BROM: POVIJEST, STRUKTURA, KONFIGURACIJA ELEKTRONA, SVOJSTVA, UPORABE - KEMIJA

Broma je nemetalnih elemenata pripada skupini grupe halogena, 17 (VIIA) iz tablice. Njegov kemijski simbol je fra. Pojavljuje se kao dijatomska molekula, čiji su atomi povezani kovalentnom vezom, zbog čega joj je dodijeljena molekularna formula Br ₂.

Za razliku od fluora i klora, brom u zemaljskim uvjetima nije plin, već crvenkasto-smeđa tekućina (slika dolje). Puši se, a zajedno s živom, jedini su tekući elementi. Ispod njega jod, iako pojačava boju i pretvara se u ljubičastu boju, može se kristalizirati u hlapljivu krutinu.

Bočica s čistim tekućim bromom. Izvor: Hi-Res slike kemijskih elemenata

Brom je samostalno otkrio 1825. Carl Löwig, koji je studirao pod vodstvom njemačkog kemičara Leopolda Gmelina; a 1826. francuski kemičar Antoine-Jérome Balard. No, objavljivanje eksperimentalnih rezultata Balarda prethodilo je Löwigovim.

Brom je 62. najbogatiji element na Zemlji, distribuiran je u niskim koncentracijama po Zemljinoj kori. U moru je prosječna koncentracija 65 ppm. Ljudsko tijelo sadrži 0,0004% broma, njegova funkcija nije konačno poznata.

Ovaj se element komercijalno koristi u slanoj otopini ili na mjestima koja su zbog posebnih uvjeta mjesta visoke koncentracije soli; na primjer, Mrtvo more do kojeg se konvergiraju vode susjednih teritorija, zasićeno solju.

To je korozivni element koji može napadati metale, poput platine i paladija. Otopljen u vodi, brom također može izvršiti svoje korozivno djelovanje na ljudska tkiva, pogoršavajući situaciju jer se može stvoriti bromovodična kiselina. S obzirom na toksičnost, može nanijeti značajnu štetu organima, poput jetre, bubrega, pluća i želuca.

Brom je vrlo štetan u atmosferi i 40-100 puta je razorniji za ozonski omotač od klora. Polovina gubitka ozonskog omotača na Antarktici nastaje reakcijama koje se odnose na bromometil, spoj koji se koristi kao fumigant.

Ima brojne primjene, kao što su: sredstvo za protivpožarno uništavanje, sredstvo za izbjeljivanje, površinsko dezinfekcijsko sredstvo, aditiv za gorivo, intermedijar u proizvodnji sedativa, u proizvodnji organskih kemikalija, itd.

Povijest

Djelo Carla Löwiga

Brom su otkrili neovisno i gotovo istovremeno Carl Jacob Löwig, njemački kemičar 1825. godine, i Antoine Balard, francuski kemičar 1826. godine.

Carl Löwig, učenik njemačkog kemičara Leopolda Gmelina, prikupio je vodu iz izvora u Bad Kreuznachu i dodao klor; Nakon dodavanja etera, tekuća smjesa je miješana.

Zatim se eter izdestilira i koncentrira isparavanjem. Kao rezultat toga, dobio je crvenkasto smeđu supstancu, a to je brom.

Djelo Antoina Balarda

Balard je sa svoje strane upotrijebio pepeo od smeđih algi poznatih kao fucus i miješao ih s slanom vodom, izvađenom iz stanova soli u Montpellieru. Tako je objavio brom, klor prolazi kroz vodeni materijal podvrgava ekstrakciji, u kojoj je magnezijev bromid, MgBr ₂, bio prisutan.

Potom se materijal destilirao u prisutnosti manganovog dioksida i sumporne kiseline, stvarajući crvene pare koje su se kondenzirale u tamnu tekućinu. Balard je smatrao da je to novi element i nazvao ga muride, izveden iz latinske riječi muria, kojom je slana označena.

Objavljeno je da je Balard na prijedlog Anglade ili Gay-Lussaca promijenio ime iz muride u brôme, temeljeno na činjenici da brôme znači gadno, što definira miris otkrivenog elementa.

Rezultate je Belard objavio u Annales of Chemie i Physique, prije nego što je Löwig objavio svoje.

Tek od 1858. nadalje, moguće je proizvesti brom u značajnim količinama; Godine kada su otkrivena i eksploatirana nalazišta soli u Stassfurtu, što je dovodilo brom kao nusproizvod kalijeve kalije.

Struktura i elektronska konfiguracija broma

Molekula

Molekul Br2. Izvor: Benjah-bmm27.

Gornja slika prikazuje molekulu broma, Br ₂, s kompaktnim uzorkom punjenja. Zapravo postoji jedna kovalentna veza između dva atoma broma, Br-Br.

Budući da je homogena i dijatomska molekula, nedostaje mu trajni dipolni trenutak i može komunicirati s drugima iste vrste samo pomoću londonskih disperzijskih sila.

To je razlog zbog kojeg njegova crvenkasta tekućina ispari; u molekulama Br ₂, iako relativno teške, njihove intermolekularne sile lagano ih drže zajedno.

Brom je manje elektronegativan od klora i zbog toga ima manje atraktivan učinak na elektrone u valentnoj ljusci. Kao rezultat, potrebno je manje energije za putovanje višim razinama energije, apsorbiranje zelenih fotona i odražavanja crvenkaste boje.

kristali

Bromna kristalna struktura. Izvor: Ben Mills.

U plinskoj fazi, Br ₂ molekule znatno odvoje dok nema učinkovite interakcije između njih. Međutim, ispod točke taljenja, brom se može smrznuti u crvenkaste ortorombične kristale (gornja slika).

Primjetite kako su molekule Br ₂ raspoređene na tako uredan način da izgledaju kao "bromovi crvi". Ovdje, i pri ovim temperaturama (T <-7.2 ° C), disperzijske su sile dovoljne da vibracije molekula ne odmah sruše kristal; ali ipak, nekoliko njih će se stalno sublimirati.

Valentni sloj i oksidacijska stanja

Elektronska konfiguracija broma je:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Budući da je 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ njegova valentna ljuska (iako 3d ¹⁰ orbitala ne igra vodeću ulogu u svojim kemijskim reakcijama). Elektroni u 4s i 4p orbitali su najudaljeniji, ukupno 7, samo jedan elektron udaljen od popunjavanja valentnog okteta.

Iz ove konfiguracije može se zaključiti moguća oksidacijska stanja za brom: -1, ako dobije elektron koji će biti izoelektronski do kriptona; +1, ostavljajući 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴; +3, +4 i +5, gubeći sve elektrone iz 4p orbitale (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰); i +7, ne ostavljajući elektrone u orbiti 4s (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰).

Svojstva

Fizički izgled

Tamno crvenkasto-smeđa tekućina za dim. U prirodi se nalazi kao dijatomska molekula, s atomima povezanim kovalentnom vezom. Brom je tekućina gušća od vode i u njoj tone.

Atomska težina

79.904 g / mol.

Atomski broj

35.

Miris

Puhav, ugušujući i nadražujući dim.

Talište

-7,2 ° C.

Vrelište

58,8 ° C.

Gustoća (Br

3.1028 g / cm ³

Topnost u vodi

33,6 g / L pri 25 ° C. Topljivost broma u vodi je niska i povećava se s padom temperature; ponašanje slično onome drugih plinova.

Topivost

Slobodno topiv u alkoholu, eteru, kloroformu, ugljikov tetrakloridu, ugljikovom sulfidu i koncentriranoj klorovodičnoj kiselini. Topivo u nepolarnim i nekim polarnim otapalima poput alkohola, sumporne kiseline i u mnogim halogeniranim otapalima.

Trostruka točka

265,9 K pri 5,8 kPa.

Kritična točka

588 K pri 10,34 MPa.

Toplina fuzije (Br

10.571 kJ / mol.

Toplina isparavanja (Br

29,96 kJ / mol.

Molarni toplinski kapacitet (Br

75,69 kJ / mol.

Tlak pare

Pri temperaturi od 270 K, 10 kPa.

Temperatura automatskog paljenja

Nije zapaljivo.

točka paljenja

113 ° C.

Temperatura skladištenja

Od 2 do 8 ºC.

Površinska napetost

40,9 mN / m na 25 ° C.

Prag mirisa

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Indeks loma (ηD)

1,6083 na 20 ° C i 1,6478 na 25 ° C.

Elektronegativnost

2,96 na Paulingovoj skali.

Energija ionizacije

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

- Druga razina: 2,103 kJ / mol.

- Treća razina: 3.470 kJ / mol.

Atomski radio

120 sati.

Kovalentni polumjer

120.3 sati.

Van der Waals radio

185 sati.

Reaktivnost

Manje je reaktivan od klora, ali više reaktivan od joda. Oksidant je manje jak od klora i jači od joda. Također je slabije redukcijsko sredstvo od joda, ali jače od klora.

Pare klora vrlo korozivno djeluju na mnoge materijale i ljudska tkiva. Napada mnoge metalne elemente, uključujući platinu i paladij; ali ne napada olovo, nikl, magnezij, željezo, cink, a ni ispod natrija niže od 300 ° C.

Brom u vodi pretvara se i pretvara se u bromid. To također može postojati kao bromata (Bro ₃ ^-), ovisno o pH tekućine.

Zbog svog oksidacijskog djelovanja, brom može izazvati oslobađanje radikala bez kisika. To su jaki oksidanti i mogu uzrokovati oštećenje tkiva. Također se brom može spontano zapaliti ako se kombinira s kalijem, fosforom ili kositrom.

Prijave

Benzinski dodatak

Za uklanjanje potencijalnih naslaga olova iz automobilskih motora korišten je etilen-dibromid. Nakon izgaranja benzina, koji je kao aditiv koristio olovo, brom se kombinirao s olovom, čime je nastao olovni bromid, isparljivi plin koji se istjerao kroz izlaznu cijev.

Iako je brom uklanjao olovo iz benzina, njegovo razorno djelovanje na ozonski omotač bilo je vrlo snažno, zbog čega je odbačen zbog ove primjene.

pesticidi

Metilen ili bromometil bromid upotrijebljen je kao pesticid za pročišćavanje tla, posebno za uklanjanje parazitskih nematoda, kao što je trzaj.

Međutim, uporaba većine spojeva koji sadrže brom odbačena je zbog destruktivnog djelovanja na ozonski sloj.

Kontrola emisija žive

Brom se koristi u nekim postrojenjima za smanjenje emisije žive, vrlo toksičnog metala.

Fotografija

Srebrni bromid, pored srebro-jodida i srebrovog klorida, koristi se kao svjetlo osjetljiv spoj u fotografskim emulzijama.

Terapijske akcije

Kalijev bromid, kao i litijev bromid, korišteni su kao opći sedativi u 19. i početkom 20. stoljeća. Bromidi u obliku jednostavnih soli još se uvijek koriste u nekim zemljama kao antikonvulzivi.

Međutim, američka agencija FDA danas ne odobrava upotrebu broma za liječenje bilo koje bolesti.

Vatrogasno sredstvo

Brom se plamenima pretvara u bromovodičnu kiselinu, koja ometa reakciju oksidacije koja nastaje tijekom požara i uzrokuje njegovo gašenje. Polimeri koji sadrže brom koriste se za izradu smola otpornih na vatru.

Aditiv u hrani

Brašnu su dodani tragovi kalijevog bromata kako bi se poboljšalo kuhanje.

Reagensi i kemijski intermedijeri

Vodikov bromid koristi se kao redukcijsko sredstvo i katalizator organskih reakcija. Brom se koristi kao kemijski intermedijer u proizvodnji lijekova, hidrauličkih tekućina, rashladnih sredstava, odvlaživača zraka, te u pripravcima za uklanjanje kose.

Nalazi i u proizvodnji tekućina za bušenje bušotina, proizvoda za dezinfekciju vode, sredstava za izbjeljivanje, površinskih dezinfekcijskih sredstava, boja, aditiva za gorivo itd.

Biološko djelovanje

Studija provedena 2014. godine pokazuje da je brom neophodan kofaktor za biosintezu kolagena IV, što brom čini bitnim elementom za razvoj životinjskog tkiva. Međutim, nema podataka o posljedicama deficita elemenata.

Gdje se nalazi

Brom se komercijalno izvlači iz rudnika soli i jama s otopinom soli pronađene u državi Arkansas i u Velikom slanom jezeru Utah, obje u Sjedinjenim Državama. Ova posljednja slana otopina ima koncentraciju broma od 0,5%.

Da bi se izvukao brom, klor u vrućem plinovitom stanju dodaje se u slanu otopinu radi oksidacije bromidnih iona u otopini, prikupljajući elementarni brom.

Mrtvo more, na granici između Jordana i Izraela, je zatvoreno more koje je ispod razine mora, zbog čega ima vrlo visoku koncentraciju soli.

Brom i kalij se tamo dobivaju komercijalno isparavanjem vode s velikom količinom slane vode iz Mrtvog mora. U ovom moru koncentracija broma može doseći 5 g / L.

Nalazi se i u visokim koncentracijama u nekim vrućim izvorima. Na primjer, brominit je mineral bromida srebra koji se nalazi u Boliviji i Meksiku.

rizici

Brom u tekućem stanju korozira ljudsko tkivo. No najveća opasnost za čovjeka dolazi od bromovih dima i njihovog udisanja.

Disanje u okruženju s koncentracijom broma od 11-23 mg / m ³ stvara snažne šokove. Koncentracija od 30–60 mg / m ³ izuzetno je štetna. U međuvremenu, koncentracija od 200 mg može biti kobna.

Reference

Shiver & Atkins. (2008). Neorganska kemija. (Četvrto izdanje). Mc Graw Hill.
Nacionalni centar za biotehnološke informacije. (2019). Brom. PubChem baza podataka. CID = 23968. Oporavak od: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Ross Rachel. (8. veljače 2017.). Činjenice o bromu. Oporavilo sa: livesscience.com
Wikipedia. (2019). Boraks. Oporavilo sa: en.wikipedia.org
Lenntech BV (2019). Brom. Oporavilo od: lenntech.com

BROM: POVIJEST, STRUKTURA, KONFIGURACIJA ELEKTRONA, SVOJSTVA, UPORABE - KEMIJA - 2026