Degenen die zouten vormen, deel 4 Broom

Een ander element uit de halogeenfamilie is broom. Het neemt een positie in tussen chloor en jodium (samen vormen ze de halogeen-subfamilie), en de eigenschappen zijn gemiddeld vergeleken met zijn buren aan de boven- en onderkant van de groep. Wie echter denkt dat dit een oninteressant element is, vergist zich.

Broom is bijvoorbeeld de enige vloeistof onder de niet-metalen, en de kleur ervan blijft ook uniek in de wereld van de elementen. Het belangrijkste is echter dat je er thuis interessante experimenten mee kunt uitvoeren.

- Er ruikt hier iets vies! -

...... riep de Franse scheikundige uit Joseph Gay-Lussactoen hij in de zomer van 1826 namens de Franse Academie het rapport over de ontdekking van een nieuw element controleerde. De auteur ervan was op grotere schaal onbekend Antoine Balar. Een jaar eerder had deze 23-jarige apotheker de mogelijkheid onderzocht om jodium te maken uit brouwoplossingen die overblijven na de kristallisatie van steenzout uit zeewater (een methode die wordt gebruikt om zout te maken in warme klimaten zoals de Franse Middellandse Zeekust). Chloor borrelde door de oplossing en verdreef het jodium uit het zout. Hij ontving het element, maar merkte iets anders op: een film van een gelige vloeistof met een sterke geur. Hij scheidde het en voegde het vervolgens samen. Het residu bleek een donkerbruine vloeistof te zijn, in tegenstelling tot enige bekende substantie. Uit de testresultaten van Balar bleek dat dit een nieuw element is. Daarom stuurde hij een rapport naar de Franse Academie en wachtte op de uitspraak. Nadat de ontdekking van Balar was bevestigd, werd een naam voor het element voorgesteld. broom, afgeleid van het Griekse bromos, d.w.z. stank omdat de geur van broom niet prettig is (1).

Waarschuwing! Slechte geur is niet het enige nadeel van broom. Dit element is net zo schadelijk als hogere halogenen, en wanneer het op de huid terechtkomt, laat het wonden achter die moeilijk te genezen zijn. Daarom mag u in geen geval broom in zijn pure vorm verkrijgen en het inademen van de geur van de oplossing vermijden.

zeewaterelement

Zeewater bevat bijna al het broom dat op de aardbol aanwezig is. Blootstelling aan chloor veroorzaakt het vrijkomen van broom, dat verdampt met de lucht die wordt gebruikt om water te blazen. In de ontvanger wordt broom gecondenseerd en vervolgens door destillatie gezuiverd. Vanwege goedkopere concurrentie en minder reactiviteit wordt broom alleen gebruikt wanneer dat nodig is. Veel toepassingen behoren tot het verleden, zoals zilverbromide in de fotografie, loodhoudende benzine-additieven en halon-brandblusmiddelen. Broom is een bestanddeel van zinkbroombatterijen en de verbindingen ervan worden gebruikt als medicijnen, kleurstoffen, additieven om de ontvlambaarheid van kunststoffen en gewasbeschermingsmiddelen te verminderen.

Chemisch gezien verschilt broom niet van andere halogenen: het vormt sterk broomwaterstofzuur (HBr), zouten met het broomanion en enkele zuurstofzuren en hun zouten.

Broomanalist

De reacties die kenmerkend zijn voor het bromide-anion zijn vergelijkbaar met de experimenten die voor chloriden zijn uitgevoerd. Na toevoeging van zilvernitraatoplossing AgNO₃ Er vormt zich een slecht oplosbaar AgBr-precipitaat, dat donker wordt in het licht als gevolg van fotochemische ontleding. Het neerslag is gelig van kleur (in tegenstelling tot wit AgCl en geel AgI) en lost niet goed op als NH-ammoniakoplossing wordt toegevoegd._3aq (wat het onderscheidt van AgCl, dat onder deze omstandigheden zeer oplosbaar is) (2). 

2. Vergelijking van de kleuren van zilverhalogeniden - hieronder ziet u hun verval na blootstelling aan licht.

De eenvoudigste manier om bromiden te detecteren is door ze te oxideren en de aanwezigheid van vrij broom te detecteren. Voor de test heb je nodig: kaliumbromide KBr, kaliumpermanganaat KMnO₄, zwavelzuur (VI) oplossing H₂SO₄ en een organisch oplosmiddel (bijvoorbeeld verfverdunner). Giet een kleine hoeveelheid KBr- en KMnO-oplossingen in een reageerbuis.₄en dan een paar druppels zuur. De inhoud wordt onmiddellijk gelig (aanvankelijk was het paars door het toegevoegde kaliumpermanganaat):

2KMnee₄ +10KBr +8U₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 duizend₂SO₄ +5br₂ + 8H₂О Portie toevoegen

3. Broom geëxtraheerd uit de waterlaag (onder) maakt de organische oplosmiddellaag roodbruin (boven).

oplosmiddel en schud de reageerbuis om de inhoud te mengen. Eenmaal afgepeld zie je dat de organische laag een bruinrode kleur heeft gekregen. Broom lost beter op in niet-polaire vloeistoffen en gaat van water naar oplosmiddel over. Waarneembaar fenomeen добыча (3). 

Broomwater thuis

broom water is een waterige oplossing die industrieel wordt verkregen door broom in water op te lossen (ongeveer 3,6 g broom in 100 g water). Het is een reagens dat wordt gebruikt als mild oxidatiemiddel en voor het detecteren van de onverzadigde aard van organische verbindingen. Vrij broom is echter een gevaarlijke stof en broomwater is onstabiel (broom verdampt uit de oplossing en reageert met water). Daarom is het het beste om het via een kleine oplossing aan te schaffen en onmiddellijk voor experimenten te gebruiken.

Je hebt de eerste methode voor het detecteren van bromide al geleerd: oxidatie die leidt tot de vorming van vrij broom. Voeg deze keer een paar druppels H toe aan de kaliumbromide KBr-oplossing in de kolf.₂SO₄ en een deel waterstofperoxide (3% H₂O₂ gebruikt als ontsmettingsmiddel). Na enige tijd wordt het mengsel geelachtig:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → K₂SO₄ +Br₂ + 2H₂O

Het aldus verkregen broomwater raakt vervuild, maar heeft alleen last van X.₂O₂. Daarom moet het worden verwijderd met mangaandioxide MnO.₂die overtollig waterstofperoxide zal ontleden. De eenvoudigste manier om de verbinding te verkrijgen is uit wegwerpcellen (aangeduid als R03, R06), waar het de vorm heeft van een donkere massa die een zinken beker vult. Doe een snufje van het mengsel in de kolf en giet na de reactie het supernatant af en het reagens is klaar.

Een andere methode is de elektrolyse van een waterige oplossing van KBr. Om een ​​relatief zuivere broomoplossing te verkrijgen, is het noodzakelijk om een ​​diafragma-elektrolyseur te bouwen, d.w.z. verdeel de beker gewoon met een geschikt stuk karton (op deze manier verminder je de vermenging van de reactieproducten op de elektroden). Een grafietstaaf uit de hierboven genoemde wegwerpcel 3 zal worden gebruikt als een positieve elektrode en een gewone spijker als een negatieve elektrode. De stroombron is een knoopcelbatterij van 4,5 V. Giet de KBr-oplossing in het bekerglas, plaats de elektroden met daaraan bevestigde draden en sluit de batterij aan op de draden. In de buurt van de positieve elektrode wordt de oplossing geel (dit is uw broomwater) en vormen zich waterstofbellen bij de negatieve elektrode (4). Er hangt een scherpe geur van broom boven het glas. Zuig de oplossing op met een spuit of pipet.

4. Zelfgemaakte membraancel links en dezelfde cel voor de productie van broomwater (rechts). Het reagens hoopt zich op rond de positieve elektrode; Op de negatieve elektrode zijn waterstofbellen zichtbaar.

Je kunt broomwater korte tijd bewaren in een goed gesloten bak, beschermd tegen licht en op een koele plaats, maar het is beter om het meteen te proberen. Als je jodiumzetmeelpapier hebt gemaakt volgens het recept uit het tweede deel van de serie, breng dan een druppel broomwater op het papier aan. Er zal onmiddellijk een donkere vlek verschijnen, wat de vorming van vrij jodium aangeeft:

2KI + Nee.₂ → ik₂ + Kvg

Net zoals broom wordt verkregen uit zeewater door het uit bromiden te vervangen door een sterker oxidatiemiddel (), zo verdringt broom jodium, dat zwakker is dan het, uit jodiden (natuurlijk zal chloor ook jodium verdringen).

Als u geen zetmeel-jodiumpapier heeft, giet dan een oplossing van kaliumjodide in een reageerbuis en voeg een paar druppels broomwater toe. De oplossing wordt donkerder en wanneer een zetmeelindicator (een suspensie van aardappelmeel in water) wordt toegevoegd, wordt deze donkerblauw - het resultaat geeft het verschijnen van vrij jodium aan (5). 

5. Detectie van broom. Boven - zetmeeljodiumpapier, hieronder - een oplossing van kaliumjodide met een zetmeelindicator (aan de linkerkant - reagentia voor de reactie, aan de rechterkant - het resultaat van het mengen van de oplossingen).

Twee keukenexperimenten.

Van de vele experimenten met broomwater bied ik er twee aan, waarvoor je reagentia uit de keuken nodig hebt. Haal eerst een fles koolzaadolie eruit,

7. Reactie van broomwater met plantaardige olie. De bovenste laag olie (links) en de onderste laag water, gekleurd door broom vóór de reactie (links), zijn zichtbaar. Na de reactie (rechts) verkleurde de waterlaag.

zonnebloem- of olijfolie. Giet een kleine hoeveelheid plantaardige olie in een reageerbuis met broomwater en schud de inhoud zodat de reagentia goed gemengd zijn. Terwijl de labiele emulsie zich scheidt, zal olie zich bovenaan bevinden (minder dicht dan water) en broomwater onderaan. De waterlaag verloor echter zijn gelige kleur. Dit effect "remt" de waterige oplossing en gebruikt deze om te reageren met de componenten van de olie (6). 

Plantaardige olie bevat vrij veel onverzadigde vetzuren (gecombineerd met glycerol om vetten te vormen). Broomatomen verbinden de dubbele bindingen in de moleculen van deze zuren en vormen de overeenkomstige broomderivaten. Een verandering in de kleur van broomwater is een indicatie dat het testmonster onverzadigde organische verbindingen bevat, d.w.z. verbindingen met dubbele of drievoudige bindingen tussen koolstofatomen (7). 

Bereid voor het tweede keukenexperiment baking soda, d.w.z. natriumbicarbonaat, NaHCO.₃, en twee suikers - glucose en fructose. U kunt frisdrank en glucose kopen in de supermarkt en fructose in de diabetische kiosk of reformwinkel. Glucose en fructose vormen sacharose, een gewone suiker. Bovendien lijken ze qua eigenschappen erg op elkaar en hebben ze dezelfde totale formule, en alsof dit nog niet genoeg was, gaan ze gemakkelijk in elkaar over. Toegegeven, er zijn verschillen tussen hen: fructose is zoeter dan glucose, en in oplossing draait het het lichtvlak in de andere richting. Voor identificatie gebruikt u echter het verschil in chemische structuur: glucose is een aldehyde en fructose is een keton.

7. Reactie van toevoeging van broom op binding

U herinnert zich misschien dat reducerende suikers worden geïdentificeerd met behulp van de Trommer- en Tollens-tests. Uiterlijk van baksteen Cu-afzetting₂O (in de eerste poging) of zilveren spiegel (in de tweede) duidt op de aanwezigheid van reducerende verbindingen zoals aldehyden.

Bij deze pogingen wordt echter geen onderscheid gemaakt tussen glucosealdehyde en fructoseketon, aangezien fructose snel van structuur zal veranderen en in het reactiemedium glucose zal worden. Er is een fijner reagens nodig.

Halogenen zoals 

Er is een groep chemische verbindingen die vergelijkbare eigenschappen hebben als vergelijkbare verbindingen. Ze vormen zuren met de algemene formule HX en zouten met mononegatieve anionen X–, en deze zuren worden niet gevormd uit oxiden. Voorbeelden van dergelijke pseudohalogenen zijn het giftige blauwzuur HCN en het onschadelijke thiocyanaat HSCN. Sommigen van hen vormen zelfs diatomische moleculen, zoals cyaan (CN).₂.

Dit is waar broomwater een rol speelt. Maak oplossingen: glucose met toegevoegd NaHCO₃ en fructose, ook met toevoeging van zuiveringszout. Giet de bereide glucose-oplossing in een reageerbuis met broomwater en de fructose-oplossing in de andere, ook met broomwater. Het verschil is duidelijk zichtbaar: broomwater ontkleurde onder invloed van glucose-oplossing en fructose veroorzaakte geen veranderingen. De twee suikers zijn alleen te onderscheiden in een licht alkalische omgeving (voorzien van natriumbicarbonaat) en met een mild oxidatiemiddel, namelijk broomwater. Het gebruik van een sterk alkalische oplossing (noodzakelijk voor de Trommer- en Tollens-tests) veroorzaakt een snelle omzetting van de ene suiker in de andere en verkleuring van broomwater, ook door fructose. Als je het wilt weten, herhaal de test dan met natriumhydroxide in plaats van zuiveringszout.