Diejenigen, die Salze bilden, Teil 4 Brom

Ein weiteres Element aus der Familie der Halogene ist Brom. Es nimmt eine Position zwischen Chlor und Jod ein (zusammen bilden die Halogen-Unterfamilie) und seine Eigenschaften sind im Vergleich zu seinen Nachbarn am oberen und unteren Ende der Gruppe durchschnittlich. Wer jedoch denkt, dass dies ein uninteressantes Element sei, irrt.

Brom ist beispielsweise die einzige Flüssigkeit unter den Nichtmetallen und auch seine Farbe bleibt in der Welt der Elemente einzigartig. Hauptsache aber, man kann damit zu Hause interessante Experimente durchführen.

- Hier drin riecht etwas schlecht! -

...... rief der französische Chemiker aus Joseph Gay-Lussacals er im Sommer 1826 im Auftrag der Französischen Akademie den Bericht über die Entdeckung eines neuen Elements prüfte. Der Autor war weithin unbekannt Antoine Balar. Ein Jahr zuvor hatte dieser 23-jährige Apotheker die Möglichkeit untersucht, Jod aus Braulösungen herzustellen, die bei der Kristallisation von Steinsalz aus Meerwasser übrig bleiben (eine Methode, die in warmen Klimazonen wie der französischen Mittelmeerküste zur Salzherstellung verwendet wird). Chlor sprudelte durch die Lösung und verdrängte das Jod aus seinem Salz. Er erhielt das Element, bemerkte aber etwas anderes - einen Film einer gelblichen Flüssigkeit mit starkem Geruch. Er trennte es und fügte es dann zusammen. Der Rückstand stellte sich als eine dunkelbraune Flüssigkeit heraus, anders als alle bekannten Substanzen. Die Testergebnisse von Balar zeigten, dass dies ein neues Element ist. Deshalb schickte er einen Bericht an die französische Akademie und wartete auf deren Urteil. Nachdem Balars Entdeckung bestätigt wurde, wurde ein Name für das Element vorgeschlagen. Brom, abgeleitet vom griechischen bromos, d.h. Gestank, weil der Geruch von Brom nicht angenehm ist (1).

Achtung! Schlechter Geruch ist nicht der einzige Nachteil von Brom. Dieses Element ist genauso schädlich wie höhere Halogene und hinterlässt bei Kontakt mit der Haut schwer heilende Wunden. Daher sollten Sie Brom auf keinen Fall in reiner Form beziehen und den Geruch seiner Lösung nicht einatmen.

Meerwasserelement

Meerwasser enthält fast das gesamte Brom, das auf der Erde vorhanden ist. Durch die Einwirkung von Chlor wird Brom freigesetzt, das mit der zum Wasserblasen verwendeten Luft verdunstet. In der Vorlage wird Brom kondensiert und anschließend destillativ gereinigt. Aufgrund der günstigeren Konkurrenz und der geringeren Reaktivität wird Brom nur bei Bedarf eingesetzt. Viele Anwendungen gehören der Vergangenheit an, etwa Silberbromid in der Fotografie, bleihaltige Benzinzusätze und Halon-Feuerlöschmittel. Brom ist ein Bestandteil von Zink-Brom-Batterien und seine Verbindungen werden als Arzneimittel, Farbstoffe, Zusatzstoffe zur Reduzierung der Entflammbarkeit von Kunststoffen und Pflanzenschutzmittel verwendet.

Brom unterscheidet sich chemisch nicht von anderen Halogenen: Es bildet starke Bromwasserstoffsäure HBr, Salze mit dem Bromanion und einigen Sauerstoffsäuren und deren Salzen.

Bromanalytiker

Die für das Bromidanion charakteristischen Reaktionen ähneln den für Chloride durchgeführten Experimenten. Nach Zugabe von Silbernitratlösung AgNO₃ Es bildet sich ein schwerlöslicher AgBr-Niederschlag, der im Licht aufgrund der photochemischen Zersetzung dunkler wird. Der Niederschlag hat eine gelbliche Farbe (im Gegensatz zu weißem AgCl und gelbem AgI) und löst sich bei Zugabe von NH-Ammoniaklösung nicht gut auf._3aq (was es von AgCl unterscheidet, das unter diesen Bedingungen gut löslich ist) (2). 

2. Vergleich der Farben von Silberhalogeniden - unten sehen Sie ihren Zerfall nach Lichteinwirkung.

Der einfachste Weg, Bromide nachzuweisen, besteht darin, sie zu oxidieren und das Vorhandensein von freiem Brom festzustellen. Für den Test benötigen Sie: Kaliumbromid KBr, Kaliumpermanganat KMnO₄, Schwefelsäure (VI)-Lösung H₂SO₄ und ein organisches Lösungsmittel (z. B. Farbverdünner). Gießen Sie eine kleine Menge KBr- und KMnO-Lösungen in ein Reagenzglas.₄und dann ein paar Tropfen Säure. Der Inhalt verfärbt sich sofort gelblich (ursprünglich war er durch das zugesetzte Kaliumpermanganat violett):

2 KMNr₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 Tausend.₂SO₄ +5Br₂ + 8H₂О Portion hinzufügen

3. Aus der wässrigen Schicht extrahiertes Brom (unten) färbt die organische Lösungsmittelschicht rotbraun (oben).

Geben Sie Lösungsmittel hinzu und schütteln Sie das Reagenzglas, um den Inhalt zu vermischen. Nach dem Abziehen sehen Sie, dass die organische Schicht eine bräunlich-rote Farbe angenommen hat. Brom löst sich besser in unpolaren Flüssigkeiten und geht vom Wasser in das Lösungsmittel über. Beobachtbares Phänomen добыча (3). 

Bromwasser zu Hause

Bromwasser ist eine wässrige Lösung, die industriell durch Auflösen von Brom in Wasser gewonnen wird (ca. 3,6 g Brom in 100 g Wasser). Es handelt sich um ein Reagenz, das als mildes Oxidationsmittel und zum Nachweis der ungesättigten Natur organischer Verbindungen verwendet wird. Allerdings ist freies Brom eine gefährliche Substanz und Bromwasser ist instabil (Brom verdunstet aus der Lösung und reagiert mit Wasser). Daher ist es am besten, es in einem kleinen Workaround zu erwerben und sofort für Experimente zu verwenden.

Die erste Methode zum Nachweis von Bromid haben Sie bereits kennengelernt: die Oxidation, die zur Bildung von freiem Brom führt. Geben Sie dieses Mal ein paar Tropfen H zur Kaliumbromid-KBr-Lösung im Kolben.₂SO₄ und ein Teil Wasserstoffperoxid (3 % H₂O₂ als Desinfektionsmittel verwendet). Nach einiger Zeit verfärbt sich die Mischung gelblich:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → K₂SO₄ + Nein₂ + 2H₂O

Das so gewonnene Bromwasser wird verunreinigt, stört aber nur X.₂O₂. Daher muss es mit Mangandioxid MnO entfernt werden.₂Dadurch wird überschüssiges Wasserstoffperoxid zersetzt. Der einfachste Weg, die Verbindung zu erhalten, sind Einwegzellen (bezeichnet als R03, R06), wo sie in Form einer dunklen Masse vorliegen, die einen Zinkbecher füllt. Geben Sie eine Prise der Mischung in den Kolben und gießen Sie nach der Reaktion den Überstand ab, und schon ist das Reagenz fertig.

Ein weiteres Verfahren ist die Elektrolyse einer wässrigen Lösung von KBr. Um eine relativ reine Bromlösung zu erhalten, ist es notwendig, einen Diaphragma-Elektrolyseur zu bauen, d.h. Teilen Sie einfach das Becherglas mit einem geeigneten Stück Pappe (dadurch verringern Sie die Vermischung der Reaktionsprodukte auf den Elektroden). Als positive Elektrode wird ein aus der oben erwähnten Einwegzelle 3 entnommener Graphitstab und als negative Elektrode ein gewöhnlicher Nagel verwendet. Die Stromquelle ist eine Knopfzellenbatterie mit 4,5 V. Gießen Sie die KBr-Lösung in das Becherglas, führen Sie die Elektroden mit den daran befestigten Drähten ein und verbinden Sie die Batterie mit den Drähten. In der Nähe der positiven Elektrode wird die Lösung gelb (das ist Ihr Bromwasser) und an der negativen Elektrode bilden sich Wasserstoffblasen (4). Über dem Glas riecht es scharf nach Brom. Ziehen Sie die Lösung mit einer Spritze oder Pipette auf.

4. Links eine selbstgebaute Zwerchfellzelle und rechts die gleiche Zelle bei der Herstellung von Bromwasser. Das Reagenz sammelt sich um die positive Elektrode herum; An der negativen Elektrode sind Wasserstoffblasen sichtbar.

Sie können Bromwasser für kurze Zeit in einem dicht verschlossenen Behälter, lichtgeschützt und an einem kühlen Ort aufbewahren, besser ist es jedoch, es gleich auszuprobieren. Wenn Sie Jodstärkepapiere nach dem Rezept aus dem zweiten Abschnitt der Serie hergestellt haben, geben Sie einen Tropfen Bromwasser auf das Papier. Sofort erscheint ein dunkler Fleck, der die Bildung von freiem Jod signalisiert:

2KI + Nr.₂ → I₂ + KVg

So wie Brom aus Meerwasser gewonnen wird, indem man es aus Bromiden durch ein stärkeres Oxidationsmittel ersetzt (), so verdrängt Brom das schwächere Jod aus Jodiden (natürlich verdrängt Chlor auch Jod).

Wenn Sie kein Jodstärkepapier haben, gießen Sie eine Kaliumjodidlösung in ein Reagenzglas und fügen Sie ein paar Tropfen Bromwasser hinzu. Die Lösung verdunkelt sich, und wenn ein Stärkeindikator (eine Suspension von Kartoffelmehl in Wasser) hinzugefügt wird, wird sie dunkelblau - das Ergebnis zeigt das Auftreten von freiem Jod an (5). 

5. Nachweis von Brom. Oben - Stärkejodpapier, unten - eine Lösung von Kaliumjodid mit einem Stärkeindikator (links - Reagenzien für die Reaktion, rechts - das Ergebnis des Mischens der Lösungen).

Zwei Küchenexperimente.

Von den vielen Experimenten mit Bromwasser biete ich zwei an, für die Sie Reagenzien aus der Küche benötigen. Nehmen Sie zunächst eine Flasche Rapsöl heraus,

7. Reaktion von Bromwasser mit Pflanzenöl. Zu sehen sind die obere Ölschicht (links) und die untere Wasserschicht, die vor der Reaktion mit Brom gefärbt war (links). Nach der Reaktion (rechts) verfärbte sich die wässrige Schicht.

Sonnenblumen- oder Olivenöl. Gießen Sie eine kleine Menge Pflanzenöl in ein Reagenzglas mit Bromwasser und schütteln Sie den Inhalt, damit die Reagenzien gut vermischt werden. Wenn sich die labile Emulsion trennt, befindet sich Öl oben (weniger dicht als Wasser) und Bromwasser unten. Allerdings verlor die Wasserschicht ihre gelbliche Farbe. Dieser Effekt „hemmt“ die wässrige Lösung und nutzt sie zur Reaktion mit den Bestandteilen des Öls (6). 

Pflanzenöl enthält recht viele ungesättigte Fettsäuren (verbunden mit Glycerin zu Fetten). Bromatome verbinden sich mit den Doppelbindungen in den Molekülen dieser Säuren und bilden so die entsprechenden Bromderivate. Eine Veränderung der Farbe von Bromwasser ist ein Hinweis darauf, dass die Testprobe ungesättigte organische Verbindungen enthält, d. h. Verbindungen mit Doppel- oder Dreifachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen (7). 

Bereiten Sie für das zweite Küchenexperiment Backpulver vor, also Natriumbikarbonat, NaHCO.₃, und zwei Zucker - Glukose und Fruktose. Soda und Glukose können Sie im Lebensmittelgeschäft kaufen, Fruktose im Diabetikerkiosk oder Reformhaus. Glukose und Fruktose bilden Saccharose, einen gewöhnlichen Zucker. Darüber hinaus sind sie in ihren Eigenschaften sehr ähnlich und haben dieselbe Gesamtformel, und wenn dies nicht ausreicht, gehen sie leicht ineinander über. Es gibt zwar Unterschiede zwischen ihnen: Fruktose ist süßer als Glukose und dreht in Lösung die Lichtebene in die andere Richtung. Zur Identifizierung verwenden Sie jedoch den Unterschied in der chemischen Struktur: Glucose ist ein Aldehyd und Fructose ist ein Keton.

7. Reaktion der Zugabe von Brom zur Bindung

Sie erinnern sich vielleicht, dass reduzierende Zucker mithilfe der Trommer- und Tollens-Tests identifiziert werden. Aussehen der Cu-Ablagerung in Ziegelsteinen₂O (im ersten Versuch) oder Silberspiegel (im zweiten Versuch) weist auf das Vorhandensein reduzierender Verbindungen wie Aldehyde hin.

Diese Versuche unterscheiden jedoch nicht zwischen Glucosealdehyd und Fructoseketon, da Fructose im Reaktionsmedium schnell ihre Struktur ändert und zu Glucose wird. Es wird ein feineres Reagenz benötigt.

Halogene wie 

Es gibt eine Gruppe chemischer Verbindungen, die ähnliche Eigenschaften wie ähnliche Verbindungen haben. Sie bilden Säuren der allgemeinen Formel HX und Salze mit mononegativen Anionen X–, und diese Säuren werden nicht aus Oxiden gebildet. Beispiele für solche Pseudohalogene sind die giftige Blausäure HCN und das harmlose Thiocyanat HSCN. Einige von ihnen bilden sogar zweiatomige Moleküle, beispielsweise Cyan (CN).₂.

Hier kommt Bromwasser ins Spiel. Stellen Sie Lösungen her: Glukose mit zugesetztem NaHCO₃ und Fruchtzucker, auch unter Zusatz von Natron. Gießen Sie die vorbereitete Glucoselösung in ein Reagenzglas mit Bromwasser und die Fructoselösung in das andere ebenfalls mit Bromwasser. Der Unterschied ist deutlich sichtbar: Bromwasser entfärbte sich unter Einwirkung von Glucoselösung und Fructose verursachte keine Veränderungen. Die beiden Zucker lassen sich nur in leicht alkalischem Milieu (mit Natriumbicarbonat versehen) und mit einem milden Oxidationsmittel, d. h. Bromwasser, unterscheiden. Die Verwendung einer stark alkalischen Lösung (notwendig für den Trommer- und Tollens-Test) verursacht eine schnelle Umwandlung eines Zuckers in einen anderen und eine Verfärbung des Bromwassers auch durch Fructose. Wenn Sie es wissen möchten, wiederholen Sie den Test mit Natriumhydroxid anstelle von Backpulver.