تلك التي تشكل الأملاح ، الجزء 4 البروم
عنصر آخر من عائلة الهالوجين هو البروم. يحتل مكانًا بين الكلور واليود (معًا يشكلان فصيلة الهالوجين الفرعية) ، وخصائصه متوسطة مقارنة بجيرانه في أعلى وأسفل المجموعة. ومع ذلك ، فإن أي شخص يعتقد أن هذا عنصر غير ممتع سيكون مخطئًا.
على سبيل المثال ، البروم هو السائل الوحيد بين اللافلزات ، ويظل لونه فريدًا أيضًا في عالم العناصر. ومع ذلك ، فإن الشيء الرئيسي هو أنه يمكن إجراء تجارب مثيرة للاهتمام معها في المنزل.
- شيء ما تفوح منه رائحة كريهة هنا! -
...... صاح الكيميائي الفرنسي جوزيف جاي لوساكعندما قام في صيف عام 1826 ، نيابة عن الأكاديمية الفرنسية ، بفحص التقرير الخاص باكتشاف عنصر جديد. كان مؤلفها غير معروف على نطاق واسع انطوان للاطفال. قبل عام ، اكتشف هذا الصيدلي البالغ من العمر 23 عامًا إمكانية صنع اليود من محاليل التخمير المتبقية من تبلور الملح الصخري من مياه البحر (طريقة تستخدم لصنع الملح في المناخات الدافئة مثل ساحل البحر المتوسط الفرنسي). تطاير الكلور في المحلول ، مما أدى إلى إزاحة اليود من ملحها. حصل على العنصر ، لكنه لاحظ شيئًا آخر - فيلم سائل مصفر برائحة قوية. قام بفصلها ثم دمجها. تبين أن البقايا عبارة عن سائل بني غامق ، على عكس أي مادة معروفة. أظهرت نتائج اختبار Balar أن هذا عنصر جديد. لذلك أرسل تقريرًا إلى الأكاديمية الفرنسية وانتظر حكمها. بعد تأكيد اكتشاف Balar ، تم اقتراح اسم للعنصر. البروم، مشتق من اليونانية بروموس ، أي الرائحة الكريهة ، لأن رائحة البروم ليست لطيفة (1).
تحذير! الرائحة الكريهة ليست العيب الوحيد للبروم. هذا العنصر ضار مثل الهالوجينات الأعلى ، وبمجرد أن يلامس الجلد ، يترك الجروح التي يصعب التئامها. لذلك ، لا ينبغي بأي حال من الأحوال الحصول على البروم في شكله النقي وتجنب استنشاق رائحة المحلول.
عنصر مياه البحر
تحتوي مياه البحر تقريبًا على كل البروم الموجود على الكرة الأرضية. يتسبب التعرض للكلور في إطلاق البروم الذي يتطاير مع الهواء المستخدم في نفخ الماء. في المستقبل ، يتم تكثيف البروم ثم تنقيته بالتقطير. نظرًا للمنافسة الأرخص وأقل التفاعلية ، لا يستخدم البروم إلا عند الحاجة. لقد ولت العديد من الاستخدامات ، مثل بروميد الفضة في التصوير الفوتوغرافي ، وإضافات البنزين المحتوي على الرصاص ، وعوامل إطفاء حرائق الهالون. البروم هو أحد مكونات بطاريات البروم والزنك ، وتستخدم مركباته كأدوية ، وأصباغ ، ومضافات لتقليل قابلية البلاستيك للاشتعال ، ومنتجات وقاية النبات.
كيميائياً ، لا يختلف البروم عن الهالوجينات الأخرى: فهو يشكل حمض الهيدروبروميك القوي HBr ، أملاح مع أنيون البروم وبعض أحماض الأكسجين وأملاحها.
محلل البروم
تشبه التفاعلات المميزة لأنيون البروميد التجارب التي أجريت على الكلوريدات. بعد إضافة محلول من نترات الفضة AgNO3 ترسبات AgBr غير قابلة للذوبان بشكل سيئ ، تغمق في الضوء بسبب التحلل الكيميائي الضوئي. المادة المترسبة لها لون مصفر (على عكس AgCl الأبيض و AgI الأصفر) وهي ضعيفة الذوبان عند إضافة محلول أمونيا NH.3aq (الذي يميزه عن AgCl ، وهو قابل للذوبان بدرجة عالية في ظل هذه الظروف) (2).
2. مقارنة ألوان هاليدات الفضة - أدناه يمكنك أن ترى تحللها بعد التعرض للضوء.
أسهل طريقة للكشف عن البروميدات هي أكسدتها وتحديد وجود البروم الحر. للاختبار سوف تحتاج إلى: بروميد البوتاسيوم KBr ، برمنجنات البوتاسيوم KMnO4، محلول حامض الكبريتيك (VI) H.2SO4 ومذيب عضوي (مثل مخفف الدهان). صب كمية صغيرة من محاليل KBr و KMnO في أنبوب اختبار.4ثم بضع قطرات من الحمض. يصبح المحتوى مصفرًا على الفور (كان في الأصل أرجوانيًا من برمنجنات البوتاسيوم المضافة):
2 كيلومتر4 +10KBr +8H2SO4 → 2MnSO4 + 6 آلاف2SO4 + 5Br2 + 8H+2حول إضافة تخدم
3. البروم المستخرج من الطبقة المائية (السفلية) يلون طبقة المذيب العضوي أحمر-بني (علوي).
المذيب ورج القارورة لخلط المحتويات. بعد التقشير ، ستلاحظ أن الطبقة العضوية قد اتخذت لونًا بنيًا أحمر. يذوب البروم بشكل أفضل في السوائل غير القطبية ويتحول من الماء إلى المذيب. ظاهرة المرصودة استخلاص (3).
مياه البروم في المنزل
ماء البروم هو محلول مائي يتم الحصول عليه صناعياً عن طريق إذابة البروم في الماء (حوالي 3,6 جم من البروم لكل 100 جرام من الماء). وهو كاشف يستخدم كعامل مؤكسد خفيف وللكشف عن الطبيعة غير المشبعة للمركبات العضوية. ومع ذلك ، فإن البروم الحر مادة خطرة ، وإلى جانب ذلك ، فإن ماء البروم غير مستقر (يتبخر البروم من المحلول ويتفاعل مع الماء). لذلك ، من الأفضل الحصول على حل بديل واستخدامه على الفور لإجراء التجارب.
لقد تعلمت بالفعل الطريقة الأولى للكشف عن البروميدات: الأكسدة التي تؤدي إلى تكوين البروم الحر. هذه المرة ، أضف بضع قطرات من H إلى محلول بروميد البوتاسيوم KBr في القارورة.2SO4 وجزء من بيروكسيد الهيدروجين (3٪ H2O2 تستخدم كمطهر). بعد فترة ، يصبح الخليط مصفرًا:
2KBr + H.2O2 +H2SO4 → ك2SO4 + ر2 + 2H+2O
مياه البروم التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة ملوثة ، لكن X هو مصدر القلق الوحيد.2O2. لذلك ، يجب إزالته مع ثاني أكسيد المنغنيز MnO.2والتي سوف تتحلل فوق أكسيد الهيدروجين الزائد. أسهل طريقة للحصول على المركب هي من الخلايا التي يمكن التخلص منها (المعينة بـ R03 ، R06) ، حيث تكون على شكل كتلة داكنة تملأ كوبًا من الزنك. ضع رشة من الكتلة في القارورة ، وبعد التفاعل ، اسكب المادة الطافية ، والكاشف جاهز.
طريقة أخرى هي التحليل الكهربائي لمحلول مائي من KBr. للحصول على محلول بروم نقي نسبيًا ، من الضروري بناء محلل كهربي بغشاء ، أي ما عليك سوى تقسيم الدورق بقطعة مناسبة من الورق المقوى (بهذه الطريقة ستقلل من اختلاط نواتج التفاعل على الأقطاب الكهربائية). سيتم استخدام عصا الجرافيت المأخوذة من الخلية 3 التي يمكن التخلص منها المذكورة أعلاه كقطب موجب ، ومسمار عادي كقطب سالب. مصدر الطاقة هو بطارية خلوية تعمل بالعملة المعدنية 4,5 فولت ، قم بصب محلول KBr في الدورق ، ثم أدخل الأقطاب الكهربائية مع الأسلاك المتصلة بها ، وقم بتوصيل البطارية بالأسلاك. بالقرب من القطب الموجب ، سيتحول المحلول إلى اللون الأصفر (هذا هو ماء البروم الخاص بك) ، وسوف تتكون فقاعات الهيدروجين عند القطب السالب (4). توجد رائحة قوية من البروم فوق الزجاج. ارسم المحلول بحقنة أو ماصة.
4. خلية الحجاب الحاجز محلية الصنع على اليسار ونفس الخلية في إنتاج ماء البروم (يمين). يتراكم الكاشف حول القطب الموجب ؛ تظهر فقاعات الهيدروجين على القطب السالب.
يمكنك تخزين ماء البروم لفترة قصيرة في وعاء مغلق بإحكام ، محمي من الضوء وفي مكان بارد ، لكن من الأفضل تجربته على الفور. إذا كنت قد صنعت أوراق اليود النشا وفقًا للوصفة من القسم الثاني من الدورة ، ضع قطرة من ماء البروم على الورق. ستظهر بقعة مظلمة على الفور تشير إلى تكوين اليود الحر:
2KI + Br.2 → ط2 + كيلو فولت
مثلما يتم الحصول على البروم من مياه البحر عن طريق إزاحته من البروميدات بعامل مؤكسد أقوى () ، فإن البروم يزيح اليود الأضعف منه من اليود (بالطبع ، الكلور سيحل محل اليود أيضًا).
إذا لم يكن لديك ورق اليود النشا ، صب محلول يوديد البوتاسيوم في أنبوب اختبار وأضف بضع قطرات من ماء البروم. يغمق المحلول ، وعندما يضاف مؤشر النشا (معلق لدقيق البطاطس في الماء) ، يتحول إلى اللون الأزرق الداكن - تشير النتيجة إلى ظهور اليود الحر (5).
5. كشف البروم. فوق - نشا ورق اليود ، أدناه - محلول يوديد البوتاسيوم مع مؤشر النشا (على اليسار - الكواشف للتفاعل ، على اليمين - نتيجة خلط المحاليل).
تجربتان في المطبخ.
من بين العديد من التجارب مع ماء البروم ، أقترح تجربتين ستحتاج من أجلهما إلى كواشف من المطبخ. في الأول ، خذ زجاجة من زيت بذور اللفت ،
7. تفاعل ماء البروم مع الزيت النباتي. الطبقة العلوية من الزيت مرئية (يسار) والطبقة السفلية من الماء ملطخة بالبروم قبل التفاعل (يسار). بعد التفاعل (يمين) ، تغير لون الطبقة المائية.
زيت عباد الشمس أو زيت الزيتون. صب كمية صغيرة من الزيت النباتي في أنبوب اختبار مع ماء البروم ورج المحتويات حتى تمتزج الكواشف جيدًا. عندما يتحلل المستحلب القابل للتغير ، سيكون الزيت في الأعلى (أقل كثافة من الماء) وماء البروم في القاع. ومع ذلك ، فقد طبقة الماء لونها المصفر. هذا التأثير "يمنع" المحلول المائي ويستخدمه للتفاعل مع مكونات الزيت (6).
يحتوي الزيت النباتي على قدر كبير من الأحماض الدهنية غير المشبعة (يتحد مع الجلسرين لتكوين الدهون). ترتبط ذرات البروم بروابط مزدوجة في جزيئات هذه الأحماض ، وتشكل مشتقات البروم المقابلة. يعد التغير في لون ماء البروم مؤشرًا على وجود مركبات عضوية غير مشبعة في عينة الاختبار ، أي المركبات التي لها روابط مزدوجة أو ثلاثية بين ذرات الكربون (7).
لتجربة المطبخ الثانية ، قم بإعداد صودا الخبز ، أي بيكربونات الصوديوم ، NaHCO.3، واثنين من السكريات - الجلوكوز والفركتوز. يمكنك شراء الصودا والجلوكوز من متجر البقالة ، والفركتوز من كشك مرضى السكري أو متجر الأطعمة الصحية. يشكل الجلوكوز والفركتوز السكروز ، وهو سكر شائع. بالإضافة إلى ذلك ، فهي متشابهة جدًا في الخصائص ولها نفس الصيغة الإجمالية ، وإذا لم يكن ذلك كافيًا ، فإنها تنتقل بسهولة إلى بعضها البعض. صحيح ، هناك اختلافات بينهما: الفركتوز أحلى من الجلوكوز ، وفي المحلول يحول مستوى الضوء في الاتجاه الآخر. ومع ذلك ، لتحديد الهوية ، سوف تستخدم الاختلاف في التركيب الكيميائي: الجلوكوز هو ألدهيد ، والفركتوز هو كيتون.
7. تفاعل إضافة البروم إلى الارتباط
قد تتذكر أنه يتم تحديد السكريات المخفضة باستخدام اختبارات Trommer و Tollens. منظر خارجي لإيداع طوب النحاس2يشير O (في المحاولة الأولى) أو مرآة فضية (في الثانية) إلى وجود مركبات مختزلة ، مثل الألدهيدات.
ومع ذلك ، فإن هذه المحاولات لا تميز بين الجلوكوز الألدهيد وكيتون الفركتوز ، لأن الفركتوز سيغير تركيبته بسرعة في وسط التفاعل ، ويتحول إلى جلوكوز. مطلوب كاشف أرق.
الهالوجينات
هناك مجموعة من المركبات الكيميائية المتشابهة في خواص المركبات المماثلة. وهي تشكل أحماض من الصيغة العامة HX وأملاح ذات سالب X- أنيون ، وهذه الأحماض لا تتكون من أكاسيد. ومن أمثلة هذه المركبات الهالوجينية الزائفة حمض الهيدروسيانيك السام HCN وثيوسيانات الثيوسيانات HSCN غير المؤذية. حتى أن بعضها يشكل جزيئات ثنائية الذرة ، مثل السيانوجين (CN).2.
هذا هو المكان الذي يلعب فيه ماء البروم. اصنع الحلول: الجلوكوز مع إضافة NaHCO3 والفركتوز مع إضافة صودا الخبز. صب محلول الجلوكوز المحضر في أنبوب اختبار واحد مع ماء البروم ، ومحلول الفركتوز في الآخر ، أيضًا بماء البروم. الفرق واضح: ماء البروم الذي أزيل لونه تحت تأثير محلول الجلوكوز ، ولم يسبب الفركتوز أي تغييرات. لا يمكن تمييز السكرياتين إلا في بيئة قلوية قليلاً (مزودة ببيكربونات الصوديوم) وعامل مؤكسد خفيف ، أي ماء البروم. يؤدي استخدام محلول قلوي قوي (ضروري لاختبارات Trommer و Tollens) إلى تحويل سريع لسكر إلى آخر وتغير لون ماء البروم أيضًا عن طريق الفركتوز. إذا كنت تريد أن تعرف ، كرر الاختبار باستخدام هيدروكسيد الصوديوم بدلاً من صودا الخبز.
