Minimalny i maksymalny stopień utlenienia bromu. Właściwości chemiczne bromu

Wśród wszystkich pierwiastków chemicznych, niemetali, znajduje się seria specjalna - halogeny. Atomy te zawdzięczają swoją nazwę specjalnym właściwościom, jakie wykazują w interakcjach chemicznych. Obejmują one:

• jod;
• chlor;
• brom;
• fluor.

Chlor i fluor to trujące gazy zsilna zdolność utleniania. Jod w normalnych warunkach jest ciemnofioletową substancją krystaliczną o wyraźnym metalicznym połysku. Wykazuje właściwości środka redukującego. Jak wygląda czwarty halogen? Jakie są właściwości bromu, związków, które tworzy oraz cechy pierwiastka i prostej substancji? Spróbujmy to rozgryźć.

Brom: ogólna charakterystyka pierwiastka

Jako cząstka w układzie okresowym, brom zajmujekomórka pod numerem seryjnym 35. W związku z tym w jej jądrze znajduje się 35 protonów, a powłoka elektronowa zawiera taką samą liczbę elektronów. Konfiguracja warstwy zewnętrznej: 4s²P.⁵.

Znajduje się w grupie VII, głównej podgrupie,wchodzi w skład halogenów - grupy pierwiastków chemicznych o szczególnych właściwościach. W sumie znanych jest około 28 różnych izotopów tego atomu. Liczby mas wahają się od 67 do 94. Znane są dwie stabilne i stabilne, a także dominujące w przyrodzie procentowe:

• brom ⁷⁹ - jego 51%;
• brom ⁸¹ - jego 49%.
  

Średnia masa atomowa pierwiastka wynosi 79,904 jednostek. Stopień utlenienia bromu waha się od -1 do +7. Wykazuje silne właściwości utleniające, ale jest w nich gorszy od chloru i fluoru, przewyższając jod.

Historia odkrycia

Pierwiastek ten został odkryty później niż jego koledzy wpodgrupa. W tym czasie było już wiadomo o chlorze i jodze. Kto dokonał tego odkrycia? Można wymienić trzy nazwiska naraz, ponieważ właśnie tak wielu naukowcom prawie jednocześnie udało się zsyntetyzować nowy pierwiastek, który później okazał się rozważanym atomem. Te nazwy to:

• Antoine'a Jerome'a ​​Balarda.
• Karla Leviga.
• Justusa Liebiga.

Jednak to Balar jest uważany za oficjalnego „ojca”, ponieważ jako pierwszy nie tylko otrzymał i opisał, ale także wysłał na konferencję naukową chemików nową substancję, która jest nieznanym pierwiastkiem.

Antoine Balard zbadał składsól morska. Przeprowadzając na nim liczne eksperymenty chemiczne, pewnego dnia przepuścił chlor przez roztwór i zobaczył, że powstał jakiś żółty związek. Biorąc to jako produkt interakcji chloru i jodu w roztworze, zaczął dalej badać powstały produkt. Poddany następującym zabiegom:

• pod wpływem eteru;
• nasączone wodorotlenkiem potasu;
• przetwarzane z piroluzytem;
• wytrzymały w środowisku kwasu siarkowego.

W rezultacie otrzymał lotny brązowo-czerwonypłyn o nieprzyjemnym zapachu. To był brom. Następnie podjął dokładne badania właściwości fizycznych i chemicznych tej substancji. Po przesłaniu raportu na ten temat opisałem właściwości bromu. Nazwa, którą Balar nadał żywiołowi, była murid, ale się nie przyjęła.

Dzisiejsza nazwa zwyczajowa tego atomu to brom, co po łacinie oznacza „śmierdzący”, „cuchnący”. Potwierdzają to w pełni właściwości jego prostej substancji. Pierwiastek został odkryty w 1825 roku.

Możliwe stany utlenienia bromu

Jest ich kilka.Rzeczywiście, ze względu na swoją konfigurację elektronową, brom może wykazywać zarówno właściwości utleniające, jak i redukujące, z wyraźną przewagą tych pierwszych. W sumie istnieje pięć możliwych opcji:

• -1 - najniższy stopień utlenienia bromu;
• +1;
• +2;
• +3;
• +5;
• +7.

W naturze występują tylko te związki, w których pierwiastek ma wartość ujemną. +7 to maksymalny stopień utlenienia bromu. Przejawia się w składzie kwasu bromowego HBrO₄ i jego sole bromiany (NaBrO₄).Ogólnie rzecz biorąc, ten stan utlenienia bromu jest niezwykle rzadki, a także +2. Ale połączenia z -1; +3 i +5 są bardzo powszechne i mają znaczenie nie tylko w przemyśle chemicznym, ale także w medycynie, technologii i innych sektorach gospodarki.

Brom jako prosta substancja

W normalnych warunkach dany elementjest cząsteczką dwuatomową, ale nie jest gazem, lecz cieczą. Bardzo trujący, dymiący w powietrzu i wydzielający wyjątkowo nieprzyjemny zapach. Nawet niskie stężenia oparów mogą powodować oparzenia skóry i podrażnienie błon śluzowych organizmu. Jeśli przekroczysz dopuszczalną stawkę, możliwe jest uduszenie i śmierć.

Wzór chemiczny tego płynu to Br₂... Symbol ten wywodzi się oczywiście z języka greckiegonazwy elementów to bromos. Wiązanie między atomami jest pojedyncze, kowalencyjne, niepolarne. Promień atomu jest stosunkowo duży, więc brom reaguje dość łatwo. Pozwala to na szerokie zastosowanie w syntezach chemicznych, często jako odczynnik do jakościowego oznaczania związków organicznych.

W postaci prostej substancji w przyrodzie nie mawystępuje, ponieważ łatwo odparowuje w postaci czerwono-brązowego dymu, który działa żrąco. Tylko w postaci różnych systemów wieloskładnikowych. Stopień utlenienia bromu w różnego rodzaju związkach zależy od tego, z jakim pierwiastkiem wchodzi w reakcję, czyli z jaką substancją.

Właściwości fizyczne

Cechy te można wyrazić w kilku punktach.

1. Rozpuszczalność w wodzie - średnia, ale lepsza od innych halogenów. Nasycony roztwór nazywa się wodą bromową, ma czerwonawo-brązowy kolor.
2. Temperatura wrzenia cieczy wynosi +59,2 ⁰C.
3. Temperatura topnienia -7,25 ⁰C.
4. Zapach jest ostry, nieprzyjemny, duszący.
5. Kolor jest czerwonobrązowy.
6. Stan skupienia substancji prostej jest ciężką (o dużej gęstości), gęstą cieczą.
7. Elektroujemność w skali Polling wynosi 2,8.

Cechy te wpływają na metody otrzymywania tego związku, a także nakładają obowiązek zachowania szczególnej ostrożności podczas pracy z nim.

Właściwości chemiczne bromu

Chemicznie brom zachowuje się dwojako.Wykazuje zarówno właściwości utleniające, jak i redukujące. Jak wszystkie inne pierwiastki, jest zdolny do przyjmowania elektronów z metali i mniej elektroujemnych niemetali. Jest reduktorem z silnymi utleniaczami, takimi jak:

• tlen;
• fluor;
• chlor;
• niektóre kwasy.

Oczywiście stan utlenienia bromu również waha się od -1 do +7. Czym dokładnie dany element może reagować?

1. Z wodą - w wyniku tego powstaje mieszanina kwasów (bromowodorowy i podbromowy).
2. Z różnymi jodkami, ponieważ brom jest w stanie wyprzeć jod z jego soli.
3. Bezpośrednio ze wszystkimi niemetalami z wyjątkiem tlenu, węgla, azotu i gazów szlachetnych.
4. Z prawie wszystkimi metalami jako silnym środkiem utleniającym. Z wieloma substancjami, nawet przy stanach zapalnych.
5. W reakcjach ORP brom często sprzyja utlenianiu związków. Na przykład siarka i siarczyny są przekształcane w jony siarczanowe, jodki w jod, jako prostą substancję.
6. Z alkaliami do tworzenia bromków, bromianów lub podbromianów.

Szczególne znaczenie mają właściwości chemiczne bromu,gdy jest częścią tworzonych przez nią kwasów i soli. W tej postaci jego właściwości jako środka utleniającego są bardzo silne. Znacznie wyraźniejszy niż w przypadku prostej substancji.

Dostawać

Fakt, że rozważana przez nas substancja jest ważna i znacząca z punktu widzenia chemii, potwierdza fakt jej rocznej produkcji w ilości 550 tys. ton. Kraje wiodące dla tych wskaźników:

• USA.
• Chiny
• Izrael.

Przemysłowa metoda ekstrakcji wolnego bromuoparty na przetwarzaniu roztworów soli jezior, studni, mórz. Z nich uwalniana jest sól pożądanego pierwiastka, która przekształca się w formę zakwaszoną. Przechodzi przez silny strumień powietrza lub pary wodnej. W ten sposób powstaje gazowy brom. Następnie jest traktowany sodą kalcynowaną i otrzymuje się mieszaninę soli sodowych – bromków i bromianów. Ich roztwory są zakwaszane i pozostawiają wolną płynną substancję.

Laboratoryjne metody syntezy opierają się na zastąpieniu bromu z jego soli chlorem, jako silniejszym halogenem.

Będąc w naturze

W czystej postaci substancja, którą rozważamy, tonie występuje w naturze, ponieważ jest wysoce lotną cieczą dymiącą w powietrzu. Jest on głównie zawarty w składzie związków, w których przejawia się minimalny stopień utlenienia bromu -1. Są to sole kwasu bromowodorowego – bromki. Dużo tego pierwiastka towarzyszą naturalne sole chloru – sylwiny, karnality i inne.

Minerały samego bromu odkryto później niż on sam. Najczęstsze z nich to trzy:

• embolith - mieszanina chloru i bromu ze srebrem;
• bromarginit;
• bromosylwinit jest mieszaniną potasu, magnezu i bromu ze związaną wodą (krystaliczny hydrat).

Również ten element jest koniecznie zawarty worganizmy żywe. Jej niedobór prowadzi do różnych schorzeń układu nerwowego, zaburzeń, zaburzeń snu i upośledzenia pamięci. W najgorszych przypadkach grozi niepłodnością. Ryby i organizmy morskie są w stanie akumulować brom w znacznych ilościach w postaci soli.

W skorupie ziemskiej jego zawartość masowa sięga 0,0021%. Woda morska i hydrosfera Ziemi jako całość zawierają bardzo dużo.

Związki bromu o najniższym stopniu utlenienia

Jaki jest stopień utlenienia bromu w jego związkachz metalami i wodorem? Najniższa możliwa wartość dla danego elementu to minus jeden. To właśnie te związki są przedmiotem największego praktycznego zainteresowania ludzi.

1. HBr - bromowodór (gaz) lub bromowodórkwas. W stanie gazowym skupienia nie ma koloru, ale pachnie bardzo cierpko i nieprzyjemnie, mocno dymi. Działa żrąco na błony śluzowe organizmu. Dobrze rozpuszcza się w wodzie tworząc kwas. To z kolei należy do silnych elektrolitów i jest dobrym środkiem redukującym. Łatwo przekształca się w wolny brom pod wpływem działania kwasu siarkowego, azotowego i tlenu. Ma znaczenie przemysłowe jako źródło jonów bromkowych do tworzenia soli z kationami metali.
2. Bromki to sole powyższego kwasu, w których stopień utlenienia bromu również wynosi -1. Praktycznie interesujące są: LiBr i KBr.
3. Związki o charakterze organicznym zawierające jon bromkowy.

Związki o najwyższym stopniu utlenienia

Należą do nich kilka podstawowych substancji. Stopień utlenienia najwyższego bromu wynosi +7, co oznacza, że ​​w tych związkach po prostu powinien to wykazywać.

1. Kwas bromowy - HBrO₄... Najsilniejszy ze wszystkich znanych z tegopierwiastek kwasów, jest jednak również najbardziej odporny na ataki silnych środków redukujących. Wynika to ze specjalnej geometrycznej budowy cząsteczki, która w przestrzeni ma kształt czworościanu.
2. Nadbromiany to sole powyżej wskazanego kwasu.Charakteryzują się również maksymalnym stopniem utlenienia bromu. Są silnymi utleniaczami, dlatego znajdują zastosowanie w przemyśle chemicznym. Przykłady: NaBrO₄, KBrO₄.

Zastosowanie bromu i jego związków

Istnieje kilka obszarów, w których brom i jego związki są bezpośrednio wykorzystywane.

1. Produkcja barwników.
2. Do produkcji materiałów fotograficznych.
3. Jako leki w medycynie (sole bromu).
4. W przemyśle motoryzacyjnym, szczególnie jako dodatek do benzyny.
5. Stosowany jako impregnat zmniejszający palność niektórych materiałów organicznych.
6. W produkcji płynów wiertniczych.
7. W rolnictwie przy produkcji opryskiwaczy odpornych na owady.
8. Jako środek dezynfekujący i dezynfekujący, w tym do wody.

Biologiczny wpływ na organizm

Zarówno nadmiar, jak i brak bromu w organizmie niosą ze sobą bardzo nieprzyjemne konsekwencje.

Pawłow jako pierwszy określił wpływ tego pierwiastka na żywe istoty. Eksperymenty na zwierzętach wykazały, że przedłużający się niedobór jonów bromu prowadzi do:

• zaburzenie układu nerwowego;
• zaburzenie funkcji seksualnych;
• poronienia i niepłodność;
• spadek wzrostu;
• spadek poziomu hemoglobiny;
• bezsenność i tak dalej.

Nadmierna akumulacja w narządach i tkankach prowadzi do supresji mózgu i rdzenia kręgowego, różnych zewnętrznych chorób skóry.