BROM: ISTORIC, STRUCTURĂ, CONFIGURARE ELECTRONICĂ, PROPRIETĂȚI, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Bromul este un element nemetalic care aparține grupei de halogeni, grupa 17 (VIIA) din Tabelul periodic. Simbolul său chimic este Br. Se pare ca o molecula diatomice, a cărui atomi sunt legați printr - o legătură covalentă, motiv pentru care i se atribuie formula moleculară Br ₂ .

Spre deosebire de fluor și clor, bromul în condiții terestre nu este un gaz, ci un lichid maroniu roșiatic (imaginea de mai jos). Fumează și este împreună cu mercurul, singurele elemente lichide. Sub el, iodul, deși își intensifică culoarea și devine violet, se poate cristaliza într-un solid volatil.

Flacon cu brom lichid pur. Sursa: Imagini Hi-Res ale elementelor chimice

Bromine a fost descoperit, în mod independent, în 1825 de Carl Löwig, care studiase sub conducerea chimistului german Leopold Gmelin; iar în 1826, de chimistul francez Antoine-Jérome Balard. Cu toate acestea, publicarea rezultatelor experimentale ale lui Balard a precedat-o pe Löwig.

Bromul este al 62-lea cel mai abundent element de pe Pământ, fiind distribuit în concentrații scăzute pe toată scoarța terestră. În mare, concentrația medie este de 65 ppm. Corpul uman conține 0,0004% brom, funcția sa nefiind definitiv cunoscută.

Acest element este exploatat comercial în saramuri sau locuri care, din cauza condițiilor speciale, sunt locuri cu concentrații mari de săruri; de exemplu, Marea Moartă, spre care converg apele teritoriilor vecine, saturate de săruri.

Este un element coroziv capabil să atace metalele, cum ar fi platina și paladiul. Dizolvat în apă, bromul își poate exercita acțiunea corozivă asupra țesuturilor umane, agravând situația, deoarece poate fi generat acidul bromhidric. În ceea ce privește toxicitatea acestuia, poate provoca daune semnificative organelor, cum ar fi ficatul, rinichii, plămânii și stomacul.

Bromul este foarte dăunător în atmosferă, fiind de 40-100 de ori mai distructiv pentru stratul de ozon decât clorul. Jumătate din pierderea stratului de ozon din Antarctica este produsă de reacții legate de bromometil, un compus folosit ca fumigant.

Are numeroase utilizări, precum: ignifug, agent de albire, dezinfectant de suprafață, aditiv de combustibil, intermediar în fabricarea sedativelor, în fabricarea substanțelor chimice organice etc.

Istorie

Opera lui Carl Löwig

Bromul a fost descoperit independent și aproape simultan de Carl Jacob Löwig, chimist german în 1825 și de Antoine Balard, chimist francez în 1826.

Carl Löwig, un discipol al chimistului german Leopold Gmelin, a colectat apa dintr-un izvor din Bad Kreuznach și i-a adăugat clor; După adăugarea eterului, amestecul lichid a fost agitat.

Apoi, eterul a fost distilat și concentrat prin evaporare. Drept urmare, a obținut o substanță brună roșiatică, care a fost brom.

Opera lui Antoine Balard

Balard, la rândul său, a folosit cenușă dintr-o algă brună cunoscută sub numele de fucus și le-a amestecat cu saramură, extrasă din apartamentele de sare din Montpellier. Astfel, el a eliberat bromul, trecând clorul prin materialul apos supus extracției, în care bromura de magneziu, MgBr ₂ , era prezentă .

Ulterior, materialul a fost distilat în prezența dioxidului de mangan și a acidului sulfuric, producând vapori roșii care se condensau într-un lichid întunecat. Balard a crezut că este un element nou și l-a numit muride, derivat din cuvântul latin muria, cu care a fost desemnată saramură.

S-a raportat că Balard a schimbat numele de la muride la brôme, la sugestia lui Anglada sau Gay-Lussac, pe baza faptului că brôme înseamnă murdar, ceea ce definește mirosul elementului descoperit.

Rezultatele au fost publicate de Belard în „Annales of Chemie and Physique”, înainte ca Löwig să-l publice.

Numai din 1858, a fost posibil să se producă brom în cantități semnificative; Anul în care au fost descoperite și exploatate zăcămintele de sare de la Stassfurt, obținând brom ca produs secundar al potasei.

Structura și configurația electronilor bromului

Moleculă

Molecula de Br2. Sursa: Benjah-bmm27.

Imaginea de mai sus arată molecula de brom, Br ₂ , cu un model de umplere compact. De fapt, există o legătură covalentă unică între cei doi atomi de brom, Br-Br.

Fiind o moleculă omogenă și diatomică, îi lipsește un moment dipol permanent și poate interacționa doar cu altele de același tip cu ajutorul forțelor de dispersie londoneze.

Acesta este motivul pentru care lichidul său roșiatic se fumează; în moleculele Br ₂ , deși relativ grele, forțele lor intermoleculare le țin ușor împreună.

Bromul este mai puțin electronegativ decât clorul și, prin urmare, are un efect mai puțin atractiv asupra electronilor din cojile de valență. Drept urmare, necesită mai puțină energie pentru a călători niveluri de energie mai mari, absorbind fotoni verzi și reflectând o culoare roșiatică.

cristale

Structura cristalului de brom. Sursa: Ben Mills.

În faza gazoasă, cele Br ₂ molecule separă considerabil până când nu există interacțiuni eficiente între ele. Cu toate acestea, sub punctul său de topire, bromul se poate îngheța în cristale ortorombe roșiatice (imaginea de sus).

Notă modul în care Br ₂ moleculele sunt aranjate într -un astfel de mod ordonat ca ei arata ca „viermi de brom.“ Aici, și la aceste temperaturi (T <-7,2 ° C), forțele de dispersie sunt suficiente pentru ca vibrațiile moleculelor să nu se prăbușească imediat cristalul; dar totuși, mai multe dintre ele se vor sublima constant.

Stratul de valență și stările de oxidare

Configurația electronilor bromului este:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Fiind 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ coaja sa de valență (deși orbitalul 3d ¹⁰ nu joacă un rol principal în reacțiile sale chimice). Electronii de pe orbitalii 4s și 4p sunt cei mai exteriori, totalizând 7, la doar un electron distanță de a completa octetul de valență.

Din această configurație, se pot deduce posibilele stări de oxidare ale bromului: -1, dacă câștigă un electron care să fie izoelectronic la kripton; +1, lăsând 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 și +5, pierzând toți electronii de la orbitalul 4p (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); și +7, fără a lăsa electroni în orbitalul 4s (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

Proprietăți

Aspectul fizic

Lichid de culoare brună roșiatică închisă. Se găsește în natură ca o moleculă diatomică, cu atomii legați de o legătură covalentă. Bromul este un lichid mai dens decât apa și se scufundă în el.

Greutate atomica

79,904 g / mol.

Numar atomic

35.

Miros

Un fum înțepător, sufocant și iritant.

Punct de topire

-7,2 ° C.

Punct de fierbere

58,8 ° C.

Densitatea (Br

3.1028 g / cm ³

Solubilitatea apei

33,6 g / L la 25 ° C. Solubilitatea bromului în apă este scăzută și tinde să crească odată cu scăderea temperaturii; comportament similar cu cel al altor gaze.

solubilităţile

Solubil liber în alcool, eter, cloroform, tetraclorură de carbon, disulfură de carbon și acid clorhidric concentrat. Solubil în solvenți nepolari și unii polari cum ar fi alcoolul, acidul sulfuric și în mulți solvenți halogenați.

Punct triplu

265,9 K la 5,8 kPa.

Punct critic

588 K la 10,34 MPa.

Căldura de fuziune (Br

10,571 kJ / mol.

Căldura de vaporizare (Br

29,96 kJ / mol.

Capacitatea de căldură molară (Br

75,69 kJ / mol.

Presiunea de vapori

La o temperatură de 270 K, 10 kPa.

Temperatură de autoaprindere

Nu este inflamabil.

punct de aprindere

113 ° C

Temperatura de depozitare

De la 2 până la 8 ºC.

Tensiune de suprafata

40,9 mN / m la 25 ° C.

Pragul de miros

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Indicele de refracție (ηD)

1.6083 la 20 ° C și 1.6478 la 25 ° C.

electronegativitate

2.96 pe scara Pauling.

Energie de ionizare

- Primul nivel: 1.139,9 kJ / mol.

- Al doilea nivel: 2.103 kJ / mol.

- Al treilea nivel: 3.470 kJ / mol.

Radio atomic

Ora 120 pm.

Raza covalentă

Ora 120.3.

Radio Van der Waals

185 pm.

reactivitatea

Este mai puțin reactiv decât clorul, dar mai reactiv decât iodul. Este un oxidant mai puțin puternic decât clorul și mai puternic decât iodul. Este, de asemenea, un agent reducător mai slab decât iodul, dar mai puternic decât clorul.

Vaporii de clor sunt foarte corozivi pentru multe materiale și țesuturi umane. Atacă numeroase elemente metalice, inclusiv platină și paladiu; dar nu atacă plumbul, nichelul, magneziul, fierul, zincul și sub 300 ºC nici sodiu.

Bromul din apă suferă o schimbare și se transformă în bromură. Poate exista și sub formă de brom (BrO ₃ ^- ), în funcție de pH-ul lichidului.

Datorită acțiunii sale oxidante, bromul poate induce eliberarea de radicali liberi de oxigen. Aceștia sunt oxidanți puternici și pot provoca leziuni tisulare. De asemenea, bromul se poate aprinde spontan atunci când este combinat cu potasiu, fosfor sau staniu.

Aplicații

Aditiv de benzină

Dibromura de etilenă a fost utilizată pentru a îndepărta depozitele potențiale de plumb din motoarele automobilelor. După arderea benzinei, care a folosit plumbul ca aditiv, bromul s-a combinat cu plumbul pentru a forma bromură de plumb, un gaz volatil care a fost expulzat prin conducta.

Deși bromul a eliminat plumbul din benzină, acțiunea sa distructivă asupra stratului de ozon a fost foarte puternică, motiv pentru care a fost aruncată pentru această aplicație.

pesticide

Bromura de metilen sau bromometil a fost utilizată ca pesticid pentru purificarea solurilor, în special pentru a elimina nematode parazite, cum ar fi vierme.

Cu toate acestea, utilizarea majorității compușilor care conțin brom a fost aruncată datorită acțiunii distructive a acestora asupra stratului de ozon.

Controlul emisiilor de mercur

Bromul este utilizat în unele plante pentru a reduce emisiile de mercur, un metal foarte toxic.

Fotografie

Bromura de argint, pe lângă iodura de argint și clorura de argint, este utilizată ca compus sensibil la lumină în emulsiile fotografice.

Acțiuni terapeutice

Bromura de potasiu, precum și bromura de litiu au fost folosite ca sedative generale în secolele XIX și începutul secolului XX. Bromurile sub formă de săruri simple sunt încă utilizate în unele țări ca anticonvulsivante.

Cu toate acestea, FDA din Statele Unite nu aprobă utilizarea bromului pentru tratamentul oricărei boli.

Ignifug

Bromul este transformat de flăcări în acid bromhidric, care interferează cu reacția de oxidare care are loc în timpul incendiului și provoacă stingerea acestuia. Polimerii conținând brom sunt folosiți pentru a realiza rășini ignifuge.

Aditiv alimentar

S-au adăugat urme de bromat de potasiu în făină pentru a îmbunătăți prepararea.

Reactivi și intermediari chimici

Bromura de hidrogen este utilizată ca agent de reducere și catalizator pentru reacțiile organice. Bromul este utilizat ca intermediar chimic la fabricarea medicamentelor, lichidelor hidraulice, agenților de răcire, dezumidificatoarelor și preparatelor care flutură părul.

De asemenea, își găsește folosirea în producerea de lichide de foraj a puțurilor, produse pentru dezinfectarea apei, agenți de albire, dezinfectanți de suprafață, coloranți, aditivi de combustibil etc.

Acțiune biologică

Un studiu realizat în 2014 indică faptul că bromul este un cofactor necesar pentru biosinteza colagenului IV, ceea ce face ca bromul să fie un element esențial pentru dezvoltarea țesuturilor animale. Cu toate acestea, nu există informații despre consecințele unui deficit de element.

Unde este localizat

Bromul este extras comercial din mine de sare adâncă și gropi de saramură găsite în statul Arkansas, și în Marele Salt Lake din Utah, ambele din Statele Unite. Această ultimă saramură are o concentrație de brom de 0,5%.

Pentru a extrage bromul, în saramură se adaugă clor gazos fierbinte, pentru oxidarea ionilor de brom în soluție, colectând bromul elementar.

Marea Moartă, aflată la granița dintre Iordania și Israel, este o mare închisă sub nivelul mării, ceea ce o face să aibă o concentrație foarte mare de săruri.

Bromul și potasa sunt obținute acolo comercial, prin evaporarea apei sărate mari din Marea Moartă. În această mare, concentrația de brom poate atinge 5 g / L.

Se găsește și în concentrații mari în unele izvoare termale. Brominitul, de exemplu, este un mineral de bromură de argint găsit în Bolivia și Mexic.

riscuri

Bromul în stare lichidă este coroziv pentru țesuturile umane. Dar cel mai mare pericol pentru om provine de fumurile de brom și inhalarea lor.

Respirația într-un mediu cu o concentrație de brom de 11–23 mg / m ³ produce șocuri severe. O concentrație de 30–60 mg / m ³ este extrem de dăunătoare. Între timp, o concentrație de 200 mg poate fi fatală.

Referințe

1. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. (A patra editie). Mc Graw Hill.
2. Centrul Național de Informații Biotehnologice. (2019). Brom. Baza de date PubChem. CID = 23968. Recuperat din: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Ross Rachel. (8 februarie 2017). Fapte despre brom. Recuperat de la: livesscience.com
4. Wikipedia. (2019). Borax. Recuperat de la: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). Brom. Recuperat de la: lenntech.com