Определение брома

35	Бром
Br 79,904
3d104s24p5

Бром

Бром (от др.-греч. βρῶμος «вонючка», «вонючий») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), четвёртого периода, с атомным номером 35^[2]. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: 7726-95-6) при нормальных условиях — тяжёлая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br₂).

История

Бром был открыт в 1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье А. Ж. Баларом. Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги в другую кочует утверждение, что огорчённый тем, что в открытии брома никому неизвестный Антуан Балар опередил самого Юстуса Либиха, Либих воскликнул, что, дескать, не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Однако это неправда, или, точнее, не совсем правда: фраза принадлежала не Ю. Либиху, а Шарлю Жерару, который очень хотел, чтобы кафедру химии в Сорбонне занял Огюст Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар. Название элемента происходит от др.-греч. βρῶμος — дурной запах, зловоние.

Нахождение в  природе

Кларк брома — 1,6 г/т. Бром широко распространён в природе и в рассеянном состоянии встречается почти повсеместно. Почти все соединения брома растворимы в воде и поэтому легко выщелачиваются из горных пород. Как примесь, он есть в сотнях минералов. Но имеется лишь небольшое количество нерастворимых в воде минералов — галогенидов серебра и меди. Самый известный из них — бромаргирит AgBr. Другие минералы — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br). Собственных минералов брома мало еще и потому, что его ионный радиус очень большой и ион брома не может надежно закрепиться в кристаллической решетке других элементов, вместе с катионами средних размеров. В накоплении брома основную роль играют процессы испарения океанической воды, в результате чего он накапливается как в жидкой, так и в твёрдой фазах. Наибольшие концентрации отмечаются в конечных маточных рассолах. В горных породах бром присутствует главным образом в виде ионов, которые мигрируют вместе с грунтовыми водами. Часть земного брома связана в организмах растений в сложные и большей частью нерастворимые органические соединения. Некоторые растения активно накапливают бром. Это в первую очередь бобовые — горох, фасоль, чечевица, а также морские водоросли. В море сосредоточена большая часть брома. Есть он и в воде соленых озер, и в подземных водоносных пластах, сопутствующих месторождениям горючих ископаемых, а также калийных солей и каменной соли. Есть бром и в атмосфере, причем содержание этого элемента в воздухе приморских районов всегда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.

 

 

В качестве исходного сырья  для производства брома служат:

1. Морская вода (65 мг/л^[4])
2. Рассолы соляных озёр
3. Щёлок калийных производств
4. Подземные воды нефтяных и газовых месторождений

Получение

Бром получают химическим путём из рассола Br⁻:

Для получения брома используют морскую воду, озерные и подземные рассолы, а также щелока калийного произ-ва (концентрация брома до 4-5 кг/м³), содержащие бром в виде Вr. Бром выделяют пропусканием С1₂ с послед. отгонкой с водяным паром (при концентрации брома в р-ре более 1 кг/м³) или воздухом в насадочных колоннах из керамики, стекла или Ti. Р-ры, имеющие щелочную р-цию, предварительно подкисляют (обычно H₂SO₄) до рН 2,5-3,0. В верхнюю часть колонны подается подогретый реакционный р-р, снизу - водяной пар и неск. выше - С1₂. Пары, выходящие из колонны, конденсируют. Далее бром отделяют от воды и очищают от примесей С1₂ и орг. соед. ректификацией. Применение воздуха вместо водяного пара позволяет использовать р-ры с содержанием брома менее 1 кг/м³. Р-р после обработки С1₂ подают в верхнюю часть колонны, снизу -воздух. Из образовавшейся бромвоздушной смеси бром улавливают р-ром FeBr₂; получаемый при этом FeBr₃ восстанавливают железными стружками до FeBr₂. По др. способу к бромовоздушной смеси добавляют SO₂, к-рый в присут. паров воды образует с бромом смесь НВг и H₂SO₄; бром выделяют действием С1₂. Для поглощения брома могут быть использованы р-ры NaOH или Na₂CO₃ (3Na₂CO₃ + 3Br₂ = 5NaBr + NaBrO₃ + ЗСО₂). В этом случае бром выделяют действием H₂SO₄. Остаточный бром в отработанных р-рах обезвреживают Na₂S₂O₃.

Физические свойства

При обычных условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Бром — одно из двух простых веществ (и единственное из неметаллов), наряду со ртутью, которое при комнатной температуре является жидким. Плотность при 0 °C — 3,19 г/см³. Температура плавления (затвердевания) брома −7,2 °C, кипения 58,8 °C, при кипении бром превращается из жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути. Стандартный электродный потенциал Br₂/Br⁻ в водном растворе равен +1,065 В.Обычный бром состоит из изотопов ⁷⁹Br (50,56 %) и ⁸¹Br (49,44 %). Искусственно получены радиоактивные изотопы.

Химические свойства

В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br₂. Заметная диссоциация молекул на атомы наблюдается при температуре 800 °C и быстро возрастает при дальнейшем росте температуры. Диаметр молекулы Br₂ равен 0,323 нм, межъядерное расстояние в этой молекуле — 0,228 нм.Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:

Br₂ + H₂O → HBr + HBrO.

С большинством органических растворителей бром смешивается во всех отношениях, при этом часто происходит бромирование молекул органических растворителей.По химической активности бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом. При реакции брома с растворами иодидов выделяется свободный иод:

Br₂ + 2KI → I₂↓ + 2KBr.

Напротив, при действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный бром:

Cl₂ + 2NaBr → Br₂ + 2NaCl.

При реакции брома с серой образуется S₂Br₂, при реакции брома с фосфором — PBr₃ и PBr₅. Бром реагирует также с неметаллами селеном и теллуром.Реакция брома с водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода HBr. Раствор HBr в воде — это бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной кислоте HCl. Соли бромоводородной кислоты — бромиды (NaBr, MgBr₂, AlBr₃ и др.). Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в растворе — образование с ионами Ag⁺ светло-желтого осадка бромида серебра AgBr, практически нерастворимого в воде.С кислородом и азотом бром непосредственно не реагирует. Бром образует большое число различных соединений с остальными галогенами. Например, со фтором бром образует неустойчивые BrF₃ и BrF₅, с иодом — IBr. При взаимодействии со многими металлами бром образует бромиды, например, AlBr₃, CuBr₂, MgBr₂ и др. Устойчивы к действию брома тантал и платина, в меньшей степени — серебро, титан и свинец.

Бром — сильный окислитель, он окисляет сульфит-ион до сульфата, нитрит-ион — до нитрата и т. д.При взаимодействии с органическими соединениями, содержащими двойную связь, бром присоединяется, давая соответствующие дибромпроизводные:

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂.

Присоединяется бром и  к органическим молекулам, в составе  которых есть тройная связь. Обесцвечивание бромной воды при пропускании  через нее газа или добавлении к ней жидкости свидетельствует  о том, что в газе или в жидкости присутствует непредельное соединение.При нагревании в присутствии катализатора бром реагирует с бензолом с образованием бромбензола C₆H₅Br (реакция замещения).

При взаимодействии брома  с растворами щелочей и с растворами карбонатов натрия или калия образуются соответствующие бромиды и броматы, например:

3Br₂ + 3Na₂CO₃ → 5NaBr + NaBrO₃+ 3CO₂↑.

 

Бромсодержащие кислоты

Помимо бескислородной бромоводородной кислоты HBr, бром образует ряд кислородных кислот: бромную HBrO₄, бромноватую HBrO₃, бромистую HBrO₂, бромноватистую HBrO.

Применение.

Бром используют для получения  бромсодержа-щих неорг. (напр., NaBr, КВг, НВг) и орг. соед. (ок. половины производимого Вr₂ - в произ-ве С₂Н₄Вr₂), бром и бромную воду применяют в аналит. химии, напр. для кулонометрич. определения As³⁺, Sb³⁺, V⁴⁺, а также для качеств. и количеств, анализа орг. соединений.

Мировое произ-во брома (без СССР) ок. 300 тыс. т/год (1980). Главные производители: США, СССР, Великобритания, Израиль, Франция, ГДР, ФРГ, Италия.

Бром ядовит. При работе с ним пользуются противогазом, перчатками и спецодеждой. При содержании брома в воздухе ок. 0,001% наблюдаются раздражение слизистых оболочек, головокружение, кровотечение из носа, при 0,02% - удушье, спазмы и заболевание дыхат. путей. ПДК 0,5 мг/м³. Попадание жидкого брома на кожу вызывает зуд, при длительном действии образуются медленно заживающие язвы. При отравлении бромом пострадавшего нужно вывести на свежий воздух, дать теплое молоко с содой. Кожа, обожженная бромом, промывается многократно водой и р-ром Na₂CO₃, смазывается мазью, содержащей NaHCO₃. Бром открыт в 1826 Ж. Баларом.