آنهایی که نمک تشکیل می دهند، قسمت 4 برم

عنصر دیگری از خانواده هالوژن برم است. جایی بین کلر و ید اشغال می کند (با هم زیرخانواده هالوژن را تشکیل می دهند) و خواص آن در مقایسه با همسایگانش در بالا و پایین گروه متوسط ​​است. با این حال، هر کسی که فکر می کند این عنصر غیر جالب است اشتباه می کند.

به عنوان مثال، برم تنها مایع در بین غیر فلزات است و رنگ آن نیز در دنیای عناصر منحصر به فرد باقی می ماند. با این حال، نکته اصلی این است که می توان آزمایش های جالبی را با آن در خانه انجام داد.

- یه چیزی اینجا بوی بد میده! -

...... شیمیدان فرانسوی فریاد زد جوزف گی-لوساکزمانی که در تابستان 1826، از طرف آکادمی فرانسه، گزارش کشف عنصر جدید را بررسی کرد. نویسنده آن بیشتر ناشناخته بود آنتوان بچه ها. یک سال پیش از آن، این داروساز 23 ساله امکان ساخت ید از محلول های دم کرده باقیمانده از تبلور سنگ نمک از آب دریا (روشی که برای تولید نمک در آب و هوای گرم مانند سواحل مدیترانه فرانسه استفاده می شود) را بررسی کرده بود. کلر در محلول حباب زد و ید را از نمک آن جابجا کرد. او عنصر را دریافت کرد، اما متوجه چیز دیگری شد - فیلمی از مایع زرد رنگ با بوی قوی. آن را جدا کرد و سپس ادغام کرد. معلوم شد که باقیمانده یک مایع قهوه ای تیره است، بر خلاف هر ماده شناخته شده ای. نتایج آزمایش بالار نشان داد که این یک عنصر جدید است. از این رو گزارشی به فرهنگستان فرانسه فرستاد و منتظر حکم آن شد. پس از تایید کشف بالار، نامی برای عنصر پیشنهاد شد. برم، مشتق شده از bromos یونانی، i.e. بوی بد، زیرا بوی برم خوشایند نیست (1).

اخطار! بوی بد تنها مضرات برم نیست. این عنصر به اندازه هالوژن های بالاتر مضر است و با قرار گرفتن بر روی پوست، زخم هایی به جای می گذارد که به سختی بهبود می یابند. بنابراین به هیچ وجه نباید برم را به شکل خالص دریافت کنید و از استشمام بوی محلول آن خودداری کنید.

عنصر آب دریا

آب دریا تقریباً تمام برم موجود در کره زمین را در خود دارد. قرار گرفتن در معرض کلر باعث آزاد شدن برم می شود که با هوای مورد استفاده برای دمیدن آب تبخیر می شود. در گیرنده، برم متراکم شده و سپس با تقطیر خالص می شود. به دلیل رقابت ارزان تر و واکنش پذیری کمتر، برم فقط در صورت نیاز استفاده می شود. بسیاری از کاربردها از بین رفته اند، مانند برمید نقره در عکاسی، افزودنی های بنزین سرب، و عوامل اطفاء حریق هالون. برم یکی از اجزای سازنده باتری های برم-روی است و از ترکیبات آن به عنوان دارو، رنگ، افزودنی برای کاهش اشتعال پلاستیک ها و محصولات محافظت از گیاهان استفاده می شود.

از نظر شیمیایی، برم با سایر هالوژن ها تفاوتی ندارد: اسید هیدروبرومیک قوی HBr، نمک هایی با آنیون برم و برخی از اسیدهای اکسیژن و نمک های آنها تشکیل می دهد.

تحلیلگر برم

واکنش های مشخصه آنیون برمید مشابه آزمایش های انجام شده برای کلریدها است. پس از اضافه کردن محلول نیترات نقره AgNO₃ یک رسوب با محلول ضعیف AgBr رسوب می کند که در نور به دلیل تجزیه فتوشیمیایی تیره می شود. رسوب دارای رنگ مایل به زرد است (برخلاف AgCl سفید و AgI زرد) و هنگامی که محلول آمونیاک NH به آن اضافه می شود، محلول کمی است._3aq (که آن را از AgCl متمایز می کند که در این شرایط بسیار محلول است) (2). 

2. مقایسه رنگ هالیدهای نقره - در زیر می توانید پوسیدگی آنها را پس از قرار گرفتن در معرض نور مشاهده کنید.

ساده ترین راه برای تشخیص برومیدها، اکسید کردن آنها و تعیین وجود برم آزاد است. برای آزمایش شما نیاز دارید: پتاسیم بروماید KBr، پرمنگنات پتاسیم KMnO₄محلول اسید سولفوریک (VI) H₂SO₄ و یک حلال آلی (به عنوان مثال، تینر رنگ). مقدار کمی از محلول های KBr و KMnO را در یک لوله آزمایش بریزید.₄و سپس چند قطره اسید. محتویات بلافاصله مایل به زرد می شود (در ابتدا از پرمنگنات پتاسیم اضافه شده بنفش بود):

2KMno₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 هزار₂SO₄ +5Br₂ + 8 ساعت₂درباره افزودن سرویس

3. برم استخراج شده از لایه آبی (پایین) لایه حلال آلی را قرمز مایل به قهوه ای (بالا) رنگ می کند.

حلال کنید و ویال را تکان دهید تا محتویات مخلوط شود. پس از جدا کردن، خواهید دید که لایه ارگانیک رنگ قرمز مایل به قهوه ای به خود گرفته است. برم در مایعات غیر قطبی بهتر حل می شود و از آب به حلال می رود. پدیده مشاهده شده استخراج (3). 

آب برم در خانه

آب برم محلول آبی است که به صورت صنعتی با حل کردن برم در آب (حدود 3,6 گرم برم در هر 100 گرم آب) به دست می آید. این یک معرف است که به عنوان یک عامل اکسید کننده ملایم و برای تشخیص ماهیت غیر اشباع ترکیبات آلی استفاده می شود. با این حال، برم آزاد ماده خطرناکی است و علاوه بر این، آب برم ناپایدار است (برم از محلول تبخیر می شود و با آب واکنش می دهد). بنابراین، بهتر است کمی راه حلی برای آن داشته باشید و بلافاصله از آن برای آزمایش استفاده کنید.

شما قبلاً اولین روش برای تشخیص برومیدها را آموخته اید: اکسیداسیون منجر به تشکیل برم آزاد می شود. این بار چند قطره H به محلول برومید پتاسیم KBr داخل فلاسک اضافه کنید.₂SO₄ و بخشی از پراکسید هیدروژن (3٪ H₂O₂ به عنوان ضد عفونی کننده استفاده می شود). پس از مدتی مخلوط به رنگ زرد در می آید:

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → ک₂SO₄ + برادر₂ + 2 ساعت₂O

آب برم به دست آمده آلوده است، اما X تنها نگرانی است.₂O₂. بنابراین، باید با دی اکسید منگنز MnO حذف شود.₂که باعث تجزیه پراکسید هیدروژن اضافی می شود. ساده ترین راه برای به دست آوردن این ترکیب از سلول های یکبار مصرف (با نام های R03، R06) است، جایی که به شکل یک توده تیره است که یک فنجان روی را پر می کند. مقداری از جرم را در فلاسک قرار دهید و پس از واکنش، مایع رویی را بریزید و معرف آماده است.

روش دیگر الکترولیز محلول آبی KBr است. برای به دست آوردن محلول برم نسبتاً خالص، لازم است یک الکترولیز دیافراگمی بسازید، یعنی. فقط لیوان را با یک تکه مقوای مناسب تقسیم کنید (به این ترتیب اختلاط محصولات واکنش روی الکترودها را کاهش می دهید). یک چوب گرافیتی که از سلول یکبار مصرف 3 ذکر شد به عنوان الکترود مثبت و یک میخ معمولی به عنوان الکترود منفی استفاده می شود. منبع تغذیه یک باتری سکه ای 4,5 ولتی است.محلول KBr را داخل بشر بریزید، الکترودها را با سیم های متصل وارد کنید و باتری را به سیم ها وصل کنید. در نزدیکی الکترود مثبت، محلول زرد می شود (این آب برم شماست) و حباب های هیدروژن در الکترود منفی تشکیل می شود.4). بوی تند برم بالای شیشه است. محلول را با سرنگ یا پیپت بکشید.

4. سلول دیافراگمی خانگی در سمت چپ و همان سلول در تولید آب برم (سمت راست). معرف در اطراف الکترود مثبت جمع می شود. حباب های هیدروژن روی الکترود منفی قابل مشاهده است.

آب برم را می‌توانید برای مدت کوتاهی در ظرف دربسته، دور از نور و در جای خنک نگهداری کنید، اما بهتر است فورا آن را امتحان کنید. اگر کاغذهای ید نشاسته ای را طبق دستور قسمت دوم چرخه درست کردید، یک قطره آب برم روی کاغذ بریزید. بلافاصله یک لکه تاریک ظاهر می شود که نشان دهنده تشکیل ید آزاد است:

2KI + Br.₂ → من₂ + KVg

همانطور که برم از آب دریا با جابجایی آن از برمیدها با یک عامل اکسید کننده قوی () بدست می آید، برم نیز ید را ضعیف تر از یدیدها جابجا می کند (البته کلر نیز جایگزین ید می شود).

اگر کاغذ ید نشاسته ای ندارید، محلول یدید پتاسیم را داخل لوله آزمایش بریزید و چند قطره آب برم به آن اضافه کنید. محلول تیره می شود و هنگامی که یک نشانگر نشاسته (تعلیق آرد سیب زمینی در آب) اضافه می شود، آبی تیره می شود - نتیجه نشان دهنده ظاهر ید آزاد است (5). 

5. تشخیص برم. در بالا - کاغذ ید نشاسته، در پایین - محلول یدید پتاسیم با نشانگر نشاسته (در سمت چپ - معرفهای واکنش، در سمت راست - نتیجه مخلوط کردن محلولها).

دو آزمایش آشپزخانه

از بین بسیاری از آزمایش‌ها با آب برم، دو مورد را پیشنهاد می‌کنم که برای آنها به معرف‌هایی از آشپزخانه نیاز دارید. در مرحله اول، یک بطری روغن کلزا را بیرون بیاورید،

7. واکنش آب برم با روغن نباتی. لایه بالایی روغن قابل مشاهده است (سمت چپ) و لایه پایین آب قبل از واکنش با برم آغشته شده است (سمت چپ). پس از واکنش (سمت راست)، لایه آبی تغییر رنگ داد.

روغن آفتابگردان یا زیتون. مقدار کمی روغن نباتی را داخل لوله آزمایشی با آب برم بریزید و محتویات آن را تکان دهید تا معرف ها خوب مخلوط شوند. همانطور که امولسیون حساس تجزیه می شود، روغن در بالا (چگالی کمتر از آب) و آب برم در پایین خواهد بود. با این حال، لایه آب رنگ زرد خود را از دست داده است. این اثر محلول آبی را "ممنوع" می کند و از آن برای واکنش با اجزای روغن استفاده می کند.6). 

روغن نباتی حاوی مقدار زیادی اسیدهای چرب غیراشباع است (ترکیب با گلیسیرین برای تشکیل چربی). اتم های برم به پیوندهای دوگانه در مولکول های این اسیدها متصل می شوند و مشتقات برم مربوطه را تشکیل می دهند. تغییر رنگ آب برم نشان دهنده وجود ترکیبات آلی غیراشباع در نمونه آزمایشی است. ترکیباتی که دارای پیوند دو یا سه گانه بین اتم های کربن هستند (7). 

برای آزمایش دوم آشپزخانه، جوش شیرین، یعنی بی کربنات سدیم، NaHCO را آماده کنید.₃و دو قند - گلوکز و فروکتوز. می توانید نوشابه و گلوکز را از خواربارفروشی و فروکتوز را از کیوسک دیابتی یا فروشگاه مواد غذایی سالم بخرید. گلوکز و فروکتوز ساکارز را تشکیل می دهند که یک قند معمولی است. علاوه بر این از نظر خواص بسیار شبیه به هم هستند و فرمول کل یکسانی دارند و اگر این کافی نبود به راحتی وارد یکدیگر می شوند. درست است که تفاوت هایی بین آنها وجود دارد: فروکتوز شیرین تر از گلوکز است و در محلول صفحه نور را در جهت دیگر می چرخاند. با این حال، برای شناسایی، از تفاوت در ساختار شیمیایی استفاده خواهید کرد: گلوکز یک آلدهید است و فروکتوز یک کتون است.

7. واکنش افزودن برم به اتصال

ممکن است به یاد داشته باشید که قندهای کاهنده با استفاده از تست های ترومر و تولن شناسایی می شوند. نمای خارجی رسوب مس آجری₂O (در اولین تلاش) یا آینه نقره ای (در مرحله دوم) وجود ترکیبات احیا کننده مانند آلدئیدها را نشان می دهد.

با این حال، این تلاش ها بین گلوکز آلدهید و فروکتوز کتون تمایز قائل نمی شوند، زیرا فروکتوز به سرعت ساختار خود را در محیط واکنش تغییر می دهد و به گلوکز تبدیل می شود. یک معرف نازک تر مورد نیاز است.

هالوژن ها به عنوان 

گروهی از ترکیبات شیمیایی وجود دارند که از نظر خواص مشابه ترکیبات مشابه هستند. آنها اسیدهایی با فرمول عمومی HX و نمک هایی با آنیون های X- تک منفی تشکیل می دهند و این اسیدها از اکسیدها تشکیل نمی شوند. نمونه هایی از این شبه هالوژن ها اسید هیدروسیانیک سمی HCN و تیوسیانات بی ضرر HSCN هستند. برخی از آنها حتی مولکول های دو اتمی مانند سیانوژن (CN) را تشکیل می دهند.₂.

اینجاست که آب برم وارد بازی می شود. محلول ها را بسازید: گلوکز با افزودن NaHCO₃ و فروکتوز، همچنین با افزودن جوش شیرین. محلول گلوکز آماده شده را در یک لوله آزمایش با آب برم و محلول فروکتوز را در لوله دیگر و همچنین با آب برم بریزید. تفاوت به وضوح قابل مشاهده است: آب برم تحت تأثیر محلول گلوکز رنگ زدایی شد و فروکتوز هیچ تغییری ایجاد نکرد. این دو قند را فقط می توان در یک محیط کمی قلیایی (دارای بی کربنات سدیم) و با یک عامل اکسید کننده ملایم، یعنی آب برم، تشخیص داد. استفاده از محلول شدیدا قلیایی (لازم برای آزمایش ترومر و تولنز) باعث تبدیل سریع یک قند به قند دیگر و تغییر رنگ آب برم نیز توسط فروکتوز می شود. اگر می خواهید بدانید، آزمایش را با استفاده از هیدروکسید سدیم به جای جوش شیرین تکرار کنید.