BROMAS: ISTORIJA, STRUKTŪRA, ELEKTRONŲ KONFIGŪRACIJA, SAVYBĖS, PANAUDOJIMAS - CHEMIJA - 2025

Bromas yra Nonmetallic elementas, priklausantis nuo halogenų grupės, grupės 17 (VIIA) periodinės lentelės. Cheminis jo simbolis yra Br. Jis pasirodo kaip diatominė molekulė, kurios atomai yra sujungti kovalentiniu ryšiu, todėl jai priskiriama molekulinė formulė Br ₂ .

Skirtingai nuo fluoro ir chloro, bromas antžeminėmis sąlygomis yra ne dujos, o rausvai rudas skystis (vaizdas žemiau). Jis rūko ir kartu su gyvsidabriu yra vieninteliai skysti elementai. Po juo jodas, nors jis sustiprina savo spalvą ir tampa purpurinis, gali kristalizuotis į lakias kietas medžiagas.

Buteliukas su grynu skystu bromu. Šaltinis: Hi-Res vaizdai iš cheminių elementų

Bromą savarankiškai atrado 1825 m. Carlas Löwigas, studijavęs vadovaujant vokiečių chemikui Leopoldui Gmelinui; ir 1826 m. - prancūzų chemiko Antoine-Jérome Balard. Tačiau Balardo eksperimentiniai rezultatai buvo paskelbti anksčiau nei Löwig.

Bromas yra 62-asis gausiausias elementas Žemėje, jo maža koncentracija pasiskirsto visoje žemės plutoje. Jūroje vidutinė koncentracija yra 65 ppm. Žmogaus kūne yra 0,0004% bromo, jo funkcija nėra tiksliai žinoma.

Šis elementas komerciškai naudojamas sūrymuose arba vietose, kurios dėl ypatingų sąlygų yra didelės druskos koncentracijos vietose; pavyzdžiui, Negyvoji jūra, į kurią susilieja kaimyninių teritorijų vandenys, prisotinta druskos.

Tai korozinis elementas, galintis užpulti metalus, tokius kaip platina ir paladžio. Ištirpęs vandenyje, bromas taip pat gali padaryti ėsdinantį poveikį žmogaus audiniams, apsunkindamas situaciją, nes gali susidaryti vandenilio bromo rūgštis. Dėl toksiškumo jis gali padaryti didelę žalą organams, tokiems kaip kepenys, inkstai, plaučiai ir skrandis.

Bromas yra labai kenksmingas atmosferoje, yra 40–100 kartų žalingesnis ozono sluoksniui nei chloras. Pusę ozono sluoksnio praradimo Antarktidoje sukelia reakcijos, susijusios su brommetilu, junginiu, naudojamu kaip fumigantas.

Jis gali būti naudojamas įvairiai, pavyzdžiui: antipirenas, balinimo medžiaga, paviršiaus dezinfekavimo priemonė, degalų priedas, tarpinis produktas raminamųjų, organinių chemikalų gamyboje ir kt.

Istorija

Carlo Löwigo darbas

Bromą savarankiškai ir beveik tuo pačiu metu atrado 1825 m. Vokiečių chemikas Carlas Jacobas Löwigas ir 1826 m. Prancūzų chemikas Antoine'as Balard'as.

Karlas Löwigas, vokiečių chemiko Leopoldo Gmelino mokinys, rinko vandenį iš šaltinio Bad Kreuznach mieste ir į jį pridėjo chloro; Įpylus eterio, skystas mišinys maišomas.

Tada eteris buvo distiliuotas ir išgarintas. Dėl to jis gavo rausvai rudą medžiagą, kuri buvo bromas.

Antoine'o Balardo darbas

Savo ruožtu Balardas panaudojo pelenus iš rudųjų dumblių, žinomų kaip fucus, ir sumaišė juos su sūrymu, išgautu iš Monpeljė druskos butų. Taigi jis išleido bromą, perduodamas chlorą per ekstrahuotą vandeninę medžiagą, kurioje buvo magnio bromidas MgBr ₂ .

Vėliau medžiaga buvo distiliuojama, naudojant mangano dioksidą ir sieros rūgštį, susidarant raudoniems garams, kurie kondensavosi į tamsią skystį. Balardas manė, kad tai yra naujas elementas, ir pavadino jį muride, kilusiu iš lotyniško žodžio muria, su kuriuo buvo paskirtas sūrymas.

Pranešama, kad Balardas pavadinimą iš muride pakeitė į brôme, pasiūlęs Anglada ar Gay-Lussac, remdamasis tuo, kad brôme reiškia pražangą, apibrėžiančią aptikto elemento kvapą.

Rezultatus paskelbė Belard'as žurnale „Annales of Chemie and Physique“, kol Löwig paskelbė savo.

Tik nuo 1858 m. Buvo įmanoma gauti bromo dideliais kiekiais; Tais metais buvo aptiktos ir išnaudotos Stassfurto druskos nuosėdos, gaunant bromą kaip šalutinį kalio produktą.

Bromo struktūra ir elektronų konfigūracija

Molekulė

Br2 molekulė. Šaltinis: „Benjah-bmm27“.

Aukščiau esančiame paveikslėlyje bromo molekulė Br _{2 yra} su kompaktišku užpildymo modeliu. Tiesą sakant, tarp dviejų bromo atomų Br-Br yra vienas kovalentinis ryšys.

Būdama vienalytė ir diatominė molekulė, jai trūksta nuolatinio dipolio momento ir ji gali sąveikauti tik su kitais to paties tipo atstovais Londono dispersijos jėgomis.

Dėl šios priežasties rausvai skystis dūmija; Br ₂ molekulėse , nors ir palyginti sunkiose, jų tarpmolekulinės jėgos jas palaiko laisvai.

Bromas yra mažiau elektronegatyvus nei chloras, todėl turi mažiau patrauklų poveikį valentinių apvalkalų elektronams. Dėl to jam reikia mažiau energijos, norint keliauti didesniu energijos kiekiu, sugeriant žaliuosius fotonus ir atspindint rausvą spalvą.

Kristalai

Bromo kristalų struktūra. Šaltinis: Benas Millsas.

Dujų fazėje Br ₂ molekulės smarkiai atsiskiria, kol tarp jų nėra efektyvios sąveikos. Tačiau žemesnėje nei jo lydymosi temperatūra bromas gali užšalti į rausvus ortorombinius kristalus (vaizdas viršuje).

Atkreipkite dėmesį, kaip Br ₂ molekulės yra išdėstytos taip tvarkingai, kad jos atrodytų kaip „bromo kirminai“. Čia ir esant tokioms temperatūroms (T <–7,2 ° C), dispersijos jėgos yra pakankamos, kad molekulių virpesiai kristalą iškart nesugriūtų; bet vis tiek keli iš jų nuolat sublimuos.

Valentinis sluoksnis ir oksidacijos būsenos

Bromo elektronų konfigūracija yra:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Būdamas 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^5, jos valentinis apvalkalas (nors 3D ¹⁰ orbitalė nevaidina pagrindinio vaidmens jos cheminėse reakcijose). Elektronai 4s ir 4p orbitalėse yra atokiausi, iš viso 7, tik vienas elektronas yra toliau nuo valentinio okteto pabaigos.

Iš šios konfigūracijos galima išskaičiuoti galimas bromo oksidacijos būsenas: -1, jei jis įgyja elektroną, kad būtų izoelektroninis kriptonui; +1, paliekant 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 ir +5, prarandami visi elektronai iš 4p orbitos (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); ir +7, nepalikdami elektronų 4s orbitalėje (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

Savybės

Fizinė išvaizda

Tamsiai rausvai rudas rūkstantis skystis. Gamtoje jis randamas kaip diatominė molekulė, atomai sujungti kovalentiniu ryšiu. Bromas yra skystis, tankesnis už vandenį ir jame krinta.

Atominis svoris

79,904 g / mol.

Atominis skaičius

35.

Kvapas

Aštraus, uždusančio ir dirginančio dūmai.

Lydymosi temperatūra

-7,2 ° C.

Virimo taškas

58,8 ° C.

Tankis (Br

3,1028 g / cm ³

Tirpumas vandenyje

33,6 g / L, esant 25 ° C. Bromo tirpumas vandenyje yra mažas ir linkęs didėti mažėjant temperatūrai; elgesys panašus į kitų dujų elgesį.

Tirpumas

Laisvai tirpsta alkoholyje, eteryje, chloroforme, anglies tetrachloride, anglies disulfide ir koncentruotoje druskos rūgštyje. Tirpsta nepoliniuose ir kai kuriuose poliniuose tirpikliuose, tokiuose kaip alkoholis, sieros rūgštis ir daugelyje halogenintų tirpiklių.

Trigubas taškas

265,9 K esant 5,8 kPa.

Kritinis taškas

588 K esant 10,34 MPa.

Lydymosi šiluma (Br

10,571 kJ / mol.

Garinimo šiluma (Br

29,96 kJ / mol.

Molinės šilumos talpa (Br

75,69 kJ / mol.

Garų slėgis

270 K, 10 kPa temperatūroje.

Savaiminio užsidegimo temperatūra

Nedegus.

užsidegimo vieta

113 ° C.

Laikymo temperatūra

Nuo 2 iki 8 ºC.

Paviršiaus įtempimas

40,9 mN / m esant 25 ° C temperatūrai.

Kvapo slenkstis

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Lūžio rodiklis (ηD)

1,6083 - 20 ° C, ir 1,6478 - 25 ° C.

Elektronegatyvumas

2,96 pagal Paulingo skalę.

Jonizacijos energija

- Pirmasis lygis: 1 139,9 kJ / mol.

- Antrasis lygis: 2,103 kJ / mol.

- Trečiasis lygis: 3,470 kJ / mol.

Atominis radijas

120 val.

Kovalentinis spindulys

120.3 val.

„Van der Waals“ radijas

185 val.

Reaktyvumas

Jis yra mažiau reaktyvus nei chloras, bet reaktyvesnis nei jodas. Tai yra mažiau stiprus nei chloras oksidas, stipresnis nei jodas. Tai taip pat silpnesnis reduktorius nei jodas, bet stipresnis nei chloras.

Chloro garai yra labai ėsdinantys daugelį medžiagų ir žmogaus audinių. Reaguoja į daugelį metalinių elementų, įskaitant platiną ir paladį; tačiau jis nepažeidžia švino, nikelio, magnio, geležies, cinko ir 300 ° C temperatūroje nei natrio.

Bromas vandenyje keičiasi ir virsta bromidu. Jis taip pat gali egzistuoti kaip bromatas (BrO ₃ ^- ), priklausomai nuo skysčio pH.

Dėl savo oksiduojančio veikimo bromas gali paskatinti laisvųjų deguonies radikalų išsiskyrimą. Tai yra stiprūs oksidantai ir gali pakenkti audiniams. Taip pat bromas gali savaime užsidegti, kai jis derinamas su kaliu, fosforu ar alavu.

Programos

Benzino priedas

Etileno dibromidas buvo naudojamas pašalinti galimus švino nuosėdas iš automobilių variklių. Sudeginus benziną, kuriame kaip priedas buvo naudojamas švinas, bromas kartu su švinu sudarė švino bromidą - lakias dujas, kurios buvo išstumiamos per išmetimo vamzdį.

Nors bromas pašalino iš benzino švino, jo destrukcinis poveikis ozono sluoksniui buvo labai galingas, todėl jis buvo atmestas šiam tikslui.

Pesticidai

Metilenas arba brommetilbromidas buvo naudojamas kaip pesticidas dirvožemiui valyti, ypač norint pašalinti parazitinius nematodus, tokius kaip kabliukas.

Tačiau dauguma bromo turinčių junginių nebuvo naudojami dėl jų destruktyvaus poveikio ozono sluoksniui.

Gyvsidabrio išmetimo kontrolė

Bromas yra naudojamas kai kuriuose įrenginiuose, siekiant sumažinti gyvsidabrio, labai toksiško metalo, išmetimą.

Fotografija

Sidabro bromidas, be sidabro jodido ir sidabro chlorido, yra naudojamas kaip šviesai jautrus junginys fotografijos emulsijose.

Terapiniai veiksmai

Kalio bromidas, taip pat ličio bromidas, buvo naudojami kaip bendrieji raminamieji vaistai XIX ir XX amžiaus pradžioje. Bromidai paprastųjų druskų pavidalu vis dar naudojami kaip prieštraukuliniai vaistai.

Tačiau JAV FDA šiandien nepatvirtina bromo naudojimo bet kurios ligos gydymui.

Atsparus ugniai

Bromas liepsnos virsta hidrobromo rūgštimi, kuri trukdo oksidacijos reakcijai, vykstančiai gaisro metu, ir sukelia jos išnykimą. Bromą turintys polimerai naudojami ugniai atsparioms dervoms gaminti.

Maisto priedas

Į miltus buvo dedama kalio bromato pėdsakų, kad pagerėtų virimas.

Reagentai ir cheminė tarpinė medžiaga

Vandenilio bromidas naudojamas kaip reduktorius ir organinių reakcijų katalizatorius. Bromas naudojamas kaip cheminė tarpinė medžiaga gaminant vaistus, hidraulinius skysčius, aušinimo medžiagas, sausintuvus ir ruošiant plaukus.

Jis taip pat naudojamas šulinių gręžimo skysčiams, vandens dezinfekavimo gaminiams, balinimo priemonėms, paviršiaus dezinfekavimo priemonėms, dažikliams, degalų priedams ir kt. Gaminti.

Biologinis veiksmas

2014 m. Atliktas tyrimas rodo, kad bromas yra būtinas IV kolageno biosintezės kofaktorius, dėl kurio bromas yra svarbus gyvūnų audinių vystymosi elementas. Tačiau informacijos apie elementų deficito pasekmes nėra.

Kur tai yra

Bromas komerciškai išgaunamas iš druskos kasyklų ir gilių sūrymo duobių, rastų Arkanzaso valstijoje ir Jutos Didžiajame druskos ežere - JAV. Šiame paskutiniame sūryme bromo koncentracija yra 0,5%.

Norint išgauti bromą, į sūrymą pridedamas karštas dujinis chloras, kad oksiduotųsi bromido jonai tirpale, surenkant elementinį bromą.

Negyvoji jūra, esanti Jordanijos ir Izraelio pasienyje, yra uždara jūra, esanti žemiau jūros lygio, todėl joje yra labai didelė druskų koncentracija.

Bromas ir kalis ten gaunami komerciškai garinant iš Negyvosios jūros druskos vandenį. Šioje jūroje bromo koncentracija gali siekti 5 g / l.

Jis taip pat randamas didelėse koncentracijose kai kuriuose karštuose šaltiniuose. Pavyzdžiui, brominitas yra sidabro bromido mineralas, randamas Bolivijoje ir Meksikoje.

Pavojai

Skystas bromas yra ėsdinantis žmogaus audinius. Tačiau didžiausią pavojų žmogui kelia bromo dūmai ir jų įkvėpimas.

Kvėpavimas aplinkoje, kurioje bromo koncentracija yra 11–23 mg / m ^3, sukelia stiprų sukrėtimą. Ypač kenksminga yra 30–60 mg / m ³ koncentracija . Tuo tarpu 200 mg koncentracija gali būti mirtina.

Nuorodos

1. Šiveris ir Atkinsas. (2008). Neorganinė chemija. (Ketvirtasis leidimas). Mc Graw Hill.
2. Nacionalinis biotechnologijų informacijos centras. (2019 m.). Bromas. „PubChem“ duomenų bazė. CID = 23968. Atkurta iš: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Ross Rachel. (2017 m. Vasario 8 d.). Faktai apie bromą. Atkurta iš: livesscience.com
4. Vikipedija. (2019 m.). Borax. Atkurta iš: en.wikipedia.org
5. „Lenntech BV“ (2019 m.). Bromas. Atkurta iš: lenntech.com