Бром - биология

бром [broːm] (гръцки βρῶμος бром „Воня“) е химичен елемент със символа на елемента Br и атомния номер 35. В периодичната таблица той е в 7-ма основна група и следователно принадлежи към халогените заедно с флуор, хлор, йод и астат. Елементният бром присъства при стандартни условия (температура = 0 ° С и налягане = 1 атм) под формата на двуатомната молекула Br2 в течна форма. Бромът и живакът са единствените известни елементи, които са течни при нормални условия.

В природата бромът не се среща в елементарна форма, а само в различни съединения. Най-важните съединения са бромидите, в които бромът се среща под формата на анион Br -. Най-известните бромиди са натриев бромид и калиев бромид. Бромидите са компонент на морската вода и имат редица биологични функции.

откритие

Бромът е произведен за първи път химически през 1826 г. от френския химик Антоан-Жером Балард от водорасли от солените блата край Монпелие. Промишленото производство започва през 1860 г. Поради острата си миризма Джоузеф Луис Гей-Люсак предлага името „бром“ (на гръцки „козя миризма на животни“ [10]).

Две години преди Балард, германският химик Юстус фон Либиг несъзнателно произвежда елементарен бром през 1824 година. Той получи поръчка да анализира солените саламури на Залцхаузен [11], тъй като градът планираше СПА център. [12] Докато разследва тази саламура, Либиг открива ново вещество, което той интерпретира като йоден хлорид. Тринадесет години по-късно той призна, че небрежният му анализ го е лишил от откриването на нов елемент. Либиг пише: „Познавам химик, който, когато беше в Кройцнах, изследваше ликьорите на солницата.“ Той продължи да описва злополуката си и завърши с думите: „Оттогава той не е предлагал повече теории, ако те не са подкрепени и потвърдени от несъмнени експерименти; и мога да съобщя, че не се е справил зле с това. "[13] [14]

Поява

Бромът се среща под формата на бромиди, солите на бромоводородната киселина. По отношение на количеството, най-големите находища се намират като разтворени бромиди в морската вода. Естествените залежи на сол (скални и калиеви соли) също съдържат малки количества калиев бромид и калиев бромат.

Извличане и представяне

Промишленото производство на елементарен бром се осъществява чрез окисляване на бромидните разтвори с хлор.

Като източници на бромид се използват саламура и силно солена вода от големи дълбочини, както и солени езера, а понякога и морска вода. [15] Екстракцията от остатъчните течности при екстракцията на поташ вече не е икономична. От 1961 г. досега броят на възстановения бром се е увеличил повече от пет пъти от около 100 000 тона до над половин милион тона. Най-големите производители на бром са САЩ, Китай, Израел и Йордания. [16]

В лабораторията бромът може да се получи чрез взаимодействие на натриев бромид със сярна киселина и манганов диоксид в топлина. Бромът се отделя чрез дестилация.

характеристики

Физически свойства

Плътността на брома е 3,12 g/cm3. Тежката червено-кафява течност образува пари, които миришат на хлор и са по-токсични от хлора. Твърдият бром е тъмен; той изсветлява, докато се охлажда допълнително. Той е умерено разтворим във вода и много разтворим в органични разтворители като алкохоли, въглероден дисулфид или въглероден тетрахлорид. Бромът, разтворен във вода, бавно реагира с междинното образуване на хипобромна киселина (HBrO) и освобождаването на кислород за образуване на водороден бромид (HBr). Кинетично инхибираната реакция се ускорява от (слънчева) светлина, така че бромовата вода се съхранява в кафяви, по-малко полупрозрачни бутилки.

Химични свойства

Бромът се държи химически като по-лекия хлор, но реагира по-малко енергично в газообразно състояние. Влагата значително увеличава реактивността на брома. За разлика от хлора, той реагира само с водород при по-високи температури, образувайки водороден бромид (безцветен газ).

Той реагира екзотермично с много метали (например алуминий), за да образува съответния бромид. Само танталът и платината са устойчиви на мокър бром. [17]

използване

Химично полиране на галиев арсенид (като разтвор в метанол)
Множество бромирани бифенили или дифенилови етери като забавители на горенето за печатни платки. През 2000 г. 38% от брома се използва за производството на бромирани забавители на горенето. [18]
Метилбромид като пестицид
Дезинфектант (по-мек от хлора)
под формата на бромиди, например калиев бромид, като лекарство (наркотични, успокоителни и хапчета за сън; лечение на резистентна към терапия епилепсия с генерализирани тонично-клонични гърчове, преди много популярни - сега остарели). През 1928 г. в Съединените щати е издадена една от петте рецепти за лекарства, съдържащи бром. [19]
Фотоиндустрия (сребърен бромид като част от светлочувствителното окачване)
Алкални хипобромити като избелващи агенти
в лабораторията като индикатор (ненаситени въглеродни съединения обезцветяват бромна вода, т.е. добавяне на бром)
Бромати като окислители
Бромсъдържащ каучук за производство на "херметически затворени" гуми
Сълзотворен газ, напр. Б. под формата на монобромацетон
в средства за защита срещу нервно-паралитичния соман при американски войници във войната в Ирак
Преди във формата на алкил бромиди, отколкото Чистач за отстраняване на олово от бутилки при използване на оловен бензин

доказателство

Бромидните йони могат да бъдат открити качествено с помощта на хлорна вода и хексан.

Както при другите реакции за откриване на халогениди, слабата разтворимост на сребърната сол на бромида също може да се използва за мокро-химично откриване на бромидни йони. Същото се отнася и за обемното определяне на халогенидите чрез титруване.

Йонната хроматография се използва за определяне на следи и определяне на бромид и бромат. В полярографията броматът показва катодна стъпка при -1,78 V (срещу SCE, в 0,1 mol/l KCl), където се редуцира до бромид. Следи от бромат могат също да бъдат записани с помощта на диференциална импулсна полярография.

инструкции за безопасност

Елементният бром е много токсичен и силно разяждащ, контактът с кожата води до химически изгаряния, които трудно се лекуват. Вдишаните бромови пари причиняват задух, пневмония и белодробен оток. Бромът е токсичен и за водните организми.

Когато се работи с бром, в лабораторията обикновено се осигурява трипроцентов разтвор на натриев тиосулфат, тъй като той може много добре да свърже разлятия бром или водородния бромид. Тук се образуват натриев бромид, елементарна сяра и сярна киселина. Получената киселина може да разгради допълнително тиосулфата до сяра и серен диоксид:

Бромът се съхранява в контейнери от стъкло, олово, монел или никел. Има и специални бромирани бутилки, направени изцяло от PTFE (тефлон). PTFE е единствената пластмаса, която не се атакува от бром.

връзки

Бромът образува съединения в различни степени на окисление от -1 до +7. Най-стабилното и често срещано окислително състояние е -1, по-високите се образуват само в съединения с по-електроотрицателни елементи кислород, флуор и хлор. Странните степени на окисление +1, +3, +5 и +7 са по-стабилни от четните.

Водороден бромид и бромиди

Неорганичните съединения, в които брома е в -1 степен на окисление и следователно като анион, се наричат бромиди. Те се получават от газообразното водородно съединение водороден бромид (HBr). Това е силна киселина и лесно освобождава протона във водни разтвори. Бромидите обикновено са лесно разтворими във вода, изключения са сребърен бромид, живачен (I) бромид и оловен (II) бромид.

Бромидите на алкалните метали, особено натриевият бромид, са особено добре известни. Калиев бромид също се използва в големи количества, предимно като тор и за получаване на други калиеви съединения.

Бром оксиди

Известни са голям брой съединения на бром и кислород. Те се основават на общите формули BrOx (x = 1–4) и Br2Ox (x = 1–7). Два от бромовите оксиди, дибромотриоксид (Br2O3) и дибромпентаоксид (Br2O5) могат да бъдат изолирани като твърди вещества. [20]

Бромни киселини

В допълнение към бромовите оксиди, бромът и кислородът също образуват няколко киселини, в които бромовият атом е заобиколен от един до четири кислородни атома. Това са хипобромна киселина, бромова киселина, бромова киселина и пербромна киселина. Като чисто вещество те са нестабилни и са известни само във воден разтвор или под формата на техните соли.

Интерхалогенни съединения

Бромът образува редица междухалогенни съединения главно с флуор, а в някои случаи и с другите халогени. Бромните флуориди като бромен флуорид и бромен трифлуорид имат силно окислително и флуориращо действие. Докато бромът е по-електропозитивният елемент във флуор-бромните и хлор-бромните съединения в окислителни състояния +1 в бромен хлорид до +5 в бромен пентафлуорид, той е по-електроотрицателният компонент в съединенията с йод. С този елемент са известни съединенията йодобромид и йодотибромид.

Органични бромни съединения

Разнообразие от органични бромни съединения (също Органоброминови съединения) се произвежда синтетично. Бромалканите, бромоалкените и бромоароматиците са важни. Те се използват, наред с други неща, като разтворители, хладилни агенти, хидравлични масла, пестициди, забавители на горенето или фармацевтични продукти.

Органоброминовите съединения включват също полибромирани дибензодиоксини и дибензофурани.