Тыя, што ўтвараюць солі, частка 4 Бром

Яшчэ адным элементам з сямейства галагенаў з'яўляецца бром. Ён займае месца паміж хлорам і ёдам (разам з імі утворачы подсемейство галагенаў), а яго ўласцівасці з'яўляюцца сярэднімі ў параўнанні з суседзямі ўверсе і ўнізе групы. Аднак той, хто падумае, што гэта нецікавы элемэнт, памыліцца.

Напрыклад, бром - адзіная вадкасць сярод неметалаў, і яго колер таксама застаецца унікальным у свеце элементаў. Галоўнае, аднак, што з ім можна ладзіць цікавыя эксперыменты ў хатніх умовах.

- Нешта тут дрэнна пахне! -

…… выклікнуў французскі хімік Жазэф Гей-Люсаккалі ўлетку 1826 г. па даручэнні Французскай акадэміі ён праверыў справаздачу аб адкрыцці новага элемента. Яго аўтар быў больш шырока невядомы Антуан Балар. Годам раней гэты 23-гадовы аптэкар даследаваў магчымасць атрымання ёду з піваварных раствораў, якія засталіся пасля крышталізацыі каменнай солі з марской вады (гэты метад выкарыстоўваецца для атрымання солі ў рэгіёнах з цёплым кліматам, напрыклад на французскага ўзбярэжжа Міжземнага мора). Праз раствор тапырыўся хлор, выцясняючы ёд з яго солі. Ён атрымаў элемент, але заўважыў яшчэ сёе-тое - плёнку жаўтлявай вадкасці з моцным пахам. Ён аддзяліў яго, а затым зліў. Рэштка аказалася цёмна-карычневай вадкасцю, не падобнай ні на адно вядомае рэчыва. Вынікі выпрабаванняў Балара паказалі, што гэта новы элемент. Таму ён адправіў даклад у Французскую акадэмію і пачаў чакаць яе вердыкта. Пасля таго, як адкрыццё Балара было пацверджана, для элемента была прапанавана назва брому, Вытворнае ад грэцкага bromos, г.зн. смурод, таму што пах брому не прыемны (1).

Увага! Дрэнны пах - не адзіны недахоп брому. Гэты элемент гэтак жа шкодны, як і вышэйшыя галагены, і, патрапіўшы на скуру, пакідае цяжка загойваюцца раны. Таму ні ў якім разе нельга атрымліваць бром у чыстым выглядзе і пазбягаць удыханні паху яго раствора.

Элемент марской вады

Марская вада змяшчае амаль увесь бром, які прысутнічае на зямным шары. Уздзеянне на яе хлору выклікае вылучэнне брому, які знікае з паветрам, выкарыстоўваным для абдзімання вады. У рэсіверы бром кандэнсуецца, а затым чысціцца перагонкай. З-за таннейшай канкурэнцыі і меншай рэакцыйнай здольнасці бром выкарыстоўваецца толькі пры неабходнасці. Многія віды выкарыстання сышлі ў мінулае, напрыклад, браміду срэбра ў фатаграфіі, дабаўкі да этыляванага бензіну і галонавыя вогнетушыльныя рэчывы. Бром уваходзіць у склад бромна-цынкавых акумулятараў, а яго злучэнні выкарыстоўваюцца ў якасці лекаў, фарбавальнікаў, дабавак для зніжэння гаручасці пластмас і сродкаў абароны раслін.

У хімічным стаўленні бром не адрозніваецца ад іншых галагенаў: утворыць дужую бромистоводородную кіслату HBr, солі з аніёнам бром і некаторымі кіслароднымі кіслотамі і іх солямі.

Бромны аналітык

Рэакцыі, характэрныя для браміду-аніёны, падобныя з доследамі, праведзенымі для хларыдаў. Пасля дадання раствора азотнакіслага срэбра AgNO₃ выпадае маларастваральны асадак AgBr, які цямнее на святла з прычыны фотахімічнага раскладання. Асадак мае жаўтлявы колер (у адрозненне ад белага AgCl і жоўтага AgI) і дрэнна раствараецца пры даданні раствора NH аміяку._3aq (што адрознівае яго ад добра растваральнага ў гэтых умовах AgCl) (2). 

2. Параўнанне колераў галагенідаў срэбра - унізе бачны іх распад пасля ўздзеяння святла.

Самы просты спосаб выявіць браміды - гэта іх акісленне і вызначэнне прысутнасці вольнага брому. Для тэсту вам спатрэбяцца: брамісты калій KBr, перманганат калію KMnO₄, раствор сернай кіслаты (VI) H₂SO₄ і арганічны растваральнік (напрыклад, растваральнік для фарбы). У прабірку наліце ​​невялікую колькасць раствораў KBr і KMnO.₄а затым некалькі кропель кіслаты. Змесціва адразу становіцца жаўтлявым (першапачаткова было фіялетавым ад дабаўленай марганцоўкі):

2 КМно₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 тысяч.₂SO₄ +5 руб₂ + 8H₂Аб Дадаць порцыю

3. Бром, выняты з воднага пласта (унізе), афарбоўвае пласт арганічнага растваральніка ў чырвона-карычневы колер (уверсе).

растваральніка і падтрасіце прабірку, каб змесціва змяшалася. Пасля адслаення вы ўбачыце, што арганічны пласт набыў карычнявата-чырвоны колер. Бром лепш раствараецца ў непалярных вадкасцях і пераходзіць з вады ў растваральнік. Назіраная з'ява здабыча (3). 

Бромная вада ў хатніх умовах

бромная вада уяўляе сабой водны раствор, атрыманы прамысловым спосабам шляхам растварэння брому ў вадзе (каля 3,6 г брому ў 100 г вады). Гэта рэагент, які выкарыстоўваецца ў якасці мяккага акісляльніка і для выяўлення ненасычанай прыроды арганічных злучэнняў. Аднак вольны бром - небяспечнае рэчыва, да таго ж бромная вада нестабільная (бром выпараецца з раствора і рэагуе з вадой). Таму лепш за ўсё абзавесціся ім невялікім абыходным шляхам і адразу выкарыстоўваць для эксперыментаў.

Вы ўжо вывучылі першы метад выяўлення брамідаў: акісленне, якое вядзе да адукацыі вольнага брому. На гэты раз дадайце некалькі кропель H у раствор браміду калію KBr у колбе.₂SO₄ і частка перакісу вадароду (3% H₂O₂ выкарыстоўваецца як які дэзінфікуе сродак). Праз некаторы час сумесь набывае жаўтлявы колер:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →К₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

Атрыманая такім чынам бромная вада забруджваецца, але турбуе толькі Х.₂O₂. Таму яго неабходна выдаліць дыяксідам марганцу MnO.₂які будзе раскладаць лішак перакісу вадароду. Лягчэй за ўсё атрымаць компаунд з аднаразовых вочак (пазначаных як R03, R06), дзе ён знаходзіцца ў выглядзе цёмнай масы, якая запаўняе цынкавую шкляначку. Змесціце дробку масы ў колбу, а пасля рэакцыі зліце надосадочную вадкасць, і рэактыў гатовы.

Іншы метад - электроліз воднага раствора KBr. Для атрымання адносна чыстага раствора брому трэба збудаваць дыяфрагменны электролизер, г.зн. проста падзяліць шклянку прыдатным кавалкам кардона (так вы паменшыце мяшанне прадуктаў рэакцыі на электродах). У якасці дадатнага электрода будзе выкарыстоўвацца графітавая палачка, узятая з аднаразовага вочка 3, адзначанай вышэй, а ў якасці адмоўнага – звычайны цвік. Крыніцай сілкавання з'яўляецца плоская батарэя на 4,5 У. Наліце ​​раствор KBr у хімічную шклянку, устаўце электроды з далучанымі правадамі і падлучыце батарэю да правадоў. Каля дадатнага электрода раствор пожелтеет (гэта ваша бромная вада), а на адмоўным электродзе ўтворацца бурбалкі вадароду (4). Над шклянкай адчуваецца рэзкі пах брому. Набярыце раствор шпрыцом або піпеткай.

4. Самаробнае дыяфрагменнае вочка злева і такое ж вочка ў вытворчасці бромнай вады (справа). Рэагент назапашваецца вакол дадатнага электрода; на адмоўным электродзе бачныя бурбалкі вадароду.

Захоўваць бромную ваду нядоўга можна ў шчыльна зачыненым посудзе, абароненай ад святла і ў прахалодным месцы, але лепш адразу паспрабаваць. Калі вы рабілі ёдакрахмальныя паперы па рэцэпце з другога падзелу цыклу, вырабіце на паперу кроплю бромнай вады. Адразу ж з'явіцца цёмная пляма, якое сігналізуе аб адукацыі вольнага ёду:

2KI + №₂ → я₂ + КВг

Падобна таму як бром атрымліваюць з марской вады шляхам выцяснення яго з брамідаў мацнейшым акісляльнікам (), так і бром выцясняе з ёдыдаў слабейшы, чым ён, ёд (вядома, хлор выцесніць і ёд).

Калі ў вас няма ёдкрухмальнай паперы, наліце ​​раствор ёдзістага калію ў прабірку і дадайце некалькі кропель бромнай вады. Раствор цямнее, а пры даданні індыкатара крухмалу (завісь бульбяной мукі ў вадзе) афарбоўваецца ў цёмна-сіні колер – вынік сведчыць аб з'яўленні вольнага ёду.5). 

5. Выяўленне брому. Зверху - ёдкрухмальнай паперай, унізе - растворам ёдзістага калію з крухмальным індыкатарам (злева - рэактывы для рэакцыі, справа - вынік змешвання раствораў).

Два кухонныя эксперыменты.

З мноства досведаў з бромнай вадой прапаную два, для якіх вам спатрэбяцца рэактывы з кухні. У першым дастаньце бутэльку рапсавага алею,

7. Рэакцыя бромнай вады з алеем. Бачны верхні пласт алею (злева) і ніжні пласт вады, афарбаваны бромам да рэакцыі (злева). Пасля рэакцыі (справа) водны пласт абескаляроўваўся.

сланечнікавы ці аліўкавы алей. У прабірку з бромнай вадой наліць невялікую колькасць расліннага алею і страсянуць змесціва, каб рэактывы добра перамяшаліся. Па меры распластоўвання лабільнай эмульсіі нафта будзе знаходзіцца зверху (менш шчыльная, чым вада), а бромная вада - знізу. Аднак пласт вады страціў свой жаўтлявы колер. Гэты эфект "забараняе" водны раствор і выкарыстоўвае яго для рэакцыі з кампанентамі алею (6). 

Раслінны алей змяшчае даволі шмат ненасычаных тоўстых кіслот (якія злучаюцца з гліцэрынай у тлушчы). Атамы брому далучаюцца да падвойных сувязяў у малекулах гэтых кіслот, утвараючы адпаведныя вытворныя брому. Змена колеру бромнай вады з'яўляецца прыкметай таго, што ў падыспытным узоры прысутнічаюць ненасычаныя арганічныя злучэнні, г.зн. злучэнні, якія маюць падвойныя або трайныя сувязі паміж атамамі вугляроду (7). 

Для другога кухоннага эксперыменту прыгатуйце харчовую соду, гэта значыць бікарбанат натрыю, NaHCO.₃, і два цукру - глюкоза і фруктоза. Вы можаце купіць соду і глюкозу ў прадуктовай краме, а фруктозу - у дыябетычным кіёску або ў краме здаровай ежы. Глюкоза і фруктоза ўтвараюць цукрозу, якая з'яўляецца звычайным цукрам. Да таго ж яны вельмі падобныя па ўласцівасцях і маюць аднолькавую сумарную формулу, а калі гэтага было мала - лёгка пераходзяць сябар у сябра. Праўда, паміж імі ёсць адрозненні: фруктоза саладзей глюкозы, і ў растворы яна паварочвае плоскасць святла ў іншы бок. Аднак для ідэнтыфікацыі вы будзеце выкарыстоўваць адрозненне ў хімічнай структуры: глюкоза - гэта альдэгід, а фруктоза - кетон.

7. Рэакцыя далучэння брому да звязвання

Магчыма, вы падушыце, што якія рэдукуюць цукры ідэнтыфікуюцца з дапамогай тэстаў Трамера і Толенса. Вонкавы выгляд цаглянага радовішча Cu₂Аб (у першай спробе) або срэбнае люстэрка (у другой) паказвае на прысутнасць аднаўляльных злучэнняў, напрыклад альдэгідаў.

Аднак гэтыя спробы не адрозніваюць альдэгід глюкозы і кетон фруктозы, паколькі ў рэакцыйнай асяроддзі фруктоза хутка зменіць сваю структуру, ператварыўшыся ў глюкозу. Патрэбны больш тонкі рэагент.

Галагены як 

Існуе група хімічных злучэнняў, падобных па ўласцівасцях з аналагічнымі злучэннямі. Яны ўтвараюць кіслоты агульнай формулы НХ і солі з монаадмоўнымі аніёнамі Х–, прычым з аксідаў гэтыя кіслоты не ўтвараюцца. Прыкладамі такіх псеўдагалагенаў з'яўляюцца атрутная сінільная кіслата HCN і бяспечны тиоцианат HSCN. Некаторыя з іх нават утвараюць двухатамныя малекулы, напрыклад дыцыян (CN).₂.

Тут у гульню ўступае бромная вада. Зрабіць растворы: глюкоза з даданнем NaHCO₃ і фруктоза, таксама з даданнем харчовай соды. У адну прабірку з бромнай вадой наліць прыгатаваны раствор глюкозы, а ў іншую - раствор фруктозы, таксама з бромнай вадой. Розніца добра бачная: бромная вада абескаляроўвалася пад дзеяннем раствора глюкозы, а фруктоза не выклікала ніякіх змен. Два цукры можна адрозніць толькі ў слабашчолачным асяроддзі (забяспечанай бікарбанат натрыю) і з мяккім акісляльнікам, гэта значыць бромнай вадой. Ужыванне моцнашчолачнай раствора (неабходнага для спроб Трамера і Толенса) выклікае хуткае ператварэнне аднаго цукру ў іншы і абескаляроўванне бромнай вады таксама фруктозы. Калі вы хочаце даведацца, паспрабуйце тэст, выкарыстоўваючы гідраксід натрыю замест харчовай соды.