Quelli che formano i sali, parte 4 Bromo

Un altro elemento della famiglia degli alogeni è il bromo. Occupa un posto tra il cloro e lo iodio (che insieme formano la sottofamiglia degli alogeni) e le sue proprietà sono nella media rispetto ai suoi vicini nella parte superiore e inferiore del gruppo. Tuttavia, chi pensa che questo sia un elemento poco interessante si sbaglierà.

Ad esempio, il bromo è l'unico liquido tra i non metalli e anche il suo colore rimane unico nel mondo degli elementi. La cosa principale, tuttavia, è che si possono effettuare esperimenti interessanti con esso a casa.

- Qualcosa puzza male qui dentro! -

...... esclamò il chimico francese Joseph Gay-Lussacquando nell'estate del 1826, per conto dell'Accademia di Francia, controllò il rapporto sulla scoperta di un nuovo elemento. Il suo autore era più ampiamente sconosciuto Antonino Baldo. Un anno prima, questo farmacista di 23 anni aveva esplorato la possibilità di produrre iodio da soluzioni di fermentazione rimaste dalla cristallizzazione del salgemma dall'acqua di mare (un metodo utilizzato per produrre sale in climi caldi come la costa mediterranea francese). Il cloro gorgogliava attraverso la soluzione, spostando lo iodio dal suo sale. Ha ricevuto l'elemento, ma ha notato qualcos'altro: una pellicola di un liquido giallastro con un forte odore. Lo separò e poi lo unì. Il residuo si è rivelato essere un liquido marrone scuro, diverso da qualsiasi sostanza conosciuta. I risultati dei test di Balar hanno mostrato che si tratta di un nuovo elemento. Pertanto, ha inviato un rapporto all'Accademia di Francia e ha atteso il suo verdetto. Dopo che la scoperta di Balar fu confermata, fu proposto un nome per l'elemento. bromo, derivato dal greco bromos, cioè puzza, perché l'odore del bromo non è gradevole (1).

Attenzione! Il cattivo odore non è l'unico svantaggio del bromo. Questo elemento è dannoso quanto gli alogeni superiori e, una volta sulla pelle, lascia ferite difficili da rimarginare. Pertanto, in nessun caso si dovrebbe ottenere il bromo nella sua forma pura ed evitare di inalare l'odore della sua soluzione.

elemento acqua di mare

L'acqua di mare contiene quasi tutto il bromo presente sul globo. L'esposizione al cloro provoca il rilascio di bromo, che si volatilizza con l'aria utilizzata per soffiare l'acqua. Nel ricevitore, il bromo viene condensato e quindi purificato mediante distillazione. A causa della concorrenza più economica e della minore reattività, il bromo viene utilizzato solo quando necessario. Molti usi sono scomparsi, come il bromuro d'argento nella fotografia, gli additivi per benzina con piombo e gli agenti estinguenti halon. Il bromo è un costituente delle batterie bromo-zinco e i suoi composti sono usati come farmaci, coloranti, additivi per ridurre l'infiammabilità della plastica e prodotti fitosanitari.

Chimicamente, il bromo non differisce dagli altri alogeni: forma acido bromidrico forte HBr, sali con l'anione bromo e alcuni acidi dell'ossigeno e loro sali.

Analista di bromo

Le reazioni caratteristiche dell'anione bromuro sono simili agli esperimenti effettuati per i cloruri. Dopo l'aggiunta di una soluzione di nitrato d'argento AgNO₃ precipita un precipitato scarsamente solubile di AgBr, che si scurisce alla luce a causa della decomposizione fotochimica. Il precipitato ha un colore giallastro (in contrasto con AgCl bianco e AgI giallo) ed è scarsamente solubile quando viene aggiunta una soluzione di ammoniaca NH._3aq (che lo distingue da AgCl, che è altamente solubile in queste condizioni) (2). 

2. Confronto dei colori degli alogenuri d'argento: sotto puoi vedere il loro decadimento dopo l'esposizione alla luce.

Il modo più semplice per rilevare i bromuri è ossidarli e determinare la presenza di bromo libero. Per il test avrai bisogno di: bromuro di potassio KBr, permanganato di potassio KMnO₄, soluzione di acido solforico (VI) H₂SO₄ e un solvente organico (ad es. diluente per vernici). Versare una piccola quantità di soluzioni di KBr e KMnO in una provetta.₄e poi qualche goccia di acido. Il contenuto diventa subito giallastro (in origine era viola per il permanganato di potassio aggiunto):

2KMn₄ +10KBr +8H₂SO4→2MnSO₄ + 6 mila₂SO₄ +5br₂ + 8H₂Informazioni su Aggiungi porzione

3. Il bromo estratto dallo strato acquoso (in basso) colora lo strato di solvente organico rosso-marrone (in alto).

solvente e agitare il flaconcino per miscelare il contenuto. Dopo averlo staccato, vedrai che lo strato organico ha assunto un colore rosso brunastro. Il bromo si dissolve meglio nei liquidi non polari e passa dall'acqua al solvente. Fenomeno osservato добыча (3). 

Acqua di bromo a casa

acqua di bromo è una soluzione acquosa ottenuta industrialmente sciogliendo il bromo in acqua (circa 3,6 g di bromo per 100 g di acqua). È un reagente usato come blando agente ossidante e per rilevare la natura insatura dei composti organici. Tuttavia, il bromo libero è una sostanza pericolosa e inoltre l'acqua di bromo è instabile (il bromo evapora dalla soluzione e reagisce con l'acqua). Pertanto, è meglio trovare una piccola soluzione alternativa e utilizzarlo immediatamente per gli esperimenti.

Hai già imparato il primo metodo per rilevare i bromuri: l'ossidazione che porta alla formazione di bromo libero. Questa volta, aggiungere alcune gocce di H alla soluzione di bromuro di potassio KBr nel pallone.₂SO₄ e parte di perossido di idrogeno (3% H₂O₂ usato come disinfettante). Dopo un po', il composto diventa giallastro:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O

L'acqua di bromo così ottenuta è inquinata, ma solo X è preoccupante.₂O₂. Pertanto, deve essere rimosso con biossido di manganese MnO.₂che decomporrà il perossido di idrogeno in eccesso. Il modo più semplice per ottenere il composto è dalle celle usa e getta (indicate come R03, R06), dove è sotto forma di una massa scura che riempie una tazza di zinco. Mettere un pizzico della massa nel pallone e, dopo la reazione, versare il supernatante e il reagente è pronto.

Un altro metodo è l'elettrolisi di una soluzione acquosa di KBr. Per ottenere una soluzione di bromo relativamente pura, è necessario costruire un elettrolizzatore a diaframma, cioè basta dividere il beaker con un apposito cartoncino (in questo modo si ridurrà la miscelazione dei prodotti di reazione sugli elettrodi). Un bastoncino di grafite prelevato dalla cella monouso 3 sopra indicata verrà utilizzato come elettrodo positivo e un normale chiodo come elettrodo negativo. La fonte di alimentazione è una batteria a bottone da 4,5 V. Versare la soluzione KBr nel bicchiere, inserire gli elettrodi con i fili collegati e collegare la batteria ai fili. Vicino all'elettrodo positivo, la soluzione diventerà gialla (questa è la tua acqua di bromo) e si formeranno bolle di idrogeno sull'elettrodo negativo (4). C'è un forte odore di bromo sopra il vetro. Aspirare la soluzione con una siringa o una pipetta.

4. Cella a diaframma fatta in casa a sinistra e la stessa cella nella produzione di acqua di bromo (a destra). Il reagente si accumula attorno all'elettrodo positivo; le bolle di idrogeno sono visibili sull'elettrodo negativo.

Puoi conservare l'acqua di bromo per un breve periodo in un contenitore ben chiuso, al riparo dalla luce e in un luogo fresco, ma è meglio provarlo subito. Se hai realizzato delle carte di amido di iodio secondo la ricetta della seconda sezione del ciclo, metti una goccia di acqua di bromo sulla carta. Apparirà immediatamente una macchia scura, che segnala la formazione di iodio libero:

2KI + fr.₂ → i₂ + KVg

Proprio come il bromo si ottiene dall'acqua di mare soppiantandolo dai bromuri con un agente ossidante più forte (), così il bromo soppianta lo iodio in modo più debole rispetto agli ioduri (ovviamente, anche il cloro sostituirà lo iodio).

Se non si dispone di carta iodata di amido, versare una soluzione di ioduro di potassio in una provetta e aggiungere qualche goccia di acqua bromo. La soluzione si scurisce e quando viene aggiunto un indicatore di amido (una sospensione di farina di patate in acqua), diventa blu scuro - il risultato indica la comparsa di iodio libero (5). 

5. Rilevazione di bromo. Sopra - carta di iodio amido, sotto - una soluzione di ioduro di potassio con un indicatore di amido (a sinistra - reagenti per la reazione, a destra - il risultato della miscelazione delle soluzioni).

Due esperimenti in cucina.

Dei tanti esperimenti con l'acqua di bromo, ne suggerisco due per i quali avrete bisogno di reagenti dalla cucina. Nella prima, tira fuori una bottiglia di olio di colza,

7. Reazione dell'acqua di bromo con olio vegetale. Lo strato superiore di olio è visibile (a sinistra) e lo strato inferiore di acqua macchiato di bromo prima della reazione (a sinistra). Dopo la reazione (a destra), lo strato acquoso si è scolorito.

girasole o olio d'oliva. Versare una piccola quantità di olio vegetale in una provetta con acqua di bromo e agitare il contenuto in modo che i reagenti si mescolino bene. Quando l'emulsione labile si rompe, l'olio sarà in alto (meno denso dell'acqua) e l'acqua di bromo in basso. Tuttavia, lo strato d'acqua ha perso il suo colore giallastro. Questo effetto "proibisce" la soluzione acquosa e la utilizza per reagire con i componenti dell'olio (6). 

L'olio vegetale contiene molti acidi grassi insaturi (che si combinano con la glicerina per formare i grassi). Gli atomi di bromo sono legati a doppi legami nelle molecole di questi acidi, formando i corrispondenti derivati ​​del bromo. Un cambiamento nel colore dell'acqua di bromo indica che nel campione di prova sono presenti composti organici insaturi, ad es. composti che hanno doppi o tripli legami tra atomi di carbonio (7). 

Per il secondo esperimento in cucina, prepara il bicarbonato di sodio, ovvero bicarbonato di sodio, NaHCO.₃e due zuccheri: glucosio e fruttosio. Puoi acquistare soda e glucosio al supermercato e fruttosio al chiosco per diabetici o al negozio di alimenti naturali. Glucosio e fruttosio formano il saccarosio, che è uno zucchero comune. Inoltre, sono molto simili nelle proprietà e hanno la stessa formula totale e, se ciò non bastasse, passano facilmente l'uno nell'altro. È vero, ci sono differenze tra loro: il fruttosio è più dolce del glucosio e in soluzione fa girare il piano della luce nella direzione opposta. Tuttavia, per l'identificazione, utilizzerai la differenza nella struttura chimica: il glucosio è un'aldeide e il fruttosio è un chetone.

7. Reazione di aggiunta di bromo al legame

Ricorderai che gli zuccheri riduttori vengono identificati utilizzando i test di Trommer e Tollens. Vista esterna del deposito di Cu in mattoni₂O (nel primo tentativo) o uno specchio d'argento (nel secondo) indica la presenza di composti riducenti, come le aldeidi.

Tuttavia, questi tentativi non distinguono tra glucosio aldeide e fruttosio chetone, poiché il fruttosio cambierà rapidamente la sua struttura nel mezzo di reazione, trasformandosi in glucosio. È necessario un reagente più sottile.

alogeni come 

Esiste un gruppo di composti chimici che hanno proprietà simili a composti simili. Formano acidi della formula generale HX e sali con anioni X– mononegativi e questi acidi non sono formati da ossidi. Esempi di tali pseudoalogeni sono il velenoso acido cianidrico HCN e l'innocuo tiocianato HSCN. Alcuni di loro formano anche molecole biatomiche, come il cianogeno (CN).₂.

È qui che entra in gioco l'acqua di bromo. Fare soluzioni: glucosio con l'aggiunta di NaHCO₃ e fruttosio, anche con l'aggiunta di bicarbonato. Versare la soluzione di glucosio preparata in una provetta con acqua di bromo e la soluzione di fruttosio nell'altra, anch'essa con acqua di bromo. La differenza è chiaramente visibile: l'acqua di bromo si è decolorata sotto l'azione della soluzione di glucosio e il fruttosio non ha causato alcun cambiamento. I due zuccheri si possono distinguere solo in ambiente leggermente alcalino (fornito di bicarbonato di sodio) e con un blando agente ossidante, cioè acqua bromo. L'uso di una soluzione fortemente alcalina (necessaria per i test di Trommer e Tollens) provoca la rapida conversione di uno zucchero in un altro e la decolorazione dell'acqua di bromo anche ad opera del fruttosio. Se vuoi saperlo, ripeti il ​​test usando l'idrossido di sodio invece del bicarbonato di sodio.