Brom | ||||
---|---|---|---|---|
← Selen | Krypton → | ||||
| ||||
Udseende af et simpelt stof | ||||
bromprøve | ||||
Atom egenskaber | ||||
Navn, symbol, nummer | Brom / Brom (Br), 35 | |||
Gruppe , punktum , blok |
17 (forældet 7), 4, p-element |
|||
Atommasse ( molær masse ) |
[79.901; 79.907] [komm 1] [1] . en. e. m. ( g / mol ) | |||
Elektronisk konfiguration |
[Ar] 3d 10 4s 2 4p 5 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 |
|||
Atomradius | 119 PM | |||
Kemiske egenskaber | ||||
kovalent radius | 114 kl | |||
Ion radius | (+5e) 47 (-1e) 196 PM | |||
Elektronegativitet | 2,96 (Pauling-skala) | |||
Elektrodepotentiale | 0 | |||
Oxidationstilstande | -1, 0, +1, +3, +5, +7 | |||
Ioniseringsenergi (første elektron) |
1142,0 (11,84) kJ / mol ( eV ) | |||
Termodynamiske egenskaber af et simpelt stof | ||||
Tæthed ( i.a. ) | 3,102 (25 °C) g/cm3 | |||
Smeltetemperatur | 265,90 K (−7,25 °C) [2] | |||
Kogetemperatur | 332,4 K (59,2 °C) [2] | |||
Kritisk punkt | 588 K , 10,0 MPa | |||
Oud. fusionsvarme | (Br—Br) 10,58 [2] kJ/mol | |||
Oud. fordampningsvarme | (Br—Br) 30,86 [2] kJ/mol | |||
Molær varmekapacitet | 75,69 [2] J/(K mol) | |||
Molært volumen | 23,5 cm³ / mol | |||
Krystalgitteret af et simpelt stof | ||||
Gitterstruktur | ortorombisk | |||
Gitterparametre | a = 4,48, b = 6,67, c = 8,72 Å [2] | |||
Andre egenskaber | ||||
Resistivitet | 7,69 10 10 [2] ohm m | |||
Varmeledningsevne | (300 K) 4,5 [2] W/(m K) | |||
varmeudvidelse | 1,10 10 −3 K −1 [2] | |||
CAS nummer | 7726-95-6 |
35 | Brom |
Br79.904 | |
3d 10 4s 2 4p 5 |
Brom ( kemisk symbol - Br , fra andet græsk βρῶμος - "stinkende" [3] , også fra latin Br omum ) er et kemisk grundstof af den 17. gruppe (ifølge den forældede klassifikation - hovedundergruppen af den syvende gruppe, VIIA) af det fjerde periodiske system af kemiske grundstoffer af D. I. Mendeleev , med atomnummer 35.
Det simple stof brom (under normale forhold ) er et kemisk aktivt ikke-metal (kemisk formel - Br 2 ) - en tung, ætsende rødbrun væske med en stærk ubehagelig "tung" lugt , der vagt minder om lugten af både jod og klor . Flygtig og giftig .
Brom blev uafhængigt opdaget [4] af to kemikere: Carl Jacob Löwig i 1825 [ 5] og Antoine Jérôme Balard i 1826 [6] . Balar bemærkede en brun farve, når klorvand blev tilsat moderluden fra pools, hvor bordsalt krystalliserede fra saltlage ("sadelbassiner") [7] . Ved at fylde sådanne bassiner med frisk havvand i lang tid, opsamle almindeligt salt og ikke dræne resterne, ophober de bromider, som er indeholdt i havvand i små mængder og ikke krystalliserer med salt, fordi de ikke når mætning [8] . Balard gav navnet "murid" til det opdagede element, men efter forslag fra Kommissionen fra Paris Academy of Sciences ( Vauquelin , Tenard , Gay-Lussac ), der kontrollerede dets opdagelse, ændrede han det til det faste "brom" fra Græske bromos - stinker. I Rusland blev brom under navnet "vromium" (på oldgræsk læses β som [b] og på moderne græsk som [c]) kendt i 1827 efter en rapport af professor A. Iovsky på et offentligt møde ved Moskva Universitet . Samme år annoncerede professor N. P. Shcheglov i tidsskriftet "Indeks over opdagelser i fysik, kemi, naturhistorie og teknologi" opdagelsen af brom (nemlig gennem b) [7] .
Brom clark - 1,6 g/t . Brom er vidt udbredt i naturen og forekommer næsten overalt i en diffus tilstand, da en urenhed er indeholdt i hundredvis af mineraler . Næsten alle bromforbindelser er meget opløselige i vand og udvaskes derfor let fra sten. Det meste af bromen er koncentreret i havet, det findes også i betydelige mængder i vandet i saltsøer og i underjordiske grundvandsmagasiner forbundet med aflejringer af fossile brændstoffer, samt kaliumchloridsalte og stensalt. Der er også brom i atmosfæren, og indholdet af dette grundstof i luften i kystområder er altid højere end i områder med et skarpt kontinentalt klima.
Der er kun en lille mængde vanduopløselige bromforbindelser, disse er sølv- og kobbersalte. Det bedst kendte af disse mineraler er AgBr bromargyrit . Andre mineraler er iodobromit Ag(Br, Cl, I), embolit Ag(Cl, Br) [9] . Bromets egne mineraler er ikke nok, og fordi dens ionradius er stor, kan bromionen ikke pålideligt fastgøre sig i andre grundstoffers krystalgitter sammen med mellemstore kationer. I akkumuleringen af brom spilles hovedrollen af processerne til fordampning af havvand, som et resultat af, at det akkumuleres i både flydende og faste faser. De højeste koncentrationer observeres i de endelige moderlage. I bjergarter er brom hovedsageligt til stede i form af ioner, der migrerer med grundvandet. En del af det terrestriske brom er bundet i planteorganismer til komplekse og for det meste uopløselige organiske forbindelser. Nogle planter, primært bælgfrugter - ærter, bønner, linser samt tang, akkumulerer aktivt brom.
Under normale forhold er brom en tung flygtig væske, mørkerød i lyset, mørk lilla, næsten sort i reflekteret lys. Det har en skarp ubehagelig lugt, er giftig, og i kontakt med huden dannes der forbrændinger, der ikke heler i lang tid. Brom er et af to simple stoffer (og det eneste ikke-metal) sammen med kviksølv , som er flydende ved stuetemperatur. Massefylde ved 0 °C - 3,19 g/cm³ . Smeltepunktet for brom er -7,25 ° C, smelteentalpien er 10,58 kJ / mol . Kogepunktet er +59,2 ° C, når det koger, bliver brom fra en væske til en gulbrun damp, hvilket irriterer luftvejene ved indånding; fordampningsentalpi 30,86 kJ/mol . Mættet damptryk ved 0 °C er 8,7 kPa, ved 20 °C 22,8 kPa [2] .
Den termiske ledningsevne af flydende brom ved 25 °C er 4,5 W/(m K), gasformig (ved 59 °C) 0,21 W/(m K). Molær entropi af flydende brom S0
298\u003d 152,0 J / (mol K) , gasformig 245,37 J / (mol K) . Molær varmekapacitet C0p _
\u003d 75,69 J / (mol K) [2] .
T, K | S o ,
J/(mol×K) |
c p ,
J/(mol×K) |
T, K | S o ,
J/(mol×K) |
c p ,
J/(mol×K) | |
---|---|---|---|---|---|---|
femten | 0,650 | 1,725 | 160 | 18.130 | 11.981 | |
tyve | 1.325 | 03.04 | 170 | 18.864 | 12.2 | |
25 | 2.144 | 4.309 | 180 | 19.570 | 12.416 | |
tredive | 3,027 | 5,364 | 190 | 20.245 | 12.632 | |
35 | 3,921 | 6,226 | 200 | 20.898 | 12.851 | |
40 | 4.799 | 6,929 | 210 | 21.530 | 13.077 | |
45 | 5.650 | 7.5 | 220 | 22.144 | 13.315 | |
halvtreds | 6,465 | 7.968 | 230 | 22.742 | 13,57 | |
55 | 7.244 | 8.355 | 240 | 23.324 | 13.848 | |
60 | 7.985 | 8,683 | 250 | 23.896 | 14.157 | |
65 | 8,692 | 8.969 | 260 | 24.458 | 14.504 | |
70 | 9,366 | 9,228 | 265,9 | 24.786 | 14.732 | |
80 | 10,628 | 9,682 | Smeltning | |||
90 | 11.791 | 10,074 | 265,9 | 34.290 | 18.579 | |
100 | 12.870 | 10,419 | 270 | 34.573 | 18.487 | |
110 | 13.879 | 10,728 | 280 | 35,241 | 18.3 | |
120 | 14.824 | 11.011 | 290 | 35.881 | 18.164 | |
130 | 15.718 | 11.273 | 298,15 | 36.384 | 18.089 | |
140 | 16.563 | 11,52 | 300 | 36.496 | 18.077 | |
150 | 17.365 | 11.755 |
Fast brom danner molekylært (bestående af Br 2 molekyler ) [11] orthorhombiske krystaller , rumgruppe Ccma , celleparametre a = 0,448 nm , b = 0,667 nm , c = 0,872 nm , Z = 4 . De er nåleformede, rødbrune med en let metallisk glans, bliver farveløse, når temperaturen falder til 21 K; Densiteten ved smeltetemperaturer er 4,073 g/cm³ [2] .
Temperaturkoefficienten for volumetrisk udvidelse af flydende brom under normale forhold er 1,10·10 −3 K −1 . Kritiske parametre: temperatur 315 °C (588 K), tryk 10,0 MPa , massefylde 1,26 g/cm³ . Den dynamiske viskositet ved 0 °C er 1,241 mPa s, temperaturkoefficienten for ændring i viskositet er (1 + 0,01225 t + 2,721 10 −6 t ²) , hvor t er temperaturen i grader Celsius. Overfladespænding 1,5 MPa (20 °C) [2] .
Standardelektrodepotentialet BR 2 /BR - i den vandige opløsning er +1,065 c . Specifik elektrisk modstand af flydende brom 7,69 · 10¹² Ohm · cm . Dielektrisk permeabilitet 3.148 [2] .
Molekylær brom-diamagnet [2] . Magnetisk modtagelighed χ = −56,4 · 10 −6 cm³/mol .
Brydningskoefficienten er 1,659 (i den gule din af natrium 589 nm ved 15 ° C). Molekylært brom udviser et bredt absorptionsbånd i det synlige og ultraviolette område, som topper ved 420 nm ; Den røde farve af brom forklares ved den stærke absorption af synligt lys i området med korte bølgelængder [2] .
Atomradius for brom er 119 pm, ioniske radius i krystaller: Br - 182 pm ( koordinationsnummer 6), Br 3+ 73 pm (4) , Br 5+ 45 pm (3) , Br 7+ 53 pm (6) og 39 pm (4) . Pauling elektronegativitet 2,8 [2] .
Ioniseringsenergier [2] :
Br 0 → Br + + e- : 11,81381 eV [12] ; Br + → Br2 + + e- : 21,80 eV; Br2 + -> Br3 + + e- : 35,90 eV; Br 3+ → Br 4+ + e- : 47,3 eV; Br 4+ → Br 5+ + e- : 59,7 eV; Br 5+ → Br 6+ + e- : 88,6 eV; Br 6+ → Br 7+ + e − : 109,0 eV (ifølge andre kilder 103,0 eV [12] ); Br 7+ → Br 8+ + e - : 192,8 eV.Et diatomisk brommolekyle har en bindingslængde på 228 pm, en molekyledissociationsenergi på 1,969 eV (190,0 kJ/mol) og en molekylediameter på 323 pm. En mærkbar dissociation af molekyler til atomer observeres ved en temperatur på 800 °C og stiger hurtigt med en yderligere temperaturstigning; grad af dissociation 0,16% ved 800°C og 18,3% ved 1284°C [2] .
Naturlig brom består af to stabile isotoper 79 Br (50,54%) og 81 Br (49,46%) [13] . Talrige radioaktive isotoper af brom er blevet kunstigt opnået.
Det eksisterer i fri form i form af diatomiske molekyler Br 2 . Der blev fundet en blanding af Br 4 molekyler i dampen [2] .
Brom er et stærkt oxidationsmiddel , det oxiderer sulfitionen til sulfat, nitritionen til nitrat osv.
Standard elektrodepotentiale ved 25 °C +1,066 V [13] :
Ved kemisk aktivitet indtager brom en mellemstilling mellem klor og jod [13] . Når brom reagerer med iodidopløsninger, frigives frit jod:
Tværtimod frigives frit brom under påvirkning af chlor på bromider i vandige opløsninger. Reaktionen fortsætter ved kogning:
Typiske oxidationstilstande for brom: −1 ( bromider Br − ), +1 ( hypobromiter BrO − ), +3 (bromiter BrO − ).-
2), +5 ( bromater BrO-
3), +7 (perbromater BrO-
4).
Vand
Brom er lidt, men bedre end andre halogener , opløseligt i vand ( 3,55 g pr. 100 g vand ved 20°C [13] ), opløsningen kaldes bromvand . I bromvand fortsætter en reaktion med dannelsen af brombrinte og ustabile hypobromsyrer:
Brom i lys eller ved kogning reagerer med vand på grund af nedbrydning af hypobromsyre [13] :
Ved temperaturer under 6,2 °C danner det et decahydrat [13] , et hexahydrat er også kendt [7] .
Når brom interagerer med alkaliopløsninger og med opløsninger af natrium- eller kaliumcarbonater, dannes de tilsvarende bromider og bromater , for eksempel:
ikke-metaller
Reaktionen af brom med svovl producerer S 2 Br 2 , reaktionen af brom med phosphor (antænder [13] ) producerer PBr 3 og PBr 5 . Brom reagerer også med ikke-metaller selen og tellur .
Reaktionen af brom med brint fortsætter, når den opvarmes og fører til dannelsen af hydrogenbromid HBr. En opløsning af HBr i vand er hydrogenbromidsyre, der i styrke svarer til saltsyre HCl. Salte af brombrintesyre - bromider ( NaBr , MgBr 2 , AlBr 3 , etc.). En kvalitativ reaktion på tilstedeværelsen af bromidioner i opløsning er dannelsen af et lysegult præcipitat af sølvbromid AgBr, som er praktisk talt uopløseligt i vand, med Ag + ioner.
Brom reagerer ikke direkte med ilt og nitrogen . Brom danner en lang række forskellige forbindelser med andre halogener . For eksempel danner brom ustabil BrF , BrF 3 og BrF 5 med fluor, BrCl med chlor , IBr og IBr 3 med iod , astatinbromid AtBr opnås også .
Metaller
Når brom interagerer med mange metaller, danner bromider i højere oxidationstilstande, for eksempel AlBr 3 , CuBr 2 , MgBr 2 osv.
Reaktionen med mange metaller i en fint dispergeret tilstand (kaliumstykker, pulvere af arsen, antimon, bismuth, zink og aluminium) er ledsaget af antændelse [13] .
Flydende brom interagerer også med guld og danner guldtribromid AuBr 3 [14] [13] :
Modstandsdygtig over for virkningen af bromtantal og platin [13] , i mindre grad - sølv , titanium og bly .
organiske forbindelser
Med de fleste organiske opløsningsmidler ( alkohol , ether , chloroform , tetrachlor , carbondisulfid ) er brom blandbart i alle henseender og reagerer ofte med dem [13] .
Når man interagerer med organiske forbindelser, der indeholder en dobbeltbinding , tilsættes brom, hvilket giver de tilsvarende dibromderivater:
Brom forbinder sig også med organiske molekyler, der indeholder en tredobbelt binding . Misfarvningen af bromvand, når en gas ledes gennem det, eller der tilsættes en væske, indikerer, at en umættet forbindelse er til stede i gassen eller væsken.
Når det opvarmes i nærvær af en katalysator , reagerer brom med benzen og danner brombenzen C 6 H 5 Br (substitutionsreaktion).
Reagerer med hydrogenthiocyanat :
Som råmateriale til produktion af brom er:
Brom opnås kemisk fra naturlige saltlage og andre opløsninger, der indeholder Br - ion , og oxiderer den med gasformig klor:
Derefter isoleres molekylært brom fra opløsningen med en strøm af vanddamp eller luft og kondenseres [11] .
Foruden iltfri hydrogenbromidsyre HBr danner brom en række iltsyrer: brom HBrO 4 , brom HBrO 3 , brom HBrO 2 , brom HBrO .
En betydelig del af elementært brom blev brugt indtil begyndelsen af 1980'erne til at fremstille 1,2-dibromethan , som var en del af ethylvæsken - et antibankadditiv i benzin indeholdende tetraethylbly ; dibromethan i dette tilfælde tjente som en kilde til brom til dannelse af relativt flygtigt blydibromid for at forhindre aflejring af faste blyoxider på motordele. Brom bruges også til syntese af flammehæmmere - additiver, der giver brandmodstandsdygtighed over for plast, træ, tekstilmaterialer.
Siden 1. verdenskrig er brom blevet brugt til fremstilling af kemiske kampmidler .
Brom og dets dampe er meget giftige. Allerede ved en koncentration af brom i luften ved en koncentration på omkring 0,001% (volumenprocent), observeres irritation af slimhinderne , svimmelhed , næseblod og ved højere koncentrationer - luftvejsspasmer , kvælning . MPC for bromdamp er 0,5 mg/m³ i overensstemmelse med GOST 12.1.005-88 . Oral LD 50 for rotter er 2600 mg/kg , for marsvin 5500 mg/kg [16] . For mennesker er den dødelige orale dosis 14 mg/kg [17] . Når bromdampe inhaleres, er den halvdødelige koncentration for mus 750 ppm (9 minutter) og 240 ppm (2 timer) [16] . I tilfælde af forgiftning med bromdampe skal offeret straks flyttes til frisk luft ( iltindånding er angivet på det tidligst mulige stadium); for at genoprette vejrtrækningen kan du bruge en vatpind, der er fugtet med ammoniak i kort tid, og med jævne mellemrum bringes den til offerets næse i kort tid. Yderligere behandling bør udføres under lægeligt tilsyn. Anbefalede inhalationer af natriumthiosulfat i form af en 2% vandig opløsning, drikke masser af varm mælk med mineralvand eller sodavand, kaffe. Forgiftning med bromdampe er især farlig for mennesker, der lider af astma og lungesygdomme, da sandsynligheden for lungeødem er meget høj ved indånding af bromdampe. Flydende brom i kontakt med huden forårsager smertefulde og langvarige helende forbrændinger .
I 2014 viste en undersøgelse, at brom (i form af bromidion ) er en nødvendig cofaktor under kollagen IV biosyntese , hvilket gør elementet essentielt i basalmembranarkitektur og vævsudvikling hos dyr [18] . Der er dog ikke observeret klare symptomer eller mangelsyndromer med fuldstændig fjernelse af brom fra fødevarer [19] . I andre biologiske funktioner er brom muligvis ikke nødvendigt, men det er stadig nyttigt, især når det erstatter klor. For eksempel, i nærværelse af hydrogenperoxid H 2 O 2 , syntetiseret af eosinofiler med chlorid- eller bromidioner, giver eosinofil peroxidase en kraftfuld mekanisme, hvormed eosinofiler dræber flercellede parasitter (såsom f.eks. nematodeorme involveret i filariasis ) og nogle bakterier , såsom tuberkulosebakterier ). Eosinofil peroxidase er en haloperoxidase , der bruger brom mere effektivt end chlor til dette formål, og producerer hypobromit ( brintebrintesyre ), selvom brugen af chloridion også er mulig [20] . Selvom α-haloestere generelt anses for at være meget reaktive og derfor toksiske mellemprodukter i bioorganisk syntese, ser pattedyr, herunder mennesker, katte og rotter, ud til at biosyntetisere spor af α-bromester, 2-octyl-4-brom-3-oxobutanoat, som er til stede i deres cerebrospinalvæske og spiller sandsynligvis en endnu uklar rolle i starten af REM-søvn [21] .
Marine organismer er hovedkilden til organobrominforbindelser , og det er i disse organismer, at broms rolle kan være meget højere. Over 1600 sådanne organobrominforbindelser er blevet identificeret i 1999. Den mest almindelige er methylbromid (CH 3 Br), hvoraf omkring 56.000 tons syntetiseres om året af tang [22] . Den æteriske olie fra Hawaii-tangen Asparagopsis taxiformis består af 80 % bromoform [23] . De fleste af disse organobrominforbindelser i havet syntetiseres af alger under påvirkning af et unikt enzym, vanadiumbromperoxidase [24] .
Ved arbejde med brom skal der anvendes beskyttelsestøj, gasmaske og specielle handsker. På grund af den høje reaktivitet og toksicitet af både bromdampe og flydende brom, bør det opbevares i en tæt lukket tykvægget beholder af glas. Fartøjer med brom anbringes i beholdere med sand, som beskytter karrene mod ødelæggelse, når de rystes. På grund af den høje tæthed af brom bør kar med det aldrig kun tages i svælget (svælget kan komme af, og så vil bromen ende på gulvet).
Bromstræde er tilrådeligt at drysse med natriumcarbonat :
eller våd bagepulver :
Reaktionen af elementært brom med sodavand er dog meget eksoterm , hvilket fører til en stigning i fordampningen af brom, derudover bidrager det frigivne kuldioxid også til fordampning, så det er ikke altid korrekt at bruge de ovenfor beskrevne metoder. Den sikreste løsning til bromafgasning er en vandig opløsning af natriumthiosulfat Na 2 S 2 O 3 . For at lokalisere store spild af brom kan en opløsning af natriumthiosulfat med tilsætning af skummende midler og aerosil anvendes . Den samme opløsning (3-5 % natriumthiosulfat) bruges til at fugte bomuldsgazebandager, som hjælper med at beskytte åndedrætssystemet mod bromdampe.
Der er en udbredt bylegende om, at militæret, fængslerne og psykiatriske hospitaler tilføjer bromforbindelser til mad for at reducere sexlysten. Oprindelsen af denne myte er ikke kendt med sikkerhed.
Brompræparater har en salt smag og har en beroligende (sedativ) og hypnotisk effekt [25] .
Du må under ingen omstændigheder forveksle "farmaceutisk brom" ( vandige opløsninger af kalium eller natriumbromid ), som bruges til forstyrrelser i nervesystemet, og elementært brom, som er et meget giftigt stof med en irriterende virkning. Elementært brom bør under ingen omstændigheder tages internt - det er en stærk gift [26] .
Ordbøger og encyklopædier |
| |||
---|---|---|---|---|
|
Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
_ | Bromforbindelser|
---|---|
|