BROM: HISTORIK, STRUKTUR, ELEKTRONKONFIGURATION, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI

Den brom är ett icke-metalliskt element som tillhör gruppen av halogener, grupp 17 (VIIA) i det periodiska systemet. Dess kemiska beteckningen är Br. Det verkar som en tvåatomig molekyl, vars atomer är bundna genom en kovalent bindning, för vilken den är tilldelad den molekylära formeln Br ₂ .

Till skillnad från fluor och klor är brom under markförhållanden inte en gas utan en rödbrun vätska (bild nedan). Det är rasande, och det är tillsammans med kvicksilver, de enda flytande elementen. Under den kan joden, även om den förstärker sin färg och blir lila, kristallisera till ett flyktigt fast ämne.

Injektionsflaska med rent flytande brom. Källa: Hi-Res Images of Chemical Elements

Brom upptäcktes oberoende 1825 av Carl Löwig, som studerade under ledning av den tyska kemisten Leopold Gmelin; och 1826 av den franska kemisten Antoine-Jérome Balard. Men publiceringen av Balards experimentella resultat föregick Löwigs.

Brom är det 62: e rikaste elementet på jorden, som distribueras i låga koncentrationer över jordskorpan. I havet är den genomsnittliga koncentrationen 65 ppm. Människokroppen innehåller 0,0004% brom, dess funktion är inte definitivt känd.

Detta element utnyttjas kommersiellt i saltlösningar eller platser som på grund av speciella förhållanden är platser med hög salthaltkoncentration; till exempel Döda havet, till vilket vattnen i de angränsande territorierna går samman, mättade med salter.

Det är ett frätande element som kan attackera metaller, såsom platina och palladium. Upplösat i vatten kan brom också utöva sin frätande verkan på mänskliga vävnader, vilket förvärrar situationen eftersom bromvätesyra kan genereras. När det gäller dess toxicitet kan det orsaka betydande skador på organ, såsom levern, njurarna, lungorna och magen.

Brom är mycket skadligt i atmosfären och är 40-100 gånger mer förstörande för ozonskiktet än klor. Hälften av förlusten av ozonskiktet i Antarktis produceras genom reaktioner relaterade till bromometyl, en förening som används som ett rökmedel.

Det har många användningsområden, såsom: brandhämmande medel, blekmedel, ytdesinfektionsmedel, bränsletillsats, mellanprodukt vid tillverkning av lugnande medel, vid tillverkning av organiska kemikalier, etc.

Historia

Carl Löwigs verk

Brom upptäcktes oberoende och nästan samtidigt av Carl Jacob Löwig, en tysk kemist 1825, och av Antoine Balard, en fransk kemist 1826.

Carl Löwig, en lärjunge av den tyska kemisten Leopold Gmelin, samlade vatten från en källa i Bad Kreuznach och tillsatte klor; Efter tillsats av etern omrördes vätskeblandningen.

Sedan destillerades etern av och koncentrerades genom indunstning. Som ett resultat erhöll han en rödbrun substans, som var brom.

Antoine Balards arbete

Balard, för sin del, använde aska från en brunalger känd som fucus och blandade dem med saltlösning, utvinns från Montpellier saltlägenheter. Sålunda släppte han brom, passerar klor genom det vattenhaltiga materialet utsattes för extraktion, vid vilken magnesiumbromid, MgBr ₂ , var närvarande .

Därefter destillerades materialet i närvaro av mangandioxid och svavelsyra, vilket gav röda ångor som kondenserade till en mörk vätska. Balard trodde att det var ett nytt element och kallade det murid, härrörande från det latinska ordet muria, med vilket saltlösningen utsågs.

Det har rapporterats att Balard ändrade namnet från murid till brôme på förslag av Anglada eller Gay-Lussac, baserat på det faktum att brôme betyder foul, vilket definierar lukten av det upptäckta elementet.

Resultaten publicerades av Belard i Annales of Chemie and Physique, innan Löwig publicerade hans.

Först från 1858 var det möjligt att producera brom i betydande mängder; Året upptäcktes och utnyttjades Stassfurt-saltlagren, vilket gav brom som en biprodukt av potash.

Struktur och elektronkonfiguration av brom

Molekyl

Br2-molekyl. Källa: Benjah-bmm27.

Bilden ovan visar brommolekylen, Br ₂ , med ett kompakt fyllningsmönster. Egentligen finns det en enda kovalent bindning mellan de två bromatomerna, Br-Br.

Som en homogen och diatomisk molekyl saknar den ett permanent dipolmoment och kan bara interagera med andra av samma typ med hjälp av London-spridningskrafter.

Detta är anledningen till att dess rödaktiga vätska smälter; i Br ₂ -molekyler , även om relativt tunga, deras intermolekylära krafter håller dem löst samman.

Brom är mindre elektronegativt än klor och har därför en mindre attraktiv effekt på elektronerna i valensskal. Som ett resultat kräver det mindre energi att resa högre energinivåer, absorbera gröna fotoner och återspegla en rödaktig färg.

kristaller

Bromkristallstruktur. Källa: Ben Mills.

I gasfasen, de Br ₂ molekylerna separerar betydligt tills inga effektiva interaktioner mellan dem. Under dess smältpunkt kan brom dock frysa till rödaktiga ortorombiska kristaller (toppbild).

Lägg märke till hur Br _2- molekylerna är ordnade på ett så ordnat sätt att de ser ut som "brommaskar." Här och vid dessa temperaturer (T <-7,2 ° C) är spridningskrafterna tillräckliga så att vibrationerna i molekylerna inte kollapsar kristallen omedelbart; men ändå kommer flera av dem ständigt att sublimera.

Valenslager och oxidationstillstånd

Elektronkonfigurationen av brom är:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

Att vara 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ dess valensskal (även om 3d ^10- kretsloppet inte spelar en ledande roll i sina kemiska reaktioner). Elektronerna i 4s och 4p orbitalerna är de yttersta, totalt 7, bara en elektron bort från att fullborda valensokteten.

Från denna konfiguration kan de möjliga oxidationstillstånden för brom härledas: -1, om den får en elektron som är isoelektronisk mot krypton; +1, lämnar 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 och +5, förlorar alla elektroner från 4p-bana (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); och +7, och lämnar inga elektroner i 4-talsbanan (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

Egenskaper

Fysiskt utseende

Mörkrödbrun rykande vätska. Det finns i naturen som en diatomisk molekyl, med atomerna kopplade till en kovalent bindning. Brom är en vätska som är tätare än vatten och sjunker i den.

Atomvikt

79,904 g / mol.

Atomnummer

35.

Odör

En skarp kvävande och irriterande rök.

Smältpunkt

-7,2 ° C

Kokpunkt

58,8 ° C

Densitet (Br

3,1028 g / cm ³

Vattenlöslighet

33,6 g / L vid 25 ° C Lösligheten av brom i vatten är låg och tenderar att öka med sjunkande temperatur; beteende som liknar andra gaser.

löslighet

Fritt lösligt i alkohol, eter, kloroform, koltetraklorid, koldisulfid och koncentrerad saltsyra. Lösligt i icke-polära och vissa polära lösningsmedel såsom alkohol, svavelsyra och i många halogenerade lösningsmedel.

Triple point

265,9 K vid 5,8 kPa.

Kritisk punkt

588 K vid 10,34 MPa.

Smältvärme (Br

10,571 kJ / mol.

Förångningsvärme (Br

29,96 kJ / mol.

Molär värmekapacitet (Br

75,69 kJ / mol.

Ångtryck

Vid en temperatur av 270 K, 10 kPa.

Automatisk tändningstemperatur

Inte brandfarligt.

antändningspunkt

113 ° C

Förvaringstemperatur

Från 2 till 8 ºC.

Ytspänning

40,9 mN / m vid 25 ° C

Lukttröskel

0,05 - 3,5 ppm. 0,39 mg / m ³

Brytningsindex (ηD)

1,6083 vid 20 ° C och 1,6478 vid 25 ° C.

Elektronnegativitet

2,96 på Pauling-skalan.

Joniseringsenergi

- Första nivån: 1 139,9 kJ / mol.

- Andra nivån: 2 103 kJ / mol.

- Tredje nivå: 3.470 kJ / mol.

Atomradio

120 pm.

Kovalent radie

120.3.

Van der Waals radio

185 pm.

Reaktivitet

Det är mindre reaktivt än klor, men mer reaktivt än jod. Det är en oxidant som är mindre stark än klor och starkare än jod. Det är också ett svagare reduktionsmedel än jod, men starkare än klor.

Klorånga är mycket frätande för många material och mänskliga vävnader. Anfaller många metalliska element, inklusive platina och palladium; men den attackerar inte bly, nickel, magnesium, järn, zink och under 300 ºC varken natrium.

Brom i vatten genomgår en förändring och förvandlas till bromid. Det kan också existera som bromat (BrO ₃^- ), beroende på vätskans pH.

På grund av dess oxiderande verkan kan brom inducera frisättning av syrefria radikaler. Dessa är starka oxidanter och kan orsaka vävnadsskada. Brom kan också spontant antändas i kombination med kalium, fosfor eller tenn.

tillämpningar

Bensintillsats

Etylendibromid användes för att ta bort potentiella blyavlagringar från bilmotorer. Efter förbränningen av bensin, som använde bly som tillsatsmedel, kombinerades bromen med bly för att bilda blybromid, en flyktig gas som drevs ut genom svårröret.

Även om brom avlägsnade bly från bensin, var dess destruktiva verkan på ozonskiktet mycket kraftfull, varför det kasserades för denna applikation.

bekämpningsmedel

Metylen eller bromometylbromid användes som bekämpningsmedel för att rena jordar, särskilt för att eliminera parasitiska nematoder, såsom krokorm.

Användningen av de flesta av de brominnehållande föreningarna har kasserats på grund av deras destruktiva verkan på ozonskiktet.

Kontroll av kvicksilverutsläpp

Brom används i vissa växter för att minska utsläppet av kvicksilver, en mycket giftig metall.

Fotografi

Förutom silverjodid och silverklorid används silverbromid som en ljuskänslig förening i fotografiska emulsioner.

Terapeutiska åtgärder

Kaliumbromid liksom litiumbromid användes som generella lugnande medel under 1800- och början av 1900-talet. Bromider i form av enkla salter används fortfarande i vissa länder som kramplösande medel.

USA: s FDA godkänner dock inte användningen av brom för behandling av någon sjukdom idag.

Brandskyddsmedel

Brom förvandlas av flammor till bromvätesyra, vilket stör den oxidationsreaktion som uppstår under brand och orsakar dess utrotning. Brominnehållande polymerer används för att göra brandhämmande hartser.

Livsmedelstillsats

Spår av kaliumbromat har lagts till mjölet för att förbättra matlagningen.

Reagenser och kemiska mellanprodukter

Vätebromid används som reduktionsmedel och katalysator för organiska reaktioner. Brom används som kemisk mellanprodukt vid tillverkning av läkemedel, hydraulvätskor, kylmedel, avfuktare och i hårvågpreparat.

Den finner också användning vid produktion av brunnsborrningsvätskor, produkter för desinficering av vatten, blekmedel, ytdesinfektionsmedel, färgämnen, bränsletillsatser etc.

Biologisk handling

En studie som genomfördes 2014 indikerar att brom är en nödvändig kofaktor för biosyntes av kollagen IV, vilket gör brom till ett viktigt element för utveckling av djurvävnad. Det finns dock ingen information om konsekvenserna av ett elementunderskott.

Var ligger den

Brom utvinns kommersiellt från djupa saltgruvor och saltvattengropar som finns i delstaten Arkansas, och i Great Salt Lake i Utah, båda i USA. Den sista saltlösningen har en bromkoncentration på 0,5%.

För att extrahera brom tillsätts klor i varmt gasform till saltlösningen för att oxidera bromidjonerna i lösningen, varvid elementär brom samlas.

Döda havet, på gränsen mellan Jordanien och Israel, är ett stängt hav som ligger under havsnivån, vilket gör att det har en mycket hög koncentration av salter.

Brom och potash erhålls där kommersiellt genom förångning av det höga saltvattnet från Döda havet. I detta hav kan bromkoncentrationen nå 5 g / L.

Det finns också i höga koncentrationer i vissa varma källor. Brominite är till exempel ett silverbromidmineral som finns i Bolivia och Mexiko.

risker

Brom i flytande tillstånd är frätande för mänskliga vävnader. Men den största faran för människan kommer från bromångor och deras inandning.

Andning i en miljö med en bromkoncentration på 11-23 mg / m ³ ger allvarliga chocker. En koncentration på 30–60 mg / m ³ är extremt skadlig. Samtidigt kan en koncentration på 200 mg vara dödlig.

referenser

Shiver & Atkins. (2008). Oorganisk kemi. (Fjärde upplagan). Mc Graw Hill.
National Center for Biotechnology Information. (2019). Brom. PubChem-databas. CID = 23968. Återställd från: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
Ross Rachel. (8 februari 2017). Fakta om brom. Återställs från: livesscience.com
Wikipedia. (2019). Borax. Återställd från: en.wikipedia.org
Lenntech BV (2019). Brom. Återställd från: lenntech.com

BROM: HISTORIK, STRUKTUR, ELEKTRONKONFIGURATION, EGENSKAPER, ANVÄNDNINGSOMRÅDEN - KEMI - 2025