Ті, що утворюють солі, частина 4

Ще одним елементом із сімейства галогенів є бром. Він займає місце між хлором та йодом (разом з ними утворюючи підродину галогенів), а його властивості є середніми в порівнянні з сусідами вгорі та внизу групи. Однак той, хто думає, що це нецікавий елемент, помилиться.

Наприклад, бром - єдина рідина серед неметалів, і його колір також залишається унікальним у світі елементів. Головне, що з ним можна проводити цікаві експерименти в домашніх умовах.

- Щось тут погано пахне! -

…… вигукнув французький хімік Жозеф Гей-Люссакколи влітку 1826 за дорученням Французької академії він перевірив звіт про відкриття нового елемента. Його автор був ширше невідомий Антуан Діти. Роком раніше цей 23-річний аптекар досліджував можливість отримання йоду з пивоварних розчинів, що залишилися після кристалізації кам'яної солі з морської води (цей метод використовується для отримання солі в регіонах з теплим кліматом, наприклад, на французькому узбережжі Середземного моря). Через розчин пухирився хлор, витісняючи йод із його солі. Він отримав елемент, але помітив ще дещо плівку жовтуватої рідини з сильним запахом. Він відокремив його, а потім злив. Залишок виявився темно-коричневою рідиною, не схожою на жодну відому речовину. Результати випробувань Балара довели, що це новий елемент. Тому він відправив доповідь до Французької академії і почав чекати на її вердикт. Після того, як відкриття Балара було підтверджено, для елемента було запропоновано назву бром, Похідне від грецького bromos, тобто. сморід, бо запах брому не приємний (1).

Увага! Поганий запах – не єдиний недолік брому. Цей елемент настільки ж шкідливий, як і вищі галогени, і, потрапивши на шкіру, залишає рани, що важко гояться. Тому в жодному разі не можна отримувати бром у чистому вигляді та уникати вдихання запаху його розчину.

Елемент морської води

Морська вода містить майже весь бром, який є присутнім на земній кулі. Вплив на неї хлору викликає виділення брому, який випаровується з повітрям, що використовується для обдування води. У ресивері бром конденсується, потім очищається перегонкою. Через дешевшу конкуренцію і меншу реакційну здатність бром використовується лише за необхідності. Багато видів використання пішли в минуле, наприклад, бромід срібла у фотографії, добавки до етилованого бензину та галонові вогнегасні речовини. Бром входить до складу бромно-цинкових акумуляторів, а його сполуки використовуються як ліки, барвники, добавки для зниження горючості пластмас та засобів захисту рослин.

У хімічному відношенні бром не відрізняється від інших галогенів: утворює міцну бромистоводневу кислоту HBr, солі з аніоном бром та деякими кисневими кислотами та їх солями.

Бромний аналітик

Реакції, характерні для бромід-аніону, подібні до дослідів, проведених для хлоридів. Після додавання розчину азотнокислого срібла AgNO₃ випадає малорозчинний осад AgBr, що темніє на світлі внаслідок фотохімічного розкладання. Осад має жовтуватий колір (на відміну білого AgCl і жовтого AgI) і погано розчиняється при додаванні розчину NH аміаку._3aq (що відрізняє його від добре розчинного в цих умовах AgCl) (2). 

2. Порівняння кольорів галогенідів срібла – внизу видно їхній розпад після дії світла.

Найпростіший спосіб виявити броміди - це їхнє окислення та визначення присутності вільного брому. Для тесту вам знадобляться: бромистий калій KBr, перманганат калію KMnO₄, розчин сірчаної кислоти (VI) H₂SO₄ та органічний розчинник (наприклад, розчинник для фарби). У пробірку налийте невелику кількість розчинів KBr та KMnO.₄а потім кілька крапель кислоти. Вміст відразу стає жовтуватим (спочатку було фіолетовим від доданої марганцівки):

2KMно₄ +10KBr +8Н₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 тис.₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂Про Додати порцію

3. Бром, витягнутий з водного шару (внизу), забарвлює шар органічного розчинника червоно-коричневий колір (вгорі).

розчинника та струсіть пробірку, щоб вміст перемішався. Після відшарування ви побачите, що органічний шар набув коричнево-червоного кольору. Бром краще розчиняється у неполярних рідинах і переходить із води у розчинник. Спостережуване явище видобуток (3). 

Бромна вода в домашніх умовах

бромна вода є водний розчин, отриманий промисловим способом шляхом розчинення брому у воді (близько 3,6 г брому 100 г води). Це реагент, що використовується як м'який окислювач і для виявлення ненасиченої природи органічних сполук. Проте вільний бром - небезпечна речовина, до того ж бромна вода нестабільна (бром випаровується з розчину та реагує з водою). Тому найкраще обзавестися невеликим обхідним шляхом і відразу використовувати для експериментів.

Ви вже вивчили перший спосіб виявлення бромідів: окислення, що веде до утворення вільного брому. Цього разу додайте кілька крапель H у розчин броміду калію KBr у колбі.₂SO₄ та частина перекису водню (3% H₂O₂ використовується як дезінфікуючий засіб). Через деякий час суміш набуває жовтого кольору:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →К₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

Отримана в такий спосіб бромна вода забруднюється, але турбує лише Х.₂O₂. Тому його треба видалити діоксидом марганцю MnO.₂який розкладатиме надлишок перекису водню. Найлегше отримати компаунд з одноразових осередків (позначених як R03, R06), де він знаходиться у вигляді темної маси, що заповнює цинковий стаканчик. Помістіть щіпку маси в колбу, а після реакції злийте надосадову рідину, і готовий реактив.

Інший метод – електроліз водного розчину KBr. Для отримання щодо чистого розчину брому необхідно спорудити діафрагмовий електролізер, тобто. просто розділити склянку відповідним шматком картону (так ви зменшите перемішування продуктів реакції на електродах). Як позитивний електрод буде використовуватися графітова паличка, взята з одноразової комірки 3, зазначеної вище, а як негативний - звичайний цвях. Джерелом живлення є плоска батарея на 4,5 В. Налийте розчин KBr у хімічну склянку, вставте електроди з підключеними проводами та підключіть батарею до проводів. Біля позитивного електрода розчин пожовкне (це ваша бромна вода), а на негативному електроді утворюються бульбашки водню (4). Над склянкою відчувається різкий запах брому. Наберіть розчин шприцом або піпеткою.

4. Саморобний діафрагмовий осередок ліворуч і такий самий осередок у виробництві бромної води (праворуч). Реагент накопичується довкола позитивного електрода; на негативному електроді видно бульбашки водню.

Зберігати бромну воду недовго можна в щільно закритому посуді, захищеному від світла і в прохолодному місці, але краще відразу спробувати. Якщо ви робили йодокрахмальні папери за рецептом другого розділу циклу, нанесіть на папір краплю бромної води. Відразу з'явиться темна пляма, що сигналізує про утворення вільного йоду:

2KI + Br.₂ → її₂ + KVg

Подібно до того, як бром отримують з морської води шляхом витіснення його з бромідів сильнішим окислювачем (), так і бром витісняє з йодидів слабший, ніж він, йод (звичайно, хлор витіснить і йод).

Якщо ви не маєте йодкрохмального паперу, налийте розчин йодистого калію в пробірку і додайте кілька крапель бромної води. Розчин темніє, а при додаванні індикатора крохмалю (завись картопляного борошна у воді) забарвлюється в темно-синій колір – результат свідчить про появу вільного йоду (5). 

5. Виявлення брому. Зверху – йодкрохмальним папером, унизу – розчином йодистого калію з крохмальним індикатором (ліворуч – реактиви для реакції, праворуч – результат змішування розчинів).

Два кухонні експерименти.

З багатьох дослідів з бромною водою пропоную два, для яких вам знадобляться реактиви з кухні. У першому дістаньте пляшку ріпакової олії,

7. Реакція бромної води з олією. Видно верхній шар масла (ліворуч) і нижній шар води, пофарбований бромом до реакції (ліворуч). Після реакції (праворуч) водний шар знебарвлювався.

соняшникова або оливкова олія. У пробірку з бромною водою налити невелику кількість олії і струсити вміст, щоб реактиви добре перемішалися. У міру розшаровування лабільної емульсії нафта буде знаходитись зверху (менш щільна, ніж вода), а бромна вода – знизу. Проте шар води втратив свій жовтуватий колір. Цей ефект «забороняє» водний розчин та використовує його для реакції з компонентами олії (6). 

Рослинна олія містить досить багато ненасичених жирних кислот (що з'єднуються з гліцерином у жири). Атоми брому приєднуються до подвійних зв'язків молекул цих кислот, утворюючи відповідні похідні брому. Зміна кольору бромної води є ознакою те, що у випробуваному зразку присутні ненасичені органічні сполуки, тобто. сполуки, що мають подвійні або потрійні зв'язки між атомами вуглецю (7). 

Для другого кухонного експерименту приготуйте харчову соду, тобто бікарбонат натрію NaHCO.₃, і два цукру – глюкоза та фруктоза. Ви можете купити соду та глюкозу у продуктовому магазині, а фруктозу – у діабетичному кіоску або в магазині здорової їжі. Глюкоза та фруктоза утворюють сахарозу, яка є звичайним цукром. До того ж вони дуже схожі за властивостями та мають однакову сумарну формулу, а якщо цього було мало – легко переходять одна в одну. Щоправда, між ними є відмінності: фруктоза солодша за глюкозу, і в розчині вона повертає площину світла в інший бік. Однак для ідентифікації ви використовуватимете відмінність у хімічній структурі: глюкоза – це альдегід, а фруктоза – кетон.

7. Реакція приєднання брому до зв'язування

Можливо, ви пам'ятаєте, що цукру, що редукують, ідентифікуються за допомогою тестів Троммера і Толленса. Зовнішній вигляд цегляного родовища₂Про (у першій спробі) або срібне дзеркало (у другій) вказує на наявність відновлювальних сполук, наприклад, альдегідів.

Однак ці спроби не розрізняють альдегід глюкози та кетон фруктози, оскільки в реакційному середовищі фруктоза швидко змінить свою структуру, перетворившись на глюкозу. Потрібен тонший реагент.

Галогени як 

Існує група хімічних сполук, подібних до властивостей з аналогічними сполуками. Вони утворюють кислоти загальної формули НХ та солі з мононегативними аніонами Х–, причому з оксидів ці кислоти не утворюються. Прикладами таких псевдогалогенів є отруйна синильна кислота HCN та безпечний тіоціанат HSCN. Деякі навіть утворюють двоатомні молекули, наприклад дициан (CN).₂.

Тут у гру входить бромна вода. Зробити розчини: глюкоза з додаванням NaHCO₃ та фруктоза, також з додаванням харчової соди. В одну пробірку з бромною водою налити приготований розчин глюкози, а в іншу – розчин фруктози, а також з бромною водою. Різниця добре видно: бромна вода знебарвлювалася під дією розчину глюкози, а фруктоза не викликала жодних змін. Два цукру можна розрізнити тільки в слаболужному середовищі (забезпеченому бікарбонатом натрію) та з м'яким окислювачем, тобто бромною водою. Застосування сильнолужного розчину (необхідного для проб Троммера і Толленса) викликає швидке перетворення одного цукру на інший і знебарвлення бромної води також фруктозою. Якщо ви хочете дізнатися, повторіть тест, використовуючи натрію гідроксид замість харчової соди.