Wale ambao huunda chumvi, sehemu ya 4 Bromini

Kipengele kingine kutoka kwa familia ya halogen ni bromini. Inachukua nafasi kati ya klorini na iodini (pamoja na kutengeneza jamii ndogo ya halojeni), na mali yake ni wastani ikilinganishwa na majirani zake juu na chini ya kikundi. Walakini, mtu yeyote anayefikiria kuwa hii ni kipengele kisichovutia atakuwa amekosea.

Kwa mfano, bromini ni kioevu pekee kati ya zisizo za metali, na rangi yake pia inabakia pekee katika ulimwengu wa vipengele. Jambo kuu, hata hivyo, ni kwamba majaribio ya kuvutia yanaweza kufanywa nayo nyumbani.

- Kuna kitu kinanuka humu ndani! -

...... alishangaa mwanakemia Mfaransa Joseph Gay-Lussacwakati katika majira ya joto ya 1826, kwa niaba ya Chuo cha Kifaransa, aliangalia ripoti juu ya ugunduzi wa kipengele kipya. Mwandishi wake alikuwa haijulikani zaidi Antoine Balar. Mwaka mmoja kabla, dawa hii ya apothecary mwenye umri wa miaka 23 ilikuwa imechunguza uwezekano wa kuchimba madini ya iodini kutoka kwa miyeyusho ya kutengenezea pombe iliyosalia kutoka kwa uwekaji wa fuwele wa chumvi ya mawe kutoka kwenye maji ya bahari (njia inayotumiwa kutoa chumvi katika hali ya hewa ya joto kama vile pwani ya Bahari ya Ufaransa). Klorini ilibubujika kupitia suluhisho, ikiondoa iodini kutoka kwa chumvi yake. Alipokea kipengele, lakini aliona kitu kingine - filamu ya kioevu ya njano yenye harufu kali. Aliitenganisha na kisha kuiunganisha. Mabaki yaligeuka kuwa kioevu cha rangi ya giza, tofauti na dutu yoyote inayojulikana. Matokeo ya mtihani wa Balar yalionyesha kuwa hiki ni kipengele kipya. Kwa hivyo, alituma ripoti kwa Chuo cha Ufaransa na kungojea uamuzi wake. Baada ya ugunduzi wa Balar kuthibitishwa, jina lilipendekezwa kwa kipengele hicho. bromini, inayotokana na bromos ya Kigiriki, i.e. harufu mbaya, kwa sababu harufu ya bromini haipendezi (1).

Attention! Harufu mbaya sio tu hasara ya bromini. Kipengele hiki ni hatari kama vile halojeni za juu, na, mara moja kwenye ngozi, huacha majeraha ambayo ni vigumu kuponya. Kwa hiyo, hakuna kesi unapaswa kupata bromini katika fomu yake safi na kuepuka kuvuta pumzi ya harufu ya ufumbuzi wake.

kipengele cha maji ya bahari

Maji ya bahari yana karibu bromini yote ambayo iko kwenye ulimwengu. Mfiduo wa klorini husababisha kutolewa kwa bromini, ambayo hubadilika na hewa inayotumiwa kupiga maji. Katika mpokeaji, bromini hufupishwa na kisha kutakaswa na kunereka. Kutokana na ushindani wa bei nafuu na reactivity kidogo, bromini hutumiwa tu wakati inahitajika. Matumizi mengi yametoweka, kama vile bromidi ya fedha katika upigaji picha, viambajengo vya petroli yenye risasi, na vizima-moto vya halon. Bromini ni sehemu ya betri za bromini-zinki, na misombo yake hutumiwa kama dawa, rangi, viungio ili kupunguza kuwaka kwa plastiki, na bidhaa za ulinzi wa mimea.

Kemikali, bromini haina tofauti na halojeni nyingine: huunda asidi ya hidrobromic HBr yenye nguvu, chumvi na anion ya bromini na baadhi ya asidi ya oksijeni na chumvi zao.

Mchambuzi wa bromini

Tabia ya athari ya anion ya bromidi ni sawa na majaribio yaliyofanywa kwa kloridi. Baada ya kuongeza suluhisho la nitrate ya fedha AgNO₃ mvua yenye mumunyifu duni ya kunyesha kwa AgBr, inayofanya giza kwenye mwanga kutokana na mtengano wa fotokemikali. Mvua ina rangi ya manjano (kinyume na AgCl nyeupe na AgI ya manjano) na haiwezi kuyeyuka vizuri wakati mmumunyo wa NH amonia unapoongezwa._3aq (ambayo inaitofautisha na AgCl, ambayo ni mumunyifu sana chini ya hali hizi) (2). 

2. Ulinganisho wa rangi za halidi za fedha - chini unaweza kuona kuoza kwao baada ya kufichua mwanga.

Njia rahisi zaidi ya kugundua bromidi ni oxidize na kuamua uwepo wa bromini ya bure. Kwa mtihani utahitaji: bromidi ya potasiamu KBr, permanganate ya potasiamu KMnO₄, myeyusho wa asidi ya sulfuriki (VI) H₂SO₄ na kutengenezea kikaboni (kwa mfano, rangi nyembamba). Mimina kiasi kidogo cha suluhu za KBr na KMnO kwenye bomba la majaribio.₄na kisha matone machache ya asidi. Yaliyomo mara moja huwa ya manjano (hapo awali ilikuwa ya zambarau kutoka kwa permanganate ya potasiamu iliyoongezwa):

2KMn₄ +10KB +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 elfu₂SO₄ +5Br₂ + 8 NYUMBA₂Kuhusu Ongeza kuwahudumia

3. Bromini iliyotolewa kutoka kwenye safu ya maji (chini) hupaka rangi ya safu ya kikaboni ya kutengenezea nyekundu-kahawia (juu).

kutengenezea na kutikisa bakuli ili kuchanganya yaliyomo. Baada ya kujiondoa, utaona kwamba safu ya kikaboni imechukua rangi nyekundu ya hudhurungi. Bromini huyeyuka vizuri zaidi katika vimiminiko visivyo vya polar na huenda kutoka kwa maji hadi kwenye kutengenezea. Kuzingatiwa uzushi ngawira (3). 

Maji ya bromini nyumbani

maji ya bromini ni suluhisho la maji lililopatikana kwa viwanda kwa kufuta bromini katika maji (karibu 3,6 g ya bromini kwa 100 g ya maji). Ni kitendanishi kinachotumika kama kioksidishaji kidogo na kugundua asili isiyojaa ya misombo ya kikaboni. Hata hivyo, bromini ya bure ni dutu hatari, na badala ya hayo, maji ya bromini hayana msimamo (bromini huvukiza kutoka kwa suluhisho na humenyuka kwa maji). Kwa hiyo, ni bora kupata kazi kidogo na kuitumia mara moja kwa majaribio.

Tayari umejifunza njia ya kwanza ya kuchunguza bromidi: oxidation inayoongoza kwenye malezi ya bromini ya bure. Wakati huu, ongeza matone machache ya H kwenye suluhisho la bromidi ya potasiamu KBr kwenye chupa.₂SO₄ na sehemu ya peroksidi ya hidrojeni (3% H₂O₂ kutumika kama dawa ya kuua vijidudu). Baada ya muda, mchanganyiko unakuwa wa manjano:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + BR₂ + 2 NYUMBA₂O

Maji ya bromini yaliyopatikana kwa hivyo yamechafuliwa, lakini X ndio wasiwasi pekee.₂O₂. Kwa hivyo, lazima iondolewe na dioksidi ya manganese MnO.₂ambayo itatengana na peroksidi ya hidrojeni iliyozidi. Njia rahisi zaidi ya kupata kiwanja ni kutoka kwa seli zinazoweza kutolewa (zilizoteuliwa kama R03, R06), ambapo iko katika mfumo wa misa ya giza inayojaza kikombe cha zinki. Weka pinch ya wingi katika chupa, na baada ya majibu, mimina supernatant, na reagent iko tayari.

Njia nyingine ni electrolysis ya ufumbuzi wa maji ya KBr. Ili kupata suluhisho la bromini safi, ni muhimu kujenga electrolyzer ya diaphragm, i.e. tu kugawanya beaker na kipande cha kadibodi kinachofaa (kwa njia hii utapunguza mchanganyiko wa bidhaa za majibu kwenye electrodes). Fimbo ya grafiti iliyochukuliwa kutoka kwa seli ya 3 inayoweza kutupwa iliyotajwa hapo juu itatumika kama elektrodi chanya, na msumari wa kawaida kama elektrodi hasi. Chanzo cha nguvu ni betri ya seli ya sarafu ya 4,5 V. Mimina suluhisho la KBr ndani ya kopo, ingiza elektroni na waya zilizounganishwa, na uunganishe betri kwenye waya. Karibu na elektroni chanya, suluhisho litageuka manjano (haya ni maji yako ya bromini), na Bubbles za hidrojeni zitaunda kwenye elektrodi hasi (4) Kuna harufu kali ya bromini juu ya kioo. Chora suluhisho na sindano au pipette.

4. Homemade diaphragm kiini upande wa kushoto na kiini sawa katika uzalishaji wa maji bromini (kulia). Reagent hujilimbikiza karibu na electrode nzuri; Bubbles hidrojeni huonekana kwenye electrode hasi.

Unaweza kuhifadhi maji ya bromini kwa muda mfupi kwenye chombo kilichofungwa sana, kilichohifadhiwa kutoka kwa mwanga na mahali pa baridi, lakini ni bora kujaribu mara moja. Ikiwa ulifanya karatasi za iodini za wanga kulingana na mapishi kutoka kwa sehemu ya pili ya mzunguko, weka tone la maji ya bromini kwenye karatasi. Doa la giza litaonekana mara moja, kuashiria malezi ya iodini ya bure:

2KI + Br.₂ → i₂ + KVg

Kama vile bromini hupatikana kutoka kwa maji ya bahari kwa kuiondoa kutoka kwa bromidi na wakala wa vioksidishaji vikali (), vivyo hivyo bromini huondoa iodini dhaifu kuliko hiyo kutoka kwa iodini (bila shaka, klorini pia itaondoa iodini).

Ikiwa huna karatasi ya iodini ya wanga, mimina suluhisho la iodidi ya potasiamu kwenye tube ya mtihani na kuongeza matone machache ya maji ya bromini. Suluhisho huwa giza, na wakati kiashiria cha wanga (kusimamishwa kwa unga wa viazi kwenye maji) kinaongezwa, inageuka bluu giza - matokeo yanaonyesha kuonekana kwa iodini ya bure (5). 

5. Kugundua bromini. Juu - karatasi ya iodini ya wanga, chini - suluhisho la iodidi ya potasiamu na kiashiria cha wanga (upande wa kushoto - vitendanishi vya majibu, upande wa kulia - matokeo ya kuchanganya ufumbuzi).

Majaribio mawili ya jikoni.

Kati ya majaribio mengi na maji ya bromini, ninapendekeza mbili ambazo utahitaji reagents kutoka jikoni. Katika ya kwanza, toa chupa ya mafuta ya rapa,

7. Mmenyuko wa maji ya bromini na mafuta ya mboga. Safu ya juu ya mafuta inaonekana (kushoto) na safu ya chini ya maji iliyochafuliwa na bromini kabla ya majibu (kushoto). Baada ya majibu (kulia), safu ya maji ilibadilika rangi.

alizeti au mafuta ya alizeti. Mimina kiasi kidogo cha mafuta ya mboga kwenye tube ya mtihani na maji ya bromini na kutikisa yaliyomo ili reagents kuchanganya vizuri. Emulsion ya labile inapovunjika, mafuta yatakuwa juu (chini ya mnene kuliko maji) na maji ya bromini chini. Hata hivyo, safu ya maji imepoteza rangi yake ya njano. Athari hii "inakataza" suluhisho la maji na kuitumia kuguswa na vifaa vya mafuta (6). 

Mafuta ya mboga yana asidi nyingi za mafuta zisizojaa (kuchanganya na glycerin kuunda mafuta). Atomi za bromini zimeunganishwa kwa vifungo viwili katika molekuli za asidi hizi, na kutengeneza derivatives ya bromini inayofanana. Mabadiliko katika rangi ya maji ya bromini ni dalili kwamba misombo ya kikaboni isiyojaa iko kwenye sampuli ya mtihani, i.e. misombo ambayo ina vifungo viwili au tatu kati ya atomi za kaboni (7). 

Kwa jaribio la pili la jikoni, jitayarisha soda ya kuoka, yaani bicarbonate ya sodiamu, NaHCO.₃, na sukari mbili - glucose na fructose. Unaweza kununua soda na glukosi kwenye duka la mboga, na fructose kwenye kioski cha wagonjwa wa kisukari au duka la chakula cha afya. Glucose na fructose huunda sucrose, ambayo ni sukari ya kawaida. Kwa kuongezea, zinafanana sana katika mali na zina fomula sawa, na ikiwa hii haitoshi, hupita kwa kila mmoja. Kweli, kuna tofauti kati yao: fructose ni tamu kuliko glucose, na katika suluhisho hugeuka ndege ya mwanga katika mwelekeo mwingine. Hata hivyo, kwa kitambulisho, utatumia tofauti katika muundo wa kemikali: glucose ni aldehyde, na fructose ni ketone.

7. Mmenyuko wa kuongeza ya bromini kwa kumfunga

Unaweza kukumbuka kuwa kupunguza sukari hutambuliwa kwa kutumia vipimo vya Trommer na Tollens. Mtazamo wa nje wa amana ya matofali Cu₂O (katika jaribio la kwanza) au kioo cha fedha (kwa pili) kinaonyesha uwepo wa misombo ya kupunguza, kama vile aldehydes.

Walakini, majaribio haya hayatofautishi kati ya aldehyde ya sukari na ketone ya fructose, kwani fructose itabadilisha haraka muundo wake katika njia ya mmenyuko, na kugeuka kuwa sukari. Reagent nyembamba inahitajika.

Halojeni kama 

Kuna kundi la misombo ya kemikali ambayo ni sawa katika mali na misombo sawa. Hutengeneza asidi ya fomula ya jumla HX na chumvi na anions X- mononegative, na asidi hizi hazitengenezwi kutoka kwa oksidi. Mifano ya pseudohalojeni kama hizo ni asidi hidrosianic HCN na thiocyanate HSCN isiyo na madhara. Baadhi yao hata huunda molekuli za diatomiki, kama vile sianidi (CN).₂.

Hapa ndipo maji ya bromini yanapoingia. Tengeneza suluhisho: sukari na kuongeza ya NaHCO₃ na fructose, pia kwa kuongeza ya soda ya kuoka. Mimina mmumunyo wa glukosi uliotayarishwa kwenye bomba moja la majaribio na maji ya bromini, na myeyusho wa fructose ndani ya lingine, pia na maji ya bromini. Tofauti inaonekana wazi: maji ya bromini yaliyotolewa chini ya hatua ya ufumbuzi wa glucose, na fructose haikusababisha mabadiliko yoyote. Sukari mbili zinaweza tu kutofautishwa katika mazingira ya alkali kidogo (zinazotolewa na bicarbonate ya sodiamu) na kwa wakala wa vioksidishaji mdogo, yaani maji ya bromini. Matumizi ya mmumunyo wenye nguvu wa alkali (muhimu kwa vipimo vya Trommer na Tollens) husababisha ubadilishaji wa haraka wa sukari moja hadi nyingine na kubadilika rangi kwa maji ya bromini pia na fructose. Ikiwa unataka kujua, rudia mtihani kwa kutumia hidroksidi ya sodiamu badala ya soda ya kuoka.