Рідина червоно-бурого кольору, з різким специфічним запахом, погано розчинна у воді, але растворяющаяся в бензолі, хлороформі, сірковуглеці та інших органічних розчинниках. Таку відповідь можна дати на запитання: “Що таке бром?” З’єднання відноситься до групи найбільш активних неметалів, реагуючи з багатьма простими речовинами. Воно є сильно токсичним: вдихання його парів подразнює дихальні шляхи, а попадання на шкіру викликає важкі, довго не загоюються, опіки. У нашій статті ми вивчимо його фізичні властивості, а також розглянемо хімічні реакції, характерні для брому.
Що таке бром?
Головна підгрупа сьомої групи – місце положення елемента в періодичній системі хімічних елементів. На останньому енергетичному шарі атома знаходиться два s-електрони і п’ять p-електронів. Як і всі галогени, бром має значну спорідненість до електрона. Це означає, що він легко притягує в свою електронну оболонку негативні частинки інших хімічних елементів, стаючи аніоном. Молекулярна формула брому – Br2. Атоми з’єднуються між собою за допомогою спільної пари електронів, такий тип зв’язку називається ковалентним. Вона також є неполярний, розташовуючись на однаковій відстані від ядер атомів. Через досить великого радіуса атома – 1,14 A°, окислювальні властивості елемента, його электроотрицательность і неметалічні властивості стають менше, ніж у фтору і хлору. Температура кипіння, навпаки, підвищується і становить 59,2 °C, відносна молекулярна маса брому дорівнює 180. У вільному стані з-за високої активності елемент як просте речовина не зустрічається. У природі його можна виявити в зв’язаному стані у вигляді солей натрію, магнію, калію, особливо високо їх вміст у морській воді. Деякі види бурих і червоних водоростей: саргассум, фукус, батрахоспермум, містять велику кількість брому і йоду.
Реакції з простими речовинами
Для елемента характерно взаємодія з багатьма неметалами: сіркою, фосфором, водень:
Br2 + H2 = 2HBr
Однак бром безпосередньо не реагує з азотом, вуглецем і киснем. Більшість металів легко окислюються бромом. Пасивні до дії галогену лише деякі з них, наприклад, свинець, срібло і платина. Реакція з бромом більш активних галогенів, таких, як фтор і хлор, проходять швидко:
Br2 +3 F2 = 2 BrF3
В останній реакції ступінь окиснення елемента дорівнює +3, він виступає в ролі відновника. В промисловості бром отримують окисленням бромоводорода більш сильним галогеном, наприклад, хлором. Основними джерелами сировини для отримання з’єднання служать підземні бурові води, а також сильно концентрований розчин соляних озер. Галоген може взаємодіяти зі складними речовинами з класу середніх солей. Так, при дії бромної води, що має червоно-бурого забарвлення, розчин сульфіту натрію, ми спостерігаємо знебарвлення розчину. Це відбувається внаслідок окислення бромом середньої солі – сульфіту до сульфату натрію. Сам же галоген відновлюється, переходячи у вигляд бромоводорода, не має кольору.
Взаємодія з органічними сполуками
Молекули Br2 здатні до взаємодії не тільки з простих, але і зі складними речовинами. Наприклад, реакція заміщення проходить між ароматичним вуглеводнем бензолом і бромом при нагріванні в присутності каталізатора – броміду тривалентного заліза. Вона закінчується утворенням безбарвного з’єднання, не розчинної у воді – бромбензола:
C6H6 + Br2 = C6H5Br + HBr
Просте речовина бром, розчинений у воді, використовується в якості індикатора для визначення наявності в молекулі органічних речовин неграничних зв’язків між атомами вуглецю. Такий якісною реакцією знаходять в молекулах алкенів або алкіной пі-зв’язки, від яких залежать основні хімічні реакції зазначених вуглеводнів. З’єднання вступає в реакції заміщення з граничними вуглеводнями, при цьому утворюючи похідні метану, етану та інших алканів. Відома реакція приєднання частинок брому, формула яких Br2, до непредельным речовин з однією або двома подвійними, або з потрійним зв’язком у молекулах, наприклад, до таких, як этен, ацетилен або бутадієн.
СН2=СН2 + Br2 = CH2Br – CH2Br
З зазначеними вуглеводнями може реагувати не тільки просте речовина, але і його водневе з’єднання – HBr.
Особливості взаємодії галогену з фенолом
Органічна речовина, що складається з бензольного ядра, пов’язаного з гідроксильної групою, – це фенол. В його молекулі прослідковується взаємний вплив груп атомів один на одного. Тому реакції заміщення з галогенами у нього протікають значно швидше, ніж у бензолу. Причому для процесу не потрібно нагрівання і присутність каталізатора. Відразу три атома водню в молекулі фенолу заміщуються радикалами брому. В результаті реакції утворюється трибромфенол.
Кисневі сполуки брому
Продовжимо вивчення питання, що таке бром. Взаємодія галогену з холодною водою призводить до отримання бромноватистой кислоти HBrO. Вона є більш слабкою, ніж з’єднання хлору, за рахунок зниження її окисних властивостей. Ще одне з’єднання – бромноватая кислота, може бути отримано шляхом окислення бромної води хлором. Раніше в хімії вважали, що у брому не може бути сполук, в яких він міг би виявляти ступінь окислення +7. Однак окисленням бромноватого калію була отримана сіль – бромат калію, а з неї – і відповідна кислота – HBrO4. Іони галогенів мають відновні властивості: при дії молекул HBr на метали останні окислюються катіонами водню. Тому з кислотою взаємодіють тільки ті металеві елементи, які стоять в ряду активності до водню. В результаті реакції утворюються середні солі – броміди, і виділяється вільний водень.
Застосування сполук брому
Висока окислювальна здатність брому, маса якого досить велика, широко використовується в аналітичній хімії, а також у хімії органічного синтезу. У сільському господарстві препарати, що містять бром, застосовують у боротьбі з бур’янами та комахами – шкідниками. Антипірени – речовини, що запобігають самозаймання, використовують для просочення будівельних матеріалів, пластмаси, тканини. У медицині давно відомо гальмівну дію солей: броміду калію і натрію – на проходження біоелектричних імпульсів по нервовим волокнам. Їх застосовують при лікуванні розладів нервової системи: істерії, неврастенії, епілепсії. Враховуючи сильну токсичність сполук, дозування препарату повинна контролюватися лікарем.
У нашій статті ми з’ясували, що таке бром, і які фізичні і хімічні властивості для нього характерні.
