Бром - біологія

бром [broːm] (грец. βρῶμος бром «Смороду») - хімічний елемент із символом елемента Br та атомним номером 35. У періодичній системі він входить до 7-ї основної групи і тому належить до галогенів разом із фтором, хлором, йодом та астатином. Елементарний бром присутній у звичайних умовах (температура = 0 ° С і тиск = 1 атм) у вигляді двоатомної молекули Br2 у рідкій формі. Бром і ртуть - єдині відомі елементи, які є рідкими в звичайних умовах.

У природі бром зустрічається не в елементарній формі, а лише в різних сполуках. Найважливішими сполуками є броміди, у яких бром зустрічається у формі аніона Br -. Найвідомішими бромідами є бромід натрію та бромід калію. Броміди є складовою частиною морської води і мають ряд біологічних функцій.

відкриття

Вперше бром був хімічно вироблений у 1826 році французьким хіміком Антуаном-Жеремом Балардом з морських водоростей із солончаків поблизу Монпельє. Промислове виробництво розпочалося в 1860 р. Через його різкий запах Джозеф Луїс Гей-Люссак запропонував назву "бром" (грецьке означає "козяча смердь тварин" [10]).

За два роки до Баларда німецький хімік Юстус фон Лібіг несвідомо виробляв елементний бром в 1824 році. Йому було доручено проаналізувати соляні розсоли Зальцгаузена [11], оскільки місто планувало спа-центр. [12] Досліджуючи цей розсіл, Лібіг знайшов нову речовину, яку він інтерпретував як хлорид йоду. Через 13 років він зізнався, що недбалий аналіз позбавив його відкриття нового елемента. Лібіх писав: "Я знаю хіміка, який, перебуваючи в Кройцнах, досліджував маточні розчини солеварних заводів". Далі він описував свою біду і закінчував словами: "З того часу він більше не пропонував жодної теорії, якщо вони не були підтримані та підтверджені безсумнівними експериментами; і я можу повідомити, що він не погано вчинив з цим "[13] [14].

Виникнення

Бром утворюється у формі бромідів, солей бромоводневої кислоти. За кількістю найбільші родовища знаходяться у вигляді розчинених бромідів у морській воді. Родовища природних солей (кам'яні та калійні солі) також містять невелику кількість броміду калію та бромату калію.

Вилучення та презентація

Промислове виробництво елементарного брому відбувається шляхом окислення розчинів броміду хлором.

В якості джерел броміду використовують розсіл і сильно солону воду з великих глибин, а також солоні озера, а іноді і морську воду. [15] Видобуток із залишкових розчинів при видобутку калію вже не є економічним. З 1961 р. Кількість виробленого брому щороку збільшилася більш ніж в чотири рази - з приблизно 100 000 т до понад півмільйона т. Найбільшими виробниками брому є США, Китай, Ізраїль та Йорданія. [16]

У лабораторії бром може бути отриманий шляхом взаємодії броміду натрію з сірчаною кислотою та діоксидом марганцю в теплі. Бром відокремлюють дистиляцією.

характеристики

Фізичні властивості

Щільність брому становить 3,12 г/см 3. Важка червоно-коричнева рідина утворює пари, які пахнуть хлором і є більш токсичними, ніж хлор. Твердий бром темний; він освітлюється при подальшому охолодженні. Він помірно розчинний у воді і дуже добре розчинний в органічних розчинниках, таких як спирти, сірковуглець або тетрахлорид вуглецю. Бром, розчинений у воді, повільно реагує з проміжним утворенням бромоводневої кислоти (HBrO) і виділенням кисню з утворенням бромістого водню (HBr). Кінетично гальмована реакція прискорюється (сонячним світлом), тому бромна вода зберігається в коричневих, менш напівпрозорих пляшках.

Хімічні властивості

Бром поводиться хімічно, як легший хлор, але в газоподібному стані реагує менш енергійно. Волога значно збільшує реакційну здатність брому. На відміну від хлору, він реагує з воднем лише при більш високих температурах, утворюючи бромід водню (безбарвний газ).

Екзотермічно реагує з багатьма металами (наприклад, алюмінієм), утворюючи відповідний бромід. Тільки тантал і платина стійкі до вологого брому. [17]

використання

Хімічне полірування арсеніду галію (у вигляді розчину в метанолі)
Помножте бромовані біфеніли або дифенілові ефіри як антипірени для друкованих плат. У 2000 р. 38% брому було використано для виробництва бромованих антипіренів. [18]
Метилбромід як пестицид
Дезінфікуючий засіб (м'якше хлору)
у формі бромідів, наприклад броміду калію, як лікарський засіб (наркотичні, заспокійливі та снодійні препарати; лікування стійкої до терапії епілепсії із генералізованими тоніко-клонічними нападами, раніше дуже популярними, а зараз застарілими). У 1928 р. У США було видано один із п’яти рецептів ліків, що містять бром. [19]
Фотоіндустрія (бромід срібла як частина світлочутливої суспензії)
Гіпоброміти лугів як відбілювачі
в лабораторії як індикатор (ненасичені вуглецеві сполуки знебарвлюють бромну воду, тобто додавання брому)
Бромати як окислювачі
Бромвмісна гума для виробництва "герметичних" шин
Сльозогінний газ, напр. Б. у вигляді монокромацетону
в засобах захисту від нервово-паралітичного агента Соман у солдатів США у війні в Іраці
Раніше у формі алкілбромідів, ніж Смітник для видалення свинцю з балонів при використанні свинцевого бензину

доказ

Іони броміду можна якісно виявити за допомогою хлорної води та гексану.

Як і в інших реакціях виявлення галогенідів, погана розчинність срібної солі броміду також може бути використана для волого-хімічного виявлення бромід-іонів. Те саме стосується об'ємного визначення галогенідів титруванням.

Іонна хроматографія використовується для визначення слідів та видоутворення броміду та бромату. У полярографії бромат демонструє катодний крок при -1,78 В (проти SCE, 0,1 моль/л KCl), де він відновлюється до броміду. Сліди бромату також можна записати за допомогою диференціальної імпульсної полярографії.

інструкції з техніки безпеки

Елементарний бром дуже токсичний і сильно їдкий, контакт зі шкірою призводить до хімічних опіків, які важко загоюються. Вдихані пари брому призводять до задишки, пневмонії та набряку легенів. Бром також токсичний для водних організмів.

При роботі з бромом в лабораторії зазвичай пропонують тривідсотковий розчин тіосульфату натрію, оскільки він може дуже добре зв’язувати розлитий бром або бромід водню. Тут утворюються бромід натрію, елементарна сірка та сірчана кислота. Отримана кислота може далі розщеплювати тіосульфат на сірку та діоксид сірки:

Бром зберігається в контейнерах зі скла, свинцю, монелю або нікелю. Є також спеціальні пляшки з бромом, повністю виготовлені з фторопласту (тефлону). PTFE - це єдиний пластик, який не піддається нападу брому.

посилання

Бром утворює сполуки в різних ступенях окиснення від -1 до +7. Найбільш стабільним і найчастішим ступенем окиснення є -1, більш високі утворюються лише у сполуках з більшою кількістю електронегативних елементів кисню, фтору та хлору. Непарні ступені окислення +1, +3, +5 та +7 стабільніші, ніж парні.

Бромід водню та броміди

Неорганічні сполуки, у яких бром перебуває в -1 ступені окиснення і, отже, як аніон, називаються бромідами. Вони отримують із газоподібної сполуки водню броміду водню (HBr). Це сильна кислота, яка легко вивільняє протон у водних розчинах. Броміди, як правило, легко розчиняються у воді, виняток становлять бромід срібла, бромід ртуті (I) та бромід свинцю (II).

Броміди лужних металів, особливо бромід натрію, особливо добре відомі. Бромід калію також використовується у великих кількостях, насамперед як добриво та для отримання інших сполук калію.

Оксиди брому

Відомо велика кількість сполук брому та кисню. Вони базуються на загальних формулах BrOx (x = 1–4) та Br2Ox (x = 1–7). Два з оксидів брому, триброксид брому (Br2O3) та дибромпентаоксид (Br2O5) можуть бути виділені у вигляді твердих речовин. [20]

Бромні кислоти

На додаток до оксидів брому, бром і кисень також утворюють кілька кислот, в яких атом брому оточений одним-чотирма атомами кисню. Це гібробромова кислота, бромова кислота, бромова кислота та пербромна кислота. Як чиста речовина вони нестійкі і відомі лише у водному розчині або у формі їх солей.

Міжгалогенні сполуки

Бром утворює низку міжгалогенних сполук переважно з фтором, а в деяких випадках і з іншими галогенами. Фториди брому, такі як фторид брому та трифторид брому, мають сильну окислювальну та фторуючу дію. Хоча бром є більш електропозитивним елементом у сполуках фтор-брому та хлор-брому у ступенях окислення +1 у хлориді брому до +5 у пентафториді брому, він є більш електронегативним компонентом у сполуках з йодом. З цим елементом відомі сполуки йодобромід та йодотибромід.

Органічні сполуки брому

Різноманітні органічні сполуки брому (також Органобромінові сполуки) виробляється синтетичним шляхом. Важливе значення мають бромоалкани, бромоалкени та бромоароматичні речовини. Вони використовуються, серед іншого, як розчинники, холодоагенти, гідравлічні оливи, пестициди, антипірени або фармацевтичні препарати.

Органобромінові сполуки також включають полібромізовані дибензодіоксини та дибензофурани.