Minimaler und maximaler Oxidationszustand von Brom. Chemische Eigenschaften von Brom

Unter allen nichtmetallischen chemischen Elementen gibt es eine besondere Reihe – Halogene. Ihren Namen verdanken diese Atome den besonderen Eigenschaften, die sie bei chemischen Wechselwirkungen zeigen. Diese beinhalten:

• Chlor;
• Brom;
• Fluor.

Chlor und Fluor sind giftige Gase mit stark oxidierenden Eigenschaften. Unter normalen Bedingungen ist Jod eine kristalline Substanz von dunkelvioletter Farbe mit ausgeprägtem metallischem Glanz. Zeigt die Eigenschaften eines Reduktionsmittels. Wie sieht das vierte Halogen aus? Welche Eigenschaften hat Brom, welche Verbindungen es bildet und welche Eigenschaften es als Element und als einfacher Stoff hat? Versuchen wir es herauszufinden.

Brom: allgemeine Eigenschaften des Elements

Als Teilchen besetzt Brom eine Zelle mit der Seriennummer 35. Demnach enthält ihr Kern 35 Protonen und die Elektronenhülle enthält die gleiche Anzahl an Elektronen. Konfiguration der äußeren Schicht: 4s 2 p 5.

Es befindet sich in der Gruppe VII, der Hauptuntergruppe, und gehört zu den Halogenen – einer Gruppe chemischer Elemente mit besonderen Eigenschaften. Insgesamt sind etwa 28 verschiedene Isotopenvarianten eines bestimmten Atoms bekannt. Die Massenzahlen variieren zwischen 67 und 94. Es sind zwei stabile und stabile Zahlen bekannt, die in der Natur auch im prozentualen Anteil vorherrschen:

• Brom 79 – es sind 51 %;
• Brom 81 – das sind 49 %.

Die durchschnittliche Atommasse des Elements beträgt 79,904 Einheiten. Der Oxidationszustand von Brom variiert von -1 bis +7. Es weist starke oxidierende Eigenschaften auf, ist jedoch Chlor und Fluor unterlegen und Jod überlegen.

Geschichte der Entdeckung

Dieses Element wurde später als seine Kollegen in der Untergruppe entdeckt. Zu diesem Zeitpunkt waren Chlor und Jod bereits bekannt. Wer hat diese Entdeckung gemacht? Drei Namen können auf einmal genannt werden, denn auf diese Weise gelang es vielen Wissenschaftlern fast gleichzeitig, ein neues Element zu synthetisieren, bei dem es sich später um das betreffende Atom handelte. Diese Namen:

• Antoine Jerome Balard.
• Carl Levig.
• Justus Liebig.

Es ist jedoch Balar, der als offizieller „Vater“ gilt, da er als erster eine neue Substanz, ein unbekanntes Element, nicht nur beschaffte und beschrieb, sondern sie auch an eine wissenschaftliche Konferenz von Chemikern schickte.

Antoine Balard untersuchte die Zusammensetzung von Meersalz. Nachdem er zahlreiche Tests damit durchgeführt hatte, leitete er eines Tages Chlor durch die Lösung und stellte fest, dass sich eine Art gelbe Verbindung bildete. Er betrachtete dies als Produkt der Wechselwirkung von Chlor und Jod in Lösung und begann, das resultierende Produkt weiter zu untersuchen. Den folgenden Behandlungen unterzogen:

• beeinflusst durch Äther;
• eingeweicht in ;
• mit Pyrolusit behandelt;
• in einer schwefelsauren Umgebung gehalten.

Als Ergebnis erhielt er eine flüchtige bräunlich-rote Flüssigkeit mit unangenehmem Geruch. Das war Brom. Anschließend führte er eine gründliche Untersuchung der physikalischen und chemischen Eigenschaften dieser Substanz durch. Anschließend schickte er einen Bericht darüber, in dem er die Eigenschaften von Brom beschrieb. Der Name, den Balar dem Element gab, war düster, aber er blieb nicht hängen.

Der heutige gebräuchliche Name für dieses Atom ist Brom, was auf Lateinisch „stinkend“, „stinkend“ bedeutet. Dies wird durch die Eigenschaften seiner einfachen Substanz vollständig bestätigt. Das Jahr der Entdeckung des Elements ist 1825.

Mögliche Oxidationsstufen von Brom

Davon gibt es mehrere. Tatsächlich kann Brom aufgrund seiner Eigenschaften sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften aufweisen, wobei die ersteren klar überwiegen. Insgesamt gibt es fünf mögliche Optionen:

• -1 – niedrigste Oxidationsstufe von Brom;

In der Natur kommen nur solche Verbindungen vor, die das Element in einem negativen Wert enthalten. +7 ist die maximale Oxidationsstufe von Brom. Es manifestiert sich in der Zusammensetzung der Bromsäure HBrO 4 und ihrer Bromatsalze (NaBrO 4). Im Allgemeinen ist diese Oxidationsstufe von Brom äußerst selten, genau wie +2. Aber Verbindungen mit -1; +3 und +5 kommen sehr häufig vor und sind nicht nur in der chemischen Industrie, sondern auch in der Medizin, Technik und anderen Wirtschaftszweigen wichtig.

Brom als einfache Substanz

Unter normalen Bedingungen handelt es sich bei dem betreffenden Element um ein zweiatomiges Molekül, es handelt sich jedoch nicht um ein Gas, sondern um eine Flüssigkeit. Sehr giftig, raucht in der Luft und verströmt einen äußerst unangenehmen Geruch. Schon geringe Dampfkonzentrationen können zu Hautverbrennungen und Reizungen der Körperschleimhäute führen. Wenn Sie den zulässigen Grenzwert überschreiten, sind Erstickung und Tod möglich.

Die chemische Formel dieser Flüssigkeit lautet Br 2. Offensichtlich leitet sich das Symbol vom griechischen Namen des Elements ab – Bromos. Die Bindung zwischen Atomen ist einfach, kovalent und unpolar. Der Atomradius ist relativ groß, sodass Brom recht leicht reagiert. Dadurch kann es in großem Umfang in chemischen Synthesen eingesetzt werden, häufig als Reagenz zur qualitativen Bestimmung organischer Verbindungen.

Als einfacher Stoff kommt es in der Natur nicht vor, da es leicht in Form von rotbraunem Rauch verdunstet, der eine ätzende Wirkung hat. Nur in Form verschiedener Mehrkomponentensysteme. Der Grad der Oxidation von Brom in Verbindungen verschiedener Art hängt davon ab, mit welchem ​​Element, also mit welchem ​​Stoff, die Reaktion stattfindet.

Physikalische Eigenschaften

Diese Eigenschaften können in mehreren Punkten ausgedrückt werden.

1. Die Löslichkeit in Wasser ist durchschnittlich, aber besser als bei anderen Halogenen. Die gesättigte Lösung wird Bromwasser genannt und hat eine rotbraune Farbe.
2. Der Siedepunkt der Flüssigkeit beträgt +59,2 0 C.
3. Schmelzpunkt -7,25 0 C.
4. Der Geruch ist stechend, unangenehm, erstickend.
5. Farbe - rotbraun.
6. Der physikalische Zustand einer einfachen Substanz ist eine schwere (hohe Dichte), dicke Flüssigkeit.
7. Die Elektronegativität auf der Pauling-Skala beträgt 2,8.

Diese Eigenschaften wirken sich auf die Methoden zur Gewinnung dieser Verbindung aus und erfordern auch die Verpflichtung, bei der Arbeit mit ihr äußerste Vorsicht walten zu lassen.

Chemische Eigenschaften von Brom

Aus chemischer Sicht verhält sich Brom auf zwei Arten. Weist sowohl oxidative als auch reduzierende Eigenschaften auf. Wie alle anderen Elemente ist es in der Lage, Elektronen von Metallen und weniger elektronegativen Nichtmetallen aufzunehmen. Es ist ein Reduktionsmittel mit starken Oxidationsmitteln, wie zum Beispiel:

• Sauerstoff;
• Fluor;
• Chlor;
• einige Säuren.

Natürlich variiert auch die Oxidationsstufe von Brom zwischen -1 und +7. Womit genau kann das betreffende Element reagieren?

1. Mit Wasser entsteht ein Säuregemisch (Bromwasserstoffsäure und Bromwasserstoffsäure).
2. Mit verschiedenen Jodiden, da Brom Jod aus seinen Salzen verdrängen kann.
3. Mit allen Nichtmetallen direkt, außer Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Edelgasen.
4. Bei fast allen Metallen als starkes Oxidationsmittel. Bei vielen Stoffen sogar brennbar.
5. Bei ORR-Reaktionen fördert Brom häufig die Oxidation von Verbindungen. Beispielsweise werden Schwefel und Sulfite in Sulfationen, Jodide in Jod als einfache Substanz umgewandelt.
6. Mit Alkalien bilden sich Bromide, Bromate oder Hypobromate.

Die chemischen Eigenschaften von Brom sind von besonderer Bedeutung, wenn es Bestandteil der daraus gebildeten Säuren und Salze ist. In dieser Form sind seine Eigenschaften als Oxidationsmittel sehr stark. Viel ausgeprägter als das einer einfachen Substanz.

Quittung

Die Tatsache, dass der von uns betrachtete Stoff aus chemischer Sicht wichtig und bedeutsam ist, wird durch die Tatsache seiner jährlichen Produktion in Höhe von 550.000 Tonnen bestätigt. Führende Länder für diese Indikatoren:

• China.
• Israel.

Die industrielle Methode zur Gewinnung von freiem Brom basiert auf der Verarbeitung von Salzlösungen aus Seen, Brunnen und Meeren. Aus ihnen wird das Salz des gewünschten Elements isoliert, das in eine angesäuerte Form umgewandelt wird. Es wird durch einen starken Luft- oder Wasserdampfstrom geleitet. Dadurch entsteht Bromgas. Anschließend wird es verarbeitet und eine Mischung aus Natriumsalzen – Bromiden und Bromaten – erhalten. Ihre Lösungen sind angesäuert und enthalten eine freie flüssige Substanz.

Laborsynthesemethoden basieren auf der Verdrängung von Brom aus seinen Salzen durch Chlor als stärkeres Halogen.

In der Natur sein

Der von uns betrachtete Stoff kommt in der Natur nicht in reiner Form vor, da es sich um eine leicht flüchtige Flüssigkeit handelt, die an der Luft raucht. Es ist hauptsächlich in Verbindungen enthalten, in denen die minimale Oxidationsstufe von Brom -1 beträgt. Das sind Salze – Bromide. Ein großer Teil dieses Elements ist in natürlichen Chlorsalzen enthalten – Sylvit, Carnallit und andere.

Die Mineralien Brom selbst wurden später als er selbst entdeckt. Die drei häufigsten davon sind:

• Embolit – eine Mischung aus Chlor und Brom mit Silber;
• Bromarginit;
• Bromsylvinit – eine Mischung aus Kalium, Magnesium und Brom mit gebundenem Wasser (kristallines Hydrat).

Außerdem ist dieses Element notwendigerweise in der Zusammensetzung lebender Organismen enthalten. Sein Mangel führt zu verschiedenen Erkrankungen des Nervensystems, Störungen, Schlafstörungen und Gedächtnisstörungen. In schlimmeren Fällen droht Unfruchtbarkeit. Fische sind in der Lage, Brom in erheblichen Mengen in Form von Salzen anzureichern.

In der Erdkruste erreicht sein Massengehalt 0,0021 %. Meerwasser und die Hydrosphäre der Erde im Allgemeinen enthalten viel.

Bromverbindungen mit der niedrigsten Oxidationsstufe

Welche Oxidationsstufe hat Brom in seinen Verbindungen mit Metallen und Wasserstoff? Der niedrigste mögliche Wert für ein bestimmtes Element ist minus eins. Es sind diese Verbindungen, die für den Menschen von größtem praktischem Interesse sind.

1. HBr – Bromwasserstoff (Gas) oder Bromwasserstoffsäure. Im gasförmigen Aggregatzustand ist es farblos, hat aber einen sehr starken und unangenehmen Geruch und raucht stark. Es hat eine ätzende Wirkung auf die Schleimhäute des Körpers. Es löst sich gut in Wasser und bildet eine Säure. Sie wiederum ist eine gute Restauratorin. Unter Einwirkung von Schwefelsäure, Salpetersäure und Sauerstoff wandelt es sich leicht in freies Brom um. Es ist von industrieller Bedeutung als Bromidionenquelle für die Bildung von Salzen mit Metallkationen.
2. Bromide sind Salze der oben genannten Säure, bei denen die Oxidationsstufe von Brom ebenfalls gleich -1 ist. Von praktischem Interesse sind: LiBr und KBr.
3. Organische Verbindungen, die Bromidionen enthalten.

Verbindungen mit der höchsten Oxidationsstufe

Hierzu zählen mehrere Grundstoffe. Die höchste Oxidationsstufe von Brom ist +7, was bedeutet, dass es in diesen Verbindungen genau diese aufweisen sollte.

1. Bromsäure - HBrO 4. Es ist die stärkste aller für dieses Element bekannten Säuren, weist jedoch auch die größte Widerstandsfähigkeit gegenüber Angriffen durch starke Reduktionsmittel auf. Dies erklärt sich aus der besonderen geometrischen Struktur des Moleküls, das im Raum die Form eines Tetraeders hat.
2. Perbromate sind Salze oberhalb der bezeichneten Säure. Sie zeichnen sich auch durch den maximalen Oxidationsgrad von Brom aus. Sie sind starke Oxidationsmittel und werden daher in der chemischen Industrie eingesetzt. Beispiele: NaBrO 4, KBrO 4.

Anwendung von Brom und seinen Verbindungen

Es lassen sich mehrere Bereiche identifizieren, in denen Brom und seine Verbindungen direkte Anwendung finden.

1. Herstellung von Farbstoffen.
2. Zur Herstellung von Fotomaterialien.
3. Als Arzneimittel in der Medizin (Bromsalze).
4. In der Automobilindustrie, nämlich als Zusatz zu Benzin.
5. Wird als Imprägnierung verwendet, um die Entflammbarkeit bestimmter organischer Materialien zu verringern.
6. Bei der Herstellung von Bohrflüssigkeiten.
7. In der Landwirtschaft bei der Herstellung von Insektenschutzsprühgeräten.
8. Als Desinfektions- und Desinfektionsmittel, auch für Wasser.

Biologische Wirkung auf den Körper

Sowohl ein Überschuss als auch ein Mangel an Brom im Körper haben sehr unangenehme Folgen.

Pawlow war der erste, der den Einfluss dieses Elements auf Lebewesen feststellte. Tierversuche haben gezeigt, dass ein langfristiger Mangel an Bromionen zu Folgendem führt:

• Störung des Nervensystems;
• Störung der sexuellen Funktion;
• Fehlgeburten und Unfruchtbarkeit;
• vermindertes Wachstum;
• verringerter Hämoglobinspiegel;
• Schlaflosigkeit und so weiter.

Eine übermäßige Anreicherung in Organen und Geweben führt zu einer Unterdrückung der Funktion des Gehirns und des Rückenmarks sowie zu verschiedenen äußeren Hauterkrankungen.

(Bromum; aus dem Griechischen (Gestank) ist Br ein chemisches Element der Gruppe VII des Periodensystems der Elemente; at. Nr. 35, atm 79,904. Rotbraune Flüssigkeit mit einem starken unangenehmen Geruch. Natürliches B. besteht aus den Isotopen 79Br (50,54 %) und 81Br (49,46 %) Es gibt 16 radioaktive Isotope von B. mit Massenzahlen von 74 bis 88, sowie fünf Radioisotope, die durch die Hauptradioaktivität 80Br – 4,5 Teile B. gekennzeichnet sind 1826 vom französischen Chemiker A. J. Balard entdeckt.

Der Gehalt an B. in der Erdkruste beträgt 3 · 10-5 Atom-%. Es kommt hauptsächlich in Salzseen, Meerwasser und Ölbohrgewässern vor. B. ist ein ständiger Begleiter von Chlor. Bei einer Temperatur von -7,2 °C verwandelt sich flüssiges Brom in rotbraune, nadelförmige Kristalle mit einem schwachen metallischen Glanz. B.-Dämpfe haben eine gelbbraune Farbe, Siedepunkt 58,78 °C. Dichte der Flüssigkeit B. 3,1882 (Temperatur 0 °C) und 3,1028 g/cm3 (Temperatur 25 °C), Dielektrizitätskonstante 3. Gut löslich in Wasser (3,53). g B. in 100 g Wasser bei einer Temperatur von 20 °C) und in vielen. organische Lösungsmittel (Schwefelkohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff, Alkohole). Hat einen hohen Dampfdruck. Elementares B. besteht paarweise aus zweiatomigen Molekülen.

Verfügt über einen hohen Chemikaliengehalt Aktivität, steht in direktem Zusammenhang mit dem Plural. Nichtmetalle und Metalle, die Verbindungen mit der Oxidationsstufe 1 bilden.

Eine Verbindung von Brom mit Wasserstoff – Bromid HBr – ein farbloses Gas mit stechendem Geruch, Schmelzpunkt – 88 °C, Siedepunkt – 67 °C; Es wird durch direkte Verbindung von Elementen durch Einwirkung starker Mineralverbindungen (z. B. Schwefelsäure) auf Fermentverbindungen mit Metallen oder von Wasser auf Düngeverbindungen mit Nichtmetallen gewonnen. Bromid löst sich gut in Wasser (1200 g/l Wasser bei einer Temperatur von 10 °C) und bildet Hydrobromid, eine der Talgmineralverbindungen. Bromwasserstoffsalze sind Bromide. Durch direkte Wechselwirkung von B. mit Sauerstoff werden BrO2-Dioxid und Br2O-Oxid erhalten, die bei normalen Temperaturen und Drücken äußerst instabil sind.

Beim Lösen von Brom in Wasser oder Lösungen von Ätzalkalien entsteht die Bromidsäure HBrO bzw. deren Salze, Hypobromite. Diese Verbindungen, deren Oxidationsstufe B. +1 beträgt, gehören zu den starken Oxidationsmitteln. Beim Erhitzen verwandeln sich Hypobromite in Bromsalze HBr03 mit einer Oxidationsstufe von B. 4-5. Brominatsalze – Bromate – werden in der anorganischen und organischen Synthese als Oxidationsmittel verwendet. B. mit den Oxidationsstufen +3 und +7 (im Gegensatz zu ähnlichen Verbindungen von Chlor und Jod) sind nicht bekannt. Mit Halogenen bildet B. 1, a. Interhalogenverbindungen.

In Verbindungen mit Fluor und Chlor weist es positive Oxidationsstufen auf: +1 (BrF, BrCl), +3 (BrF3) und +5 (BrF5); in Kombination mit Jod beträgt die Oxidationsstufe -1 (JBr). Interhalogenverbindungen von B. gehören zu den hochreaktiven Stoffen und werden bei der Herstellung vieler anorganischer und organischer Halogenverbindungen verwendet. Die Rohstoffe zur Gewinnung von Brom sind Meerwasser, Bohrwasser aus Ölfeldern etc. Main. Die Methode zur Gewinnung von B. ist die Behandlung bromhaltiger Lösungen mit elementarem Chlor. B. ist Ausgangsprodukt für die Herstellung bestimmter Bromidsalze und organischer Derivate. B. Verbindungen werden in der Fotografie, bei der Herstellung bestimmter Farbstoffe usw. verwendet. B.-Dämpfe sind äußerst giftig, flüssige B. wirken auf die Haut und verursachen schlecht heilende Verbrennungen.

Brom ist das einzige flüssige Nichtmetall. Diese Substanz hat eine rotbraune Farbe, ist schwer und flüchtig. Das Brom enthaltende Gefäß ist durch seine Dämpfe immer rotbraun gefärbt.

Brom hat einen starken unangenehmen Geruch (Brom bedeutet in der Übersetzung übelriechend). Es löst sich schlecht in Wasser und bildet Bromwasser. Es löst sich viel besser in organischen Lösungsmitteln, Benzol, Toluol und Chloroform.

Wenn Sie dem Bromwasser eine kleine Menge Benzol hinzufügen und es gut schütteln, werden Sie nach der Trennung feststellen, dass die Farbe des Bromwassers verschwindet und das oben gesammelte Benzol leuchtend orange wird. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass das Benzol extrahiert wurde Brom aus dem Wasser aufgrund seiner besseren Löslichkeit in Benzol.

Brom wird in Flaschen mit Schliffstopfen aufbewahrt; Gummistopfen sind für die Arbeit mit Brom und für die Arbeit mit Chlor nicht geeignet, da sie schnell korrodieren. Brom ist viel schwerer als Wasser (Dichte 3g/cm³) und hat einen Siedepunkt von 63°C und einen Erstarrungspunkt von 7,3°C.

Bromdämpfe führen zur Erstickung. Flüssiges Brom ist außerdem giftig und verursacht schwere Verbrennungen, wenn es mit der Haut in Berührung kommt. Es wird empfohlen, Brom mit Gummihandschuhen und unter Druck von einem Gefäß in ein anderes zu gießen. Bei Hautkontakt mit organischen Lösungsmitteln abwaschen; beim Abwaschen mit Wasser sind Verbrennungen kaum zu vermeiden.

Brom bildet mit Wasserstoff Bromid:

Br2 + H2 = 2HBr

Der Prozess findet unter großer Hitze statt.

Wenn man einige Aluminiumspäne in ein Reagenzglas mit flüssigem Brom schüttet, verbrennen diese im Brom zu Aluminiumbromid, wobei braune Bromdämpfe und Funken freigesetzt werden:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

Sie reagieren auch damit, aber es kommt zu einer starken Explosion.

Wenn freie Halogene mit komplexen Stoffen interagieren, verhalten sie sich wie Oxidationsmittel, beispielsweise bei der Wechselwirkung mit Wasser. Zunächst löst sich Br in Wasser unter Bildung von Bromwasser (Br2aq), dann beginnt allmählich eine Reaktion zwischen Wasser und Halogen. Brom reagiert mit Wasser sehr langsam, insbesondere sehr schnell.

Wenn ein freies Halogen (Chlor) mit einem Salz eines anderen Halogens (Bromid) gemischt wird, wird die farblose Lösung sofort gelb. Wenn diese Lösung mit Benzol geschüttelt wird, zeigt die charakteristische Farbe des Benzolrings das Vorhandensein von freiem Brom an. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass es als aktiveres Halogen Brom oxidiert und es aus dem Salz verdrängt:

2KBr + Cl = 2KCl + Br2

Das oxidationsaktivere verdrängt das weniger aktive Brom, sodass Reaktionen zwischen Jodit und Brom, Jodit und Chlor, Bromid und Chlor möglich sind. Einige dieser Reaktionen werden verwendet, um aus ihren Salzen freie Halogene herzustellen, hauptsächlich Magnesiumbromid:

MgBr2 + Cl2 = MgCl2 + Br2

Die oxidative Wirkung von Halogenen zeigt sich auch bei Reaktionen mit anderen komplexen Stoffen; wird Bromwasser durchgeleitet, so verfärbt sich das Bromwasser sehr bald und die resultierende Flüssigkeit wird durch Br-Reduktion und Oxidation trüb.

Bromsalze und ihre Verwendung

Unter den Bromsalzen sind das Magnesiumbromid MgBr2, das in der Natur in Speisesalz vorkommt, sowie Kaliumchlorid hervorzuheben. Nachdem das Kochsalz (NaCl) aus dem Wasser entfernt wurde, verbleibt ein erheblicher Anteil an Magnesiumbromid in der Sole. Es kommt auch im Meerwasser vor, jedoch in sehr geringen Mengen.

Kalium- und Natriumbromid.

Sie werden in der Medizin eingesetzt, sie reduzieren die Erregbarkeit des Nervensystems stark, eine Behandlung mit Bromid-Medikamenten ist jedoch nur bei gesunden Nieren zulässig, da es sonst aufgrund einer Verzögerung der Bromid-Freisetzung aus Bromiden zu Vergiftungen kommen kann, daher neue Medikamente das werden derzeit verwendet, die für den Körper weniger gefährlich sind.