BRÓM: TÖRTÉNELEM, SZERKEZET, ELEKTRONKONFIGURÁCIÓ, TULAJDONSÁGOK, FELHASZNÁLÁSOK - KÉMIA - 2026

A bróm nemfémes elem, amely a halogének csoportjába tartozik, a periódusos rendszer 17. csoportjába (VIIA). A kémiai szimbólum jelentése Br. Úgy tűnik, mint egy kétatomos molekula, amelynek atomok kovalens kötés, ezért is van rendelve a molekuláris képlete Br ₂.

A fluortól és a klórtól eltérően a bróm földi körülmények között nem gáz, hanem vörösesbarna folyadék (az alábbi kép). Füstölgő, és a higanyval együtt az egyetlen folyékony elem. Alatta a jód, bár erõsíti színét és lilavá válik, kristályosodhat illékony szilárd anyaggá.

Üveg folyékony brómmal. Forrás: Kémiai elemek nagy felbontású képei

A brómot önállóan, 1825-ben fedezte fel Carl Löwig, aki Leopold Gmelin német vegyész irányítása alatt tanult; és 1826-ban Antoine-Jérome Balard francia vegyész. Balard kísérleti eredményeinek közzététele azonban Löwigét megelőzte.

A bróm a 62. legelterjedtebb elem a Földön, alacsony koncentrációban oszlik el a földkéregben. A tengerben az átlagos koncentráció 65 ppm. Az emberi test 0,0004% brómot tartalmaz, funkciója nem egyértelműen ismert.

Ezt az elemet sósvízben vagy olyan helyekben, amelyek különleges körülmények miatt magas sókoncentrációjú helyeként használják ki; például a Holt-tenger, amelybe a szomszédos területek vizei konvergálnak, sókkal telítve.

Korróziós elem, amely képes megtámadni a fémeket, mint például a platina és a palládium. Vízben oldva a bróm korrodáló hatását is kifejtheti az emberi szövetekre, súlyosbítva a helyzetet, mivel hidrogén-bromid képződik. Toxikussága szempontjából jelentős károsodást okozhat a szervekben, például a májban, a vesékben, a tüdőben és a gyomorban.

A bróm nagyon káros a légkörben, 40-100-szor rombolóbb az ózonrétegre, mint a klór. Az ózonréteg veszteségének felét az Antarktiszon bromimetil-vegyülettel, egy füstölésként használt vegyülettel kapcsolatos reakciók eredményezik.

Számos felhasználási területe van, például: tűzálló, fehérítő, felület-fertőtlenítő, üzemanyag-adalékanyag, közbenső termék nyugtató készítmények előállításához, szerves vegyi anyagok gyártásához stb.

Történelem

Carl Löwig munkája

A brómot önmagában és szinte egyidejűleg fedezte fel Carl Jacob Löwig, egy német vegyész 1825-ben, és Antoine Balard, egy francia vegyész 1826-ban.

Carl Löwig, a német kémikus Leopold Gmelin tanítványa vizet gyűjtött a Bad Kreuznach-i forrásból és klórt adott hozzá; Az éter hozzáadása után a folyékony keveréket keverjük.

Ezután az étert ledesztilláljuk és bepároljuk. Ennek eredményeként vörösesbarna anyagot kapott, amely bróm volt.

Antoine Balard munkája

Balard a maga részéről a furus néven ismert barna algák hamuit felhasználta, majd a Montpellier-sólakából kivont sós vízzel keverte őket. Így ő kiadta a bróm-, átadva klórt keresztül a vizes anyagot extrahálásnak vetjük alá, amelyben a magnézium-bromid, MgBr ₂, jelen volt.

Ezt követően az anyagot mangán-dioxid és kénsav jelenlétében desztillálták, és vörös gőzöket kaptak, amelyek sötét folyadékká kondenzálódtak. Balard azt gondolta, hogy ez egy új elem, és muride-nek hívta, amely a muria latin szóból származik, amellyel a sóoldatot jelölték.

Úgy tűnik, hogy Balard Anglada vagy Gay-Lussac javaslatára megváltoztatta a nevét gyilkosságról brómra, azon a tényen alapul, hogy a brôme azt jelenti, hogy rossz, amely meghatározza a felfedezett elem szagát.

Az eredményeket Belard tette közzé a Chemie and Physique Annales-ben, mielőtt Löwig közzétette.

Csak 1858-tól volt lehetséges bróm előállítása jelentős mennyiségben; Az évben felfedezték és kihasználták a Stassfurt-só lerakódásokat, amelyek brómot jelentettek kálium-kálium melléktermékként.

A bróm felépítése és elektronkonfigurációja

Molekula

Br2 molekula. Forrás: Benjah-bmm27.

A fenti ábra a brómmolekulát, a Br _{2-t mutatja}, kompakt töltési mintázattal. Valójában egyetlen kovalens kötés van a két bróm atom, a Br-Br között.

Homogenikus és diatómás molekula hiányzik állandó dipólusmomentuma, és csak azonos típusú másokkal kölcsönhatásba léphet London diszperziós erőkkel.

Ez az oka annak, hogy vöröses folyadéke füstöl; A Br ₂ molekulákban, bár viszonylag nehézek, az intermolekuláris erők lazán tartják őket együtt.

A bróm kevésbé elektronegatív, mint a klór, ezért kevésbé vonzó hatással van a valenciahéj elektronjaira. Ennek eredményeként kevesebb energiára van szükség a magasabb energiaszint eléréséhez, a zöld fotonok elnyeléséhez és a vöröses szín visszaveréséhez.

Crystals

Bróm kristály szerkezete. Forrás: Ben Mills.

A gázfázisban a Br ₂ molekulák jelentősen szétválnak, amíg közöttük nincs hatékony kölcsönhatás. Olvadáspontja alatt azonban a bróm vöröses ortorombás kristályokká fagyosodhat le (felső kép).

Vegye figyelembe, hogy a Br ₂ molekulák hogyan vannak elrendezve olyan rendben, hogy úgy néznek ki, mint "brómférgek". Itt és ezen a hőmérsékleten (T <-7,2 ° C) a diszperziós erõk elegendõek ahhoz, hogy a molekulák rezgései nem azonnal összeomlanak a kristályon; de ennek ellenére számos közülük folyamatosan szublimálódik.

Valenciaréteg és oxidációs állapotok

A bróm elektronkonfigurációja:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Mivel 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ a valenciahéja (bár a 3d ¹⁰ orbitál nem játszik vezető szerepet kémiai reakcióiban). A 4s és 4p körüli elektronok a legkülsők, összesen 7, csupán egy elektron távolságra a valencia oktett befejezésétől.

Ebből a konfigurációból a bróm lehetséges oxidációs állapotai következtethetők: -1, ha az elektronot izoelektronikusan kriptonává nyer; +1, így 3d ¹⁰ 4s ² 4p ^{4 marad}; +3, +4 és +5, az összes elektron elvesztése a 4p pályáról (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰); és +7, nem hagy elektronok a 4s orbitális (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰).

Tulajdonságok

Fizikai megjelenés

Sötét vörösesbarna füstölõ folyadék. A természetben diatómás molekulaként található meg, az atomokat kovalens kötés köti össze. A bróm folyadéknál sűrűbb folyadék, és belemerül.

Atomsúly

79,904 g / mol.

Atomszám

35.

Szag

Csípős, fojtogató és irritáló füst.

Olvadáspont

-7,2 ° C

Forráspont

58,8 ° C.

Sűrűség (Br

3,1028 g / cm ³

Vízben való oldhatóság

33,6 g / L 25 ° C-on. A bróm vízoldékonysága csekély, és a hőmérséklet csökkenésével hajlamos növekedni; hasonló viselkedés, mint más gázoké.

oldhatóságokkal

Alkoholban, éterben, kloroformban, szén-tetrakloridban, szén-diszulfidban és koncentrált sósavban jól oldódik. Nem poláris és néhány poláris oldószerben, például alkoholban, kénsavban és sok halogénezett oldószerben oldódik.

Hármas pont

265,9 K, 5,8 kPa.

Kritikus pont

588 K, 10,34 MPa.

A fúziós hő (Br

10,571 kJ / mol.

Párolgási hő (Br

29,96 kJ / mol.

Moláris hőkapacitás (Br

75,69 kJ / mol.

Gőznyomás

270 K, 10 kPa hőmérsékleten.

Öngyulladási hőmérséklet

Nem tűzveszélyes.

gyújtási pont

113 ° C

Tárolási hőmérséklet

2 és 8 ºC között.

Felületi feszültség

40,9 mN / m 25 ° C-on.

Szagküszöb

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Törésmutató (ηD)

1,6083 20 ° C-on és 1,6478 25 ° C-on.

elektronegativitás

2,96 a Pauling skálán.

Ionizációs energia

- Első szint: 1139,9 kJ / mol.

- Második szint: 2,103 kJ / mol.

- Harmadik szint: 3,470 kJ / mol.

Atomic radio

120 órakor.

Kovalens sugár

120.3 órakor.

Van der Waals rádió

18:00.

Reakcióképesség

Kevésbé reaktív, mint a klór, de reaktívabb, mint a jód. Ez egy olyan oxidálószer, amely kevésbé erős, mint a klór, és erősebb, mint a jód. Gyengébb redukálószer is, mint a jód, de erősebb, mint a klór.

A klórgőz számos anyagot és emberi szövetet nagyon korrozív hatású. Támad számos fémes elemet, köztük a platinát és a palládiumot; de nem támad meg az ólmot, a nikkelt, a magnéziumot, a vasat, a cinket, és 300 ºC alatt sem nátriumot.

A vízben lévő bróm megváltozik és bromiddá alakul. Bromátként (BrO ₃ ^-) is létezhet, a folyadék pH-jától függően.

Oxidáló hatása miatt a bróm előidézheti az oxigén szabad gyököinek felszabadulását. Ezek erős oxidánsok és szöveti károsodást okozhatnak. A bróm önmagában is meggyulladhat, ha káliummal, foszformal vagy ónnal kombinálják.

Alkalmazások

Benzin adalékanyag

Etilén-dibromidot használtunk az esetleges ólomlerakódások eltávolításához az autómotorokból. Az adalékanyagként ólomként használt benzin égése után a bróm az ólmmal kombinálva ólom-bromidot képez, amely illékony gáz, amelyet a kipufogócsövön vezettek ki.

Bár a bróm eltávolította az ólmot a benzinből, az ózonrétegre gyakorolt ​​pusztító hatása nagyon erős volt, ezért ezt az alkalmazást elhagyták.

Rovarirtók

Metilén- vagy bróm-metil-bromidot használtunk peszticidként a talajok tisztítására, különösen a parazitaférgek, például a horogférgek eltávolítására.

A legtöbb brómtartalmú vegyületet azonban az ózonrétegre gyakorolt ​​pusztító hatásuk miatt elhagyták.

A higanykibocsátás ellenőrzése

A brómot néhány üzemben használják a higany - egy nagyon mérgező fém - kibocsátásának csökkentésére.

Fényképezés

Az ezüst-bromidot az ezüst-jodid és az ezüst-klorid mellett fényérzékeny vegyületként használják fényképészeti emulziókban.

Terápiás tevékenységek

A kálium-bromidot, valamint a lítium-bromidot a 19. és a 20. század elején általános nyugtatókként használták. Néhány országban még mindig használnak egyszerű sók formájában lévő bromidokat görcsoldókként.

Az Egyesült Államok FDA azonban nem engedélyezi a bróm használatát bármely betegség kezelésére.

Tűzálló

A brómot a lángok hidrogén-bromidsavvá alakítják, amely megzavarja a tűz során bekövetkező oxidációs reakciót, és kihalt. Brómtartalmú polimereket használnak tűzálló gyanták előállítására.

Élelmiszer-adalék

A liszthez a főzés javítása érdekében kálium-bromát nyomokat adtak.

Reagensek és kémiai közbenső termékek

A hidrogén-bromidot redukálószerként és katalizátorként használják a szerves reakciókhoz. A brómot kémiai közbenső termékként használják gyógyszerek, hidraulikus folyadékok, hűtőszerek, szárítók és hajhullám-készítmények gyártásában.

Használható kútfúró folyadékok, vízfertőtlenítő termékek, fehérítőszerek, felületfertőtlenítők, festékek, üzemanyag-adalékok stb. Gyártásában is.

Biológiai hatás

A 2014-ben elvégzett tanulmány rámutat arra, hogy a bróm szükséges kofaktor a IV-es kollagén bioszintéziséhez, ami a brómot az állati szövetek fejlődésének alapvető elemévé teszi. Az elemhiány következményeiről azonban nincs információ.

Hol található

A brómot kereskedelmileg nyerik az Arkansas államban és az Utah Nagy Sós-tóban található mély sóbányákból és sós gödrökből, mindkettő az Egyesült Államokban. Az utolsó sóoldat brómkoncentrációja 0,5%.

A bróm extrahálásához a forró gáznemű klórt adjuk a sóoldathoz, hogy az oldatban lévő bromid-ionok oxidálódjanak, az elemi brómot összegyűjtve.

A Holt-tenger, a Jordánia és Izrael határán, a tenger szintje alatt van egy zárt tenger, ami nagyon magas sókoncentrációt eredményez.

Brómot és hamuzsírt állítanak elő ott kereskedelemben, a magas sótartalmú víz elpárologtatásával a Holt-tengertől. Ebben a tengerben a brómkoncentráció elérheti az 5 g / l-t.

Egyes forró forrásokban magas koncentrációban is megtalálható. A brominit például egy ezüst-bromid ásvány, amelyet Bolíviában és Mexikóban találtak.

kockázatok

A folyékony bróm maró hatású az emberi szövetekre. Az ember számára a legnagyobb veszélyt azonban a brómgőzök és azok belélegzése jelentik.

11–23 mg / m ³ brómkoncentrációjú környezetben történő légzés súlyos sokkot okoz. A 30–60 mg / m ³ koncentráció rendkívül káros. Eközben a 200 mg koncentráció halálos lehet.

Irodalom

1. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. (Negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
2. Országos Biotechnológiai Információs Központ. (2019). Bróm. PubChem adatbázis. CID = 23968. Helyreállítva: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Ross Rachel. (2017. február 8.). Tények a brómról. Helyreállítva: livesscience.com
4. Wikipedia. (2019). Bórax. Helyreállítva: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Bróm. Helyreállítva: lenntech.com