Brom - biologie

brom [broːm] (greacă βρῶμος brômos „Duhoarea”) este un element chimic cu simbolul elementului Br și numărul atomic 35. În tabelul periodic se află în grupa a 7-a principală și, prin urmare, aparține halogenilor împreună cu fluorul, clorul, iodul și astatinul. Bromul elementar este prezent în condiții normale (temperatura = 0 ° C și presiunea = 1 atm) sub forma moleculei diatomice Br2 sub formă lichidă. Bromul și mercurul sunt singurele elemente cunoscute care sunt lichide în condiții normale.

În natură, bromul nu apare sub formă elementară, ci doar în diverși compuși. Cei mai importanți compuși sunt bromurile, în care bromul apare sub forma anionului Br -. Cele mai cunoscute bromuri sunt bromura de sodiu și bromura de potasiu. Bromurile sunt o componentă a apei de mare și au o serie de funcții biologice.

descoperire

Bromul a fost produs chimic pentru prima dată în 1826 de către chimistul francez Antoine-Jérôme Balard din alge marine din mlaștinile sărate de lângă Montpellier. Producția industrială a început în 1860. Datorită mirosului său înțepător, Joseph Louis Gay-Lussac a sugerat denumirea de „brom” (grecesc pentru „duhoare de capră de animale” [10]).

Cu doi ani înainte de Balard, chimistul german Justus von Liebig producea inconștient brom elementar în 1824. El a fost însărcinat să analizeze saramurile din Salzhausen [11], deoarece orașul planifica un centru spa. [12] În timp ce investiga această saramură, Liebig a găsit o substanță nouă pe care a interpretat-o drept clorură de iod. 13 ani mai târziu, el a recunoscut că analiza sa neglijentă l-a jefuit de descoperirea unui nou element. Liebig a scris: „Cunosc un chimist care, când se afla la Kreuznach, a examinat băuturile mamă ale sării.” Apoi a continuat să-și descrie nenorocirea și a încheiat cu cuvintele: „De atunci nu a mai propus teorii dacă nu au fost susținute și confirmate de experimentări fără îndoială; și pot raporta că nu s-a descurcat rău în această privință. "[13] [14]

Apariție

Bromul apare sub formă de bromuri, sărurile acidului bromhidric. În ceea ce privește cantitatea, cele mai mari depozite se găsesc sub formă de bromuri dizolvate în apa de mare. Depozitele naturale de sare (săruri de rocă și potasiu) conțin, de asemenea, cantități mici de bromură de potasiu și bromat de potasiu.

Extragerea și prezentarea

Producția industrială de brom elementar are loc prin oxidarea soluțiilor de bromură cu clor.

Saramură și apă foarte sărată de la adâncimi mari, precum și lacuri sărate și ocazional și apă de mare sunt folosite ca surse de bromură. [15] Extracția din lichidele reziduale din extracția de potasiu nu mai este economică. Din 1961, cantitatea de brom recuperată anual a crescut de cinci ori de la aproximativ 100.000 de tone la peste o jumătate de milion de tone. Cei mai mari producători de brom sunt Statele Unite, China, Israel și Iordania. [16]

În laborator, bromul poate fi produs prin reacția bromurii de sodiu cu acid sulfuric și dioxid de mangan la căldură. Bromul este separat prin distilare.

caracteristici

Proprietăți fizice

Densitatea bromului este de 3,12 g/cm3. Lichidul roșu-maroniu greu formează vapori care miros a clor și sunt mai toxici decât clorul. Bromul solid este întunecat; se luminează pe măsură ce se răcește în continuare. Este moderat solubil în apă și foarte ușor solubil în solvenți organici, cum ar fi alcooli, disulfură de carbon sau tetraclorură de carbon. Bromul dizolvat în apă reacționează încet cu formarea intermediară a acidului hipobromos (HBrO) și cu eliberarea de oxigen pentru a forma bromură de hidrogen (HBr). Reacția inhibată cinetic este accelerată de lumina (soarelui), astfel încât apa de brom este stocată în sticle maro, mai puțin translucide.

Proprietăți chimice

Bromul se comportă chimic ca clorul mai ușor, dar reacționează mai puțin energetic în stare gazoasă. Umiditatea crește foarte mult reactivitatea bromului. Spre deosebire de clor, acesta reacționează numai cu hidrogen la temperaturi mai ridicate pentru a forma bromură de hidrogen (gaz incolor).

Reacționează exoterm cu multe metale (de exemplu aluminiu) pentru a forma bromura respectivă. Doar tantalul și platina sunt rezistente la bromul umed. [17]

utilizare

Lustruirea chimică a arsenidului de galiu (ca soluție în metanol)
Înmulțiți bifenili bromurați sau eteri difenilici ca ignifugi pentru plăci de circuite imprimate. În 2000, 38% din brom a fost utilizat la fabricarea ignifugilor bromurați. [18]
Bromura de metil ca pesticid
Dezinfectant (mai ușor decât clorul)
sub formă de bromuri, de exemplu bromura de potasiu, ca medicament (narcotice, sedative și somnifere; tratamentul epilepsiei rezistente la terapie cu convulsii tonico-clonice generalizate, în trecut foarte popular - acum învechit). În 1928, una din cele cinci rețete pentru medicamente care conțin brom a fost emisă în Statele Unite. [19]
Industria foto (bromură de argint ca parte a suspensiei sensibile la lumină)
Hipobromiții alcali ca agenți de înălbire
în laborator ca indicator (compușii de carbon nesaturați decolorează apa de brom, adică adăugarea de brom)
Bromați ca agenți oxidanți
Cauciuc care conține brom pentru producerea de anvelope „etanșe”
Gaz lacrimogen, de ex. B. sub formă de monobromoacetonă
în mijloace de protecție împotriva agentului nervos al soldaților americani în războiul din Irak
Fost sub formă de bromuri de alchil decât Gunoier pentru îndepărtarea plumbului din cilindri atunci când se utilizează benzină cu plumb

dovada

Ionii de bromură pot fi detectați calitativ cu ajutorul apei de clor și hexanului.

Ca și în cazul altor reacții de detectare pentru halogenuri, solubilitatea slabă a sării de argint a bromurii poate fi utilizată și pentru detectarea chimică umedă a ionilor de bromură. Același lucru se aplică determinării volumetrice a halogenurilor prin titrare.

Cromatografia ionică este utilizată pentru determinarea urmelor și speciația bromurii și bromatului. În polarografie, bromatul prezintă o etapă catodică la -1,78 V (comparativ cu SCE, în 0,1 mol/l KCl), unde este redus la bromură. Urmele de bromat pot fi, de asemenea, înregistrate folosind polarografia diferențială a impulsurilor.

instructiuni de siguranta

Bromul elementar este foarte toxic și foarte coroziv, contactul cu pielea duce la arsuri chimice greu de vindecat. Vaporii de brom inhalat provoacă dificultăți de respirație, pneumonie și edem pulmonar. Bromul este, de asemenea, toxic pentru organismele acvatice.

Când se lucrează cu brom în laborator, este de obicei furnizată o soluție de tiosulfat de sodiu de trei procente, deoarece poate lega foarte bine bromul vărsat sau bromura de hidrogen. Aici se formează bromură de sodiu, sulf elementar și acid sulfuric. Acidul rezultat poate descompune tiosulfatul în sulf și dioxid de sulf:

Bromul este depozitat în recipiente din sticlă, plumb, monel sau nichel. Există, de asemenea, sticle speciale de brom fabricate în întregime din PTFE (teflon). PTFE este singurul material plastic care nu este atacat de brom.

link-uri

Bromul formează compuși în diferite stări de oxidare de la -1 la +7. Cea mai stabilă și cea mai frecventă stare de oxidare este -1, cele mai mari se formează numai în compuși cu elemente mai electronegative oxigen, fluor și clor. Stările de oxidare impare +1, +3, +5 și +7 sunt mai stabile decât cele pare.

Bromură și bromuri de hidrogen

Compușii anorganici în care bromul se află în starea de oxidare -1 și astfel ca anion se numesc bromuri. Acestea sunt derivate din compusul de hidrogen gazos bromură de hidrogen (HBr). Acesta este un acid puternic și eliberează cu ușurință protonul în soluții apoase. Bromurile sunt în general ușor solubile în apă, excepțiile sunt bromura de argint, bromura de mercur (I) și bromura de plumb (II).

Bromurile metalelor alcaline, în special bromura de sodiu, sunt deosebit de cunoscute. Bromura de potasiu este, de asemenea, utilizată în cantități mari, în primul rând ca îngrășământ și pentru a obține alți compuși de potasiu.

Oxizi de brom

Se cunoaște un număr mare de compuși de brom și oxigen. Acestea se bazează pe formulele generale BrOx (x = 1-4) și Br2Ox (x = 1-7). Doi dintre oxizii de brom, dibromotrioxidul (Br2O3) și dibromopentaoxidul (Br2O5) pot fi izolați ca solide. [20]

Acizi de brom

Pe lângă oxizii de brom, bromul și oxigenul formează, de asemenea, mai mulți acizi în care un atom de brom este înconjurat de unu până la patru atomi de oxigen. Acestea sunt acidul hipobromos, acidul bromos, acidul bromic și acidul perbromic. Ca substanță pură, acestea sunt instabile și sunt cunoscute doar în soluție apoasă sau sub formă de săruri.

Compuși interhalogeni

Bromul formează un număr de compuși interhalogeni, în principal cu fluor și, în unele cazuri, cu ceilalți halogeni. Fluorurile de brom, cum ar fi fluorura de brom și trifluorura de brom, au un efect puternic de oxidare și fluorurare. În timp ce bromul este elementul mai electropozitiv în compușii fluor-brom și clor-brom în stări de oxidare +1 în clorură de brom până la +5 în pentafluorură de brom, este componenta mai electronegativă a compușilor cu iod. Cu acest element sunt cunoscuți compușii iodobromură și iodotribromură.

Compuși organici de brom

O varietate de compuși organici ai bromului (de asemenea Compuși organobrominici) este produs sintetic. Bromoalcanii, bromoalcenele și bromoaromaticele sunt importante. Acestea sunt utilizate, printre altele, ca solvenți, agenți frigorifici, uleiuri hidraulice, pesticide, ignifuge sau produse farmaceutice.

Compușii organobrominici includ, de asemenea, dibenzodioxine și dibenzofurani polibrominați.