Những chất tạo thành muối, phần 4 Brom

Một nguyên tố khác thuộc họ halogen là brom. Nó chiếm một vị trí giữa clo và iot (cùng tạo thành phân họ halogen), và các tính chất của nó ở mức trung bình so với các nước láng giềng ở đầu và cuối nhóm. Tuy nhiên, bất cứ ai nghĩ rằng đây là một yếu tố không thú vị sẽ bị nhầm lẫn.

Ví dụ, brom là chất lỏng duy nhất trong số các phi kim loại, và màu của nó cũng duy nhất trong thế giới của các nguyên tố. Tuy nhiên, điều chính là các thí nghiệm thú vị có thể được thực hiện với nó ở nhà.

– Có thứ gì đó có mùi hôi ở đây! –

...... nhà hóa học người Pháp thốt lên Joseph Gay-Lussackhi vào mùa hè năm 1826, thay mặt Viện Hàn lâm Pháp, ông đã kiểm tra báo cáo về việc phát hiện ra một nguyên tố mới. Tác giả của nó được biết đến rộng rãi hơn Antoine Children. Một năm trước đó, người bào chế thuốc 23 tuổi này đã khám phá khả năng chiết xuất i-ốt từ dung dịch pha chế còn sót lại từ quá trình kết tinh muối mỏ từ nước biển (một phương pháp được sử dụng để chiết xuất muối ở vùng khí hậu ấm áp như bờ biển Địa Trung Hải của Pháp). Clo sủi bọt qua dung dịch, thay thế iốt khỏi muối của nó. Anh ta nhận được nguyên tố này, nhưng nhận thấy một thứ khác - một màng chất lỏng màu vàng nhạt có mùi nồng. Anh ta tách nó ra và sau đó hợp nhất nó. Phần còn lại hóa ra là một chất lỏng màu nâu sẫm, không giống bất kỳ chất nào đã biết. Kết quả thử nghiệm của Balar cho thấy đây là một nguyên tố mới. Do đó, ông đã gửi báo cáo tới Viện hàn lâm Pháp và chờ đợi phán quyết của nó. Sau khi khám phá của Balar được xác nhận, một cái tên đã được đề xuất cho nguyên tố này. nước brôm, bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp bromos, tức là mùi hôi thối, vì mùi nước brom không dễ chịu (1).

Cảnh báo! Mùi hôi không phải là nhược điểm duy nhất của brom. Nguyên tố này cũng có hại không kém gì các halogen cao hơn, và một khi ở trên da sẽ để lại những vết thương khó lành. Vì vậy, trong mọi trường hợp, bạn không được lấy brom ở dạng nguyên chất và tránh hít phải mùi của dung dịch.

yếu tố nước biển

Nước biển chứa gần như tất cả brom có ​​trên địa cầu. Tiếp xúc với clo làm giải phóng brom, bay hơi theo không khí được sử dụng để thổi nước. Trong bình nhận, brom được ngưng tụ và sau đó được tinh chế bằng cách chưng cất. Do cạnh tranh rẻ hơn và ít phản ứng hơn, brom chỉ được sử dụng khi cần thiết. Nhiều ứng dụng không còn nữa, chẳng hạn như bạc bromua trong nhiếp ảnh, phụ gia xăng pha chì và chất chữa cháy halon. Brom là thành phần cấu tạo của pin brom-kẽm, và các hợp chất của nó được sử dụng làm thuốc, thuốc nhuộm, chất phụ gia để giảm tính dễ cháy của nhựa và thuốc bảo vệ thực vật.

Về mặt hóa học, brom không khác các halogen khác: nó tạo thành axit hydrobromic mạnh HBr, tạo muối với anion brom và một số axit oxi và muối của chúng.

Nhà phân tích brom

Các phản ứng đặc trưng của anion bromua tương tự như các thí nghiệm được thực hiện đối với clorua. Sau khi thêm một dung dịch bạc nitrat AgNO₃ kết tủa AgBr kém tan tạo kết tủa, sẫm màu dưới ánh sáng do phân huỷ quang hoá. Kết tủa có màu vàng nhạt (ngược với AgCl trắng và AgI màu vàng) và tan kém khi cho dung dịch amoniac NH vào._3aq (phân biệt nó với AgCl, là chất hòa tan cao trong những điều kiện này) (2). 

2. So sánh màu sắc của bạc halogenua - bên dưới, bạn có thể thấy sự phân hủy của chúng sau khi tiếp xúc với ánh sáng.

Cách dễ nhất để phát hiện bromua là oxy hóa chúng và xác định sự có mặt của brom tự do. Đối với bài kiểm tra, bạn sẽ cần: kali bromua KBr, thuốc tím KMnO₄, dung dịch axit sunfuric (VI) H₂SO₄ và một dung môi hữu cơ (ví dụ, chất pha loãng sơn). Đổ một lượng nhỏ dung dịch KBr và KMnO vào ống nghiệm.₄và sau đó là một vài giọt axit. Nội dung ngay lập tức chuyển sang màu vàng (ban đầu nó có màu tím từ thuốc tím được thêm vào):

2KMn₄ + 10KBr + 8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 nghìn₂SO₄ + 5 tỷ₂ + 8 giờ₂Giới thiệu về Thêm khẩu phần

3. Brom chiết ra từ lớp nước (dưới cùng) tạo màu đỏ nâu cho lớp dung môi hữu cơ (trên).

dung môi và lắc lọ để trộn các thành phần. Sau khi bóc ra, bạn sẽ thấy lớp hữu cơ chuyển sang màu nâu đỏ. Brom tan tốt hơn trong chất lỏng không phân cực và đi từ nước thành dung môi. Hiện tượng quan sát được добыча (3). 

Nước brom tại nhà

nước brom là một dung dịch nước thu được trong công nghiệp bằng cách hòa tan brom vào nước (khoảng 3,6 g brom trên 100 g nước). Nó là một thuốc thử được sử dụng như một chất oxy hóa nhẹ và để phát hiện bản chất không bão hòa của các hợp chất hữu cơ. Tuy nhiên, brom tự do là một chất nguy hiểm, ngoài ra nước brom không bền (brom bay hơi khỏi dung dịch và phản ứng với nước). Do đó, tốt nhất là bạn nên tìm cách giải quyết nhỏ và ngay lập tức sử dụng nó cho các thí nghiệm.

Bạn đã học phương pháp đầu tiên để phát hiện bromua: quá trình oxy hóa dẫn đến sự tạo thành brom tự do. Lần này, thêm vài giọt H vào dung dịch kali bromua KBr trong bình.₂SO₄ và một phần của hydrogen peroxide (3% H₂O₂ được sử dụng như một chất khử trùng). Sau một thời gian, hỗn hợp trở nên hơi vàng:

2KBr + H₂O₂ +H₂SO₄ →K₂SO₄ + BR₂ + 2 giờ₂O

Do đó, nước brom thu được bị ô nhiễm, nhưng X là chất duy nhất.₂O₂. Do đó, nó phải được loại bỏ bằng mangan đioxit MnO.₂sẽ phân hủy hydrogen peroxide dư thừa. Cách dễ nhất để lấy hợp chất là từ các ô dùng một lần (được ký hiệu là R03, R06), ở đó nó ở dạng khối tối lấp đầy cốc kẽm. Đặt một nhúm khối lượng vào bình và sau phản ứng, đổ bỏ phần nổi phía trên và thuốc thử đã sẵn sàng.

Một phương pháp khác là điện phân dung dịch nước của KBr. Để thu được dung dịch brom tương đối tinh khiết, cần chế tạo máy điện phân có màng ngăn, tức là chỉ cần chia cốc bằng một miếng bìa cứng thích hợp (bằng cách này, bạn sẽ giảm được việc trộn các sản phẩm phản ứng trên các điện cực). Một thanh than chì lấy từ ô dùng một lần 3 đã nêu ở trên sẽ được sử dụng làm điện cực dương và một chiếc đinh thông thường làm điện cực âm. Nguồn điện là pin dạng đồng xu 4,5 V. Đổ dung dịch KBr vào cốc, cắm các điện cực có gắn dây và nối pin với dây. Gần điện cực dương, dung dịch sẽ chuyển sang màu vàng (đây là nước brom của bạn) và bong bóng hydro sẽ hình thành ở điện cực âm (4). Có mùi brom nồng nặc phía trên thủy tinh. Hút dung dịch bằng ống tiêm hoặc pipet.

4. TÝnh khèi lîng víi ph © n tö cña tèi vµ t¹o thµnh t¸c dông víi dung dÞch brom (ph¶n øng). Thuốc thử tích tụ xung quanh điện cực dương; bọt khí hiđro hiện rõ trên điện cực âm.

Bạn có thể bảo quản nước brom trong thời gian ngắn trong bao bì kín, tránh ánh sáng và nơi thoáng mát, nhưng tốt hơn hết bạn nên thử ngay. Nếu bạn làm giấy iot tinh bột theo công thức từ phần thứ hai của chu kỳ, hãy nhỏ một giọt nước brom lên giấy. Một đốm đen sẽ ngay lập tức xuất hiện, báo hiệu sự hình thành iốt tự do:

2KI + Br.₂ → tôi₂ + KVg

Cũng giống như brom thu được từ nước biển bằng cách chuyển nó từ bromua bằng chất oxi hóa mạnh hơn (), vì vậy brom thay thế iot yếu hơn từ iotua (tất nhiên, clo cũng sẽ thay thế iot).

Nếu không có giấy hồ i-ốt, đổ dung dịch kali iotua vào ống nghiệm và thêm vài giọt nước brom. Dung dịch sẫm màu và khi thêm chất chỉ thị tinh bột (hỗn dịch bột khoai tây trong nước), dung dịch chuyển sang màu xanh đậm - kết quả cho thấy có sự xuất hiện của iốt tự do (5). 

5. Nhận biết nước brom. Trên - giấy iốt hồ tinh bột, bên dưới - dung dịch kali iodua với chất chỉ thị hồ tinh bột (bên trái - thuốc thử cho phản ứng, bên phải - kết quả của việc trộn các dung dịch).

Hai nhà bếp thí nghiệm.

Trong số rất nhiều thí nghiệm với nước brom, tôi đề xuất hai thí nghiệm mà bạn sẽ cần đến thuốc thử từ nhà bếp. Đầu tiên, lấy ra một chai dầu hạt cải dầu,

7. Phản ứng của nước brom với dầu thực vật. Lớp dầu trên cùng có thể nhìn thấy (bên trái) và lớp nước dưới cùng nhuộm nước brom trước phản ứng (bên trái). Sau phản ứng (bên phải), lớp nước bị mất màu.

dầu hướng dương hoặc ô liu. Đổ một lượng nhỏ dầu thực vật vào ống nghiệm đựng nước brom và lắc để các thuốc thử trộn đều. Khi nhũ tương không bền bị phá vỡ, dầu sẽ ở trên cùng (ít đặc hơn nước) và nước brom ở dưới cùng. Tuy nhiên, lớp nước đã mất màu vàng nhạt. Hiệu ứng này "cấm" dung dịch nước và sử dụng nó để phản ứng với các thành phần của dầu (6). 

Dầu thực vật chứa khá nhiều axit béo không no (kết hợp với glyxerin tạo thành chất béo). Nguyên tử brom liên kết với các liên kết đôi trong phân tử của các axit này, tạo thành các dẫn xuất brom tương ứng. Sự thay đổi màu sắc của nước brom là một dấu hiệu cho thấy các hợp chất hữu cơ không no có trong mẫu thử, tức là các hợp chất có liên kết đôi hoặc liên kết ba giữa các nguyên tử cacbon (7). 

Đối với thí nghiệm nhà bếp thứ hai, hãy chuẩn bị muối nở, tức là natri bicacbonat, NaHCO.₃, và hai loại đường - glucose và fructose. Bạn có thể mua soda và glucose tại cửa hàng tạp hóa, và fructose tại ki-ốt dành cho bệnh nhân tiểu đường hoặc cửa hàng thực phẩm tốt cho sức khỏe. Glucose và fructose tạo thành sucrose, một loại đường phổ biến. Ngoài ra, chúng rất giống nhau về tính chất và có cùng một công thức tổng thể, và nếu điều này là không đủ, chúng dễ dàng truyền vào nhau. Đúng, có sự khác biệt giữa chúng: fructoza ngọt hơn glucoza và trong dung dịch, nó quay mặt phẳng ánh sáng theo hướng khác. Tuy nhiên, để nhận dạng, bạn sẽ sử dụng sự khác biệt về cấu trúc hóa học: glucose là một aldehyd và fructose là một ketone.

7. Phản ứng cộng brom vào liên kết

Bạn có thể nhớ rằng đường khử được xác định bằng cách sử dụng thử nghiệm Trommer và Tollens. Hình ảnh bên ngoài của mỏ gạch Cu₂O (ở lần thử đầu tiên) hoặc gương bạc (ở lần thử thứ hai) cho biết sự hiện diện của các hợp chất khử, chẳng hạn như anđehit.

Tuy nhiên, những nỗ lực này không phân biệt được giữa aldehyde glucose và fructose xeton, vì fructose sẽ nhanh chóng thay đổi cấu trúc của nó trong môi trường phản ứng, chuyển thành glucose. Thuốc thử loãng hơn là cần thiết.

Halogens như 

Có một nhóm các hợp chất hóa học có tính chất tương tự như các hợp chất tương tự. Chúng tạo thành axit có công thức chung là HX và muối với anion X đơn chức, và những axit này không được tạo thành từ oxit. Ví dụ về các giả halogen như vậy là axit hydrocyanic HCN độc và HSCN thiocyanat vô hại. Một số trong số chúng thậm chí còn tạo thành các phân tử tảo cát, chẳng hạn như xyanogen (CN).₂.

Đây là lúc nước brom phát huy tác dụng. Tạo các dung dịch: glucozơ với phản ứng cộng NaHCO₃ và fructose, cũng với việc bổ sung baking soda. Cho dung dịch glucozơ đã chuẩn bị vào một ống nghiệm đựng nước brom, cho dung dịch fructozơ vào ống nghiệm còn lại đựng nước brom. Sự khác biệt có thể thấy rõ: nước brom bị mất màu dưới tác dụng của dung dịch glucozơ, còn fructozơ không gây ra bất kỳ thay đổi nào. Hai loại đường chỉ có thể được phân biệt trong môi trường kiềm nhẹ (có natri bicacbonat) và với chất oxy hóa nhẹ, tức là nước brom. Việc sử dụng dung dịch kiềm mạnh (cần thiết cho phép thử Trommer và Tollens) gây ra sự chuyển đổi nhanh chóng một loại đường này thành một loại đường khác và làm đổi màu nước brom cũng bởi fructoza. Nếu bạn muốn biết, hãy lặp lại phép thử bằng natri hydroxit thay vì muối nở.