεν σχηματίζονται από οξείδια. Παραδείγματα τέτοιων ψευδοαλογόνων είναι το δηλητηριώδες υδροκυανικό οξύ HCN και το αβλαβές θειοκυανικό HSCN. Μερικά από αυτά σχηματίζουν ακόμη και διατομικά μόρια, όπως το κυανογόνο (CN).₂.

Εδώ μπαίνει στο παιχνίδι το βρωμιούχο νερό. Φτιάξτε διαλύματα: γλυκόζη με την προσθήκη NaHCO₃ και φρουκτόζη, επίσης με την προσθήκη μαγειρικής σόδας. Ρίξτε το παρασκευασμένο διάλυμα γλυκόζης σε έναν δοκιμαστικό σωλήνα με βρωμιούχο νερό και το διάλυμα φρουκτόζης στον άλλο, επίσης με βρωμιούχο νερό. Η διαφορά είναι ξεκάθαρα ορατή: το βρωμιούχο νερό αποχρωματίστηκε υπό τη δράση διαλύματος γλυκόζης και η φρουκτόζη δεν προκάλεσε καμία αλλαγή. Τα δύο σάκχαρα μπορούν να διακριθούν μόνο σε ένα ελαφρώς αλκαλικό περιβάλλον (που παρέχεται με διττανθρακικό νάτριο) και με έναν ήπιο οξειδωτικό παράγοντα, δηλαδή βρωμιούχο νερό. Η χρήση ενός έντονα αλκαλικού διαλύματος (απαραίτητο για τις δοκιμές Trommer και Tollens) προκαλεί ταχεία μετατροπή του ενός σακχάρου σε άλλο και αποχρωματισμό του βρωμιούχου νερού επίσης από φρουκτόζη. Εάν θέλετε να μάθετε, επαναλάβετε τη δοκιμή χρησιμοποιώντας υδροξείδιο του νατρίου αντί για μαγειρική σόδα.