Выделившийся бром отделяют экстракцией неполярными растворителями или перегонкой с водяным паром. Кафедра органической химии и химии нефти

Пример 1. Составьте уравнение реакции бромирования 2-метилбутана. Напишите и назовите по международной номенклатуре изомеры полученного соединения.

Решение задачи. Вспомним правила названий органических веществ по международной номенклатуре (ИЮПАК).

Номенклатура ИЮПАК строится следующим образом: выбирается наиболее длинная цепь атомов углерода и нумеруется, нумерация начинается с того конца, ближе к которому располагается радикал-заместитель. При наличии

нескольких заместителей сумма цифр, обозначающих положение их в цепи, должна быть наименьшей. В названии вещества указывается цифрой место заместителя, называется сам заместитель, а затем главная цепь по числу атомов углерода с добавлением суффикса, соответствующего тому или иному классу органических соединений. Если радикалы повторяются, то перечисляются цифры, указывающие их положение, а число одинаковых радикалов указывается приставками ди-, три-, тетра- и т.д.

По названию вещества определяем, какова главная цепь в указанном углеводороде. Напишем и пронумеруем цепочку углеродных атомов. Выявим заместители. Используя названия радикалов-заместителей, записываем их у соответствующих атомов углерода в главной цепи. Проверяем формулу углеводорода, следим за количеством атомов водорода у каждого углеродного атома, учитывая, что валентность атома углерода в органических соединениях равна четырем . Главная цепь – бутан, в нее входит четыре атома углерода. У второго атома углерода расположена метильная группа. Формула исходного соединения имеет вид:

При написании уравнений реакций предельных углеводородов, к которым относится исходный углеводород, следует знать, что для этих углеводородов характерными являются реакции замещения, причем в реакции замещения легче всего вступает водород у третичного атома углерода, затем у вторичного и труднее всего у первичного атома углерода. В данном случае, замещение идет у второго атома углерода, так как он третичный.

Составляем формулы изомеров для полученного галогенпроизводного углеводорода. Сначала записываем изомеры галогенпроизводных, у которых главная цепь атомов углерода содержит 5 углеродных атомов.

Теперь записываем изомер, содержащий в главной цепи 3 атома углерода.

Пример 2. Какие продукты реакции образуется при нитровании 2,4-диметилпентана в условиях реакции Коновалова?

Решение задачи. При нитровании 2,5-диметилгексана в условиях реакции Коновалова (t=140 0 C, 14–20% раствор HNO 3 , повышенное давление) преимущественно образуется продукт замещения атома водорода при третичных атомах углерода С 2 или С 4 . Поскольку молекула имеет ось симметрии, то продукт будет один – 2-нитро-2,4-диметилпентан. Побочными процессами, сопровождающими реакции нитрования, являются расщепление углеродной цепи (преимущественно рядом с разветвлением) и образование нитропроизводных с меньшим числом атомов углерода. Чем длиннее цепь алкана и выше температура, тем интенсивнее протекает этот процесс. В данной задаче таких продуктов не будет: они образуются при парофазном нитровании алканов (t = 300 о C)

По названию вещества записываем формулу получаемого предельного углеводорода:

Получение алканов из галогенопроизводных по реакции Вюрца производится при взаимодействии двух галогенопроизводных с меньшим числом углеродных атомов, чем в синтезируемом соединении, в присутствии металлического натрия. Для выбора подходящих галогенпроизводных нужно разделить формулу алкана на два любых фрагмента, которые в месте разъединения должны соединяться с атомами галогена. В смеси двух галогенпроизводных с металлическим натрием реакция может проходить между двумя различными по строению галогенпроизводными и двумя парами одинаковых галогенпроизводных. В результате в первом случае образуются три алкана - один основной и два побочных. По условию задачи, для получения алкана без образования побочных продуктов, нужно разделить исходный углеводород на два одинаковых фрагмента, которые образуют одно галогенпроизводное. Такое возможно только для симметричных алканов. Искомый углеводород симметричен и мы его делим таким образом:

Уравнение реакции Вюрца имеет вид:

На первой стадии проведем внутримулекулярную дегидратацию спирта.

Бром? Присутствие микроэлементов в человеческом организме исчисляется весьма малыми величинами, ведь это такие вещества, которых в нашем теле менее 0,015 г. От массы органа или ткани их содержание составляет тысячные доли процента и меньше(10 -2 до 10 -7 %), поэтому их называют также следовыми элементами . Но, несмотря на столь мизерное наличие, достаточное количество этих веществ является немаловажным условием полноценного функционирования всех систем и органов. Одним из таких минералов является . О его свойствах и значении для здоровья пойдёт речь в данной статье, также будут раскрыты основные направления его применения в лечебных и профилактических целях.

Бром: История открытия

Интересна история открытия брома , остававшегося последним белым пятном среди галогенов. Параллельно его выделили из разных веществ сразу двое химиков: в 1825 году студент Гейдельбергского университета К. Левиг при воздействии хлора на минеральную воду и французский химик А. Балар , изучавший растения болот, – при реакции хлорной воды с золой водорослей. Однако пока Левиг пытался получить большее количество нового вещества, Балар уже опубликовал отчёт о своём открытии в 1826 году, обретя благодаря этому мировую известность. Полученную субстанцию Балар хотел назвать латинским словом «мурид», что означает «рассол». Однако соляная кислота именовалась муриевой, а соли, производные от неё – муриатами, и во избежание терминологической неразберихи в научном сообществе было решено назвать обнаруженный минерал бромом, что переводится с древнегреческого как «зловоние». Бром и впрямь обладает удушливым, малоприятным запахом. В русской химической науке на протяжении ХIХ столетия этот микроэлемент обозначался как вром, вромид и мурид.

Бром в оптимальной природной форме и дозировке содержится в продуктах пчеловодства — таких как цветочная пыльца, маточное молочко и трутневый расплод, которые входят в состав многих натуральных витаминно-минеральных комплексов компании «Парафарм»: «Леветон П », «Элтон П», «Леветон Форте», «Апитонус П», «Остеомед», «Остео-Вит», «Эромакс», «Мемо-Вит» и «Кардиотон». Именно поэтому мы уделяем столько внимания каждому природному веществу, рассказывая о его важности и пользе для здоровья организма.

Химические и физические
свойства брома

Рассказ о химических и физических свойствах брома предварим описанием его места в периодической таблице химических элементов Менделеева. В ней он располагается под символом Br (от лат. Bromum) под 35-м номером в 17-й группе, где находятся галогены (фтор, хлор, бром, йод и астат). Это неметаллы и активные окислители , не представленные в природе самостоятельно, а только в составе соединений, так как они отличаются высокой химической реактивностью, соединяясь практически со всеми простыми веществами. Есть всего 2 элемента, чьи простые вещества пребывают в жидком виде в нормальных условиях – это ртуть и бром, и всего один жидкий неметалл – бром, представляющий собой красно-бурую, дымящуюся коричневатым паром, ядовитую жидкость . Кристаллизуется бром только при температуре -7,25 °С, а закипает при +59 °С. Растворяется в H 2 O (получается так называемая бромная вода), но лучше – в органических растворителях.

В чистом виде бром представлен 2-атомной молекулой – Br 2 , но высокая химическая активность не позволяет ему находиться в природе в свободном состоянии, поэтому он встречается в составе бромидов (соединений с металлами). По содержанию в земных недрах и горных породах он занимает 50-е место, так что его природным источником в большей степени выступают солёные озёра и моря; подземные воды, сопровождающие нефть. Присутствует он и в воздухе, больше – в приморских местностях. Однако при производственной утечке пары брома оказывают отравляющее и удушающее действие на людей.

Свойства брома позволяют широко применять его для производства добавок к топливу, ядохимикатов в сельском хозяйстве, веществ, замедляющих горение, светочувствительного агента бромида серебра в фотоделе, лекарственных препаратов. Работа с этим микроэлементом требует предельной осторожности и соблюдения техники безопасности. Перчатки, спецодежда и противогаз – ваши лучшие союзники при общении с данным веществом.

Значение брома
для организма человека

Чистый бром – высокотоксичное вещество! Только 3 грамма элементарного брома при попадании внутрь вызывают отравление , а 35 граммов смертельны. Соприкосновение с жидким бромом чревато болезненным, плохозаживляемым ожогом. 0,001 % брома в воздухе вызывают кашель, удушье, головокружение, кровотечение из носа, а превышение этой цифры грозит дыхательными спазмами и летальным исходом. Однако, несмотря на ядовитость, значение брома для организма человека трудно приуменьшить. Он является микроэлементом, содержащимся в наших органах и тканях: мозге, крови, печени и почках, в щитовидной железе, мышечных тканях и костях… В малых количествах он необходим нам!

Бром оказывает влияние на центральную нервную систему . Аккумулируясь в коре головного мозга, он регулирует деятельность нейронов, отвечая за баланс между реакциями возбуждения и торможения. При необходимости он посредством мембранных ферментов усиливает торможение, чем и обусловлено его успокаивающее действие.

Важен этот микроэлемент и для эндокринной системы , так как он выступает своеобразной альтернативой йода и уменьшает потребность щитовидной железы в йоде, предупреждая её разрастание – возникновение эндемического зоба.

Роль брома в работе желудочно-кишечного тракта обусловлена его активирующим действием на пищеварительные ферменты :

• пепсин (необходим для расщепления белков);
• амилазу (расщепляет углеводы);
• липазу (растворяет и сортирует жиры при переваривании).

Вопрос о влиянии брома на половую активность мужчин окутан мифами. В частности, о том, что раньше заключённым в тюрьмах, пациентам психиатрических отделений больниц и солдатам в армии в пищу добавлялся данный минерал в целях ослабления эректильной функции. Долгое время полагалось, что бром, оказывая общее успокоительное действие на организм , угнетает и сексуальную сферу. Однако позднейшие исследования доказали совсем противоположный эффект от приёма бромистых препаратов , способствующих стабилизации половой системы у мужчин, увеличению семенной жидкости и количества сперматозоидов в ней.

Бром выводится из организма с мочой и при потоотделении. Так что его поступление извне через продукты питания (а при необходимости – в фармакологических препаратах) необходимо. Однако выведение его – процесс длительный, поэтому возможно повышение его концентрации в органах и тканях, что весьма опасно для здоровья.

Как сказывается недостаток брома
на здоровье человека?

Недостаток брома может вызвать ряд серьёзных функциональных нарушений. В детском и подростковом возрасте его дефицит может привести к замедлению роста, а для взрослых людей чреват уменьшением продолжительности жизни. Проблемы с засыпанием, неврастенические и истерические проявления, анемия, вызванная падением уровня гемоглобина, увеличение риска самопроизвольного выкидыша у беременных женщин, ослабление половых функций, проблемы с пищеварением, обусловленные снижением кислотности, – всё это может быть следствием недостатка данного минерала. Причинами этого состояния являются метаболические отклонения или злоупотребление мочегонными средствами, способствующими выведению брома из организма. Диагностировать нехватку брома и назначить лечение должен обязательно специалист, а заниматься самолечением без консультаций с врачом в данном случае категорически не рекомендуется.

Передозировка бромом

Не менее опасна и передозировка бромом , возникающая исключительно в связи с употреблением фармакологических препаратов. Её характерными симптомами будут аллергические кожные высыпания, воспалительные проявления на кожных покровах, нарушения в работе желудочно-кишечного тракта, депрессия и упадок сил, проблемы со сном, заторможенность, бронхит и ринит как реакция на отравляющее действие брома. Страдает нервная система, органы восприятия (зрение и слух), ухудшаются психические процессы, когнитивные (связанные с восприятием) функции.

Переизбыток брома может привести к летальному исходу, поэтому при подозрении на передозировку следует срочно перестать употреблять бромсодержащие лекарства и обратиться к врачу для их отмены или коррекции дозы.

Приём препаратов брома в
лечебных и профилактических целях

Изучение воздействия бромидов на здоровье человека и введение их во врачебную практику началось практически сразу после открытия брома – в 19 веке, так что приём препаратов брома – испытанное средство в клинической медицине.

Русский физиолог И. П. Павлов внёс значительный вклад в исследование влияния бромсодержащих соединений на нервную деятельность. Его эксперименты над собаками доказали эффективность брома при неврозах , причём назначаемые дозы бромидов должны соотноситься с типом высшей нервной деятельности (при сильном типе требуются более высокие дозы).

Бромиды как седативные препараты применяются при нервно-психических расстройствах, бессоннице, повышенной возбудимости, истерии и неврастении, судорогах , а вот для лечения эпилепсии почти перестали использоваться. Сегодня врачи в целом с осторожностью назначают бромиды в связи с медленным выведением из организма и опасностью развития бромизма – хронической интоксикации бромом . В силе остаётся такое показание к назначению бромсодержащих лекарств, как нарушение согласованности между корой головного мозга и органами, системами, что часто имеет место при язве желудка и двенадцатиперстной кишки, на раннем этапе развития гипертонии.

В числе распространённых препаратов, содержащих бром , – калия бромид, натрия бромид, «Адонис-бром», «Бромкамфора» и другие, как пероральные в форме порошков и растворов, так и внутривенные. Бромид натрия применим для электрофореза – при болезненных воспалительных процессах, при опоясывающем лишае. Дозировка бромидов предполагает приём по 0,1–1 грамму трижды в сутки.

Суточная потребность в броме

Для усиления кислотности желудочного сока и активации половой функции у мужчин, профилактики нервных расстройств врачи рекомендуют принимать 3–8 мг . Это суточная потребность в броме для здорового человека. Многие биологически активные добавки включают этот микроэлемент вместе с другими минералами. В среднем 1 мг поступает в наш организм вместе с пищей.

Содержание брома
в продуктах питания

Зная, каково содержание брома в продуктах питания, можно увеличить его поступление внутрь без употребления фармакологических препаратов. Этот микроэлемент накапливается во многих растениях, забирающих его из недр и связывающих в органические нетоксичные соединения и соли.

Особенно богаты им:

• горох,
• фасоль,
• чечевица,
• различные орехи и
• зерновые культуры (ячмень, пшеница и др.).

Из морской воды вбирают его в свой состав

• ламинарии и иные водоросли,
• морская рыба.

Из каменной соли мы можем также получить некоторое количество брома. Содержится он и в молокопродуктах, макаронных и хлебных продуктах из твёрдых сортов пшеницы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Бром - тридцать пятый элемент Периодической таблицы. Обозначение - Br от латинского «bromum». Расположен в четвертом периоде, VIIA группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 35.

Подобно хлору бром находится в природе преимущественно в виде солей калия, натрия и магния. Бромиды металлов содержатся в морской воде, в некоторых озерах и подземных рассолах.

В обычных условиях бром - красно-коричневая жидкость (рис. 1), малорастворимая в воде. При охлаждении водного раствора брома выделяются кристаллогидраты кларатного типа Br 2 ×8H 2 O. Хорошо растворим в органических растворителях (спирт, бензол, эфир, сероуглерод и т.д.).

Рис. 1. Бром. Внешний вид.

Атомная и молекулярная масса брома

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной атомной массой элемента называют отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома углерода.

Относительная атомная масса безразмерна и обозначается A r (индекс «r» — начальная буква английского слова relative, что в переводе означает «относительный»). Относительная атомная масса атомарного брома равна 79,901 а.е.м.

Массы молекул, также как массы атомов выражаются в атомных единицах массы.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Относительной молекулярной массой вещества называют отношение массы молекулы данного вещества к 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.

Молекулярной массой вещества называется масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Известно, что молекула брома двухатомна - Br 2 . Относительная молекулярная масса молекулы водорода будет равна:

M r (Br 2) = 79,901 × 2 ≈160.

Изотопы брома

Известно, что в природе бром может находиться в виде двух стабильных изотопов 79 Br (50,56%) и 81 Br (49,44%). Их массовые числа равны 79 и 81 соответственно. Ядро атома изотопа брома 79 Br содержит тридцать пять протонов и сорок четыре нейтрона, а изотопа 81 Br - столько же протонов и сорок шесть нейтронов.

Существуют искусственные нестабильные изотопы брома с массовыми числами от 67-ми до 97-ми, а также четырнадцать изомерных состояния ядер, среди которых наиболее долгоживущим является изотоп 82 Br с периодом полураспада равным 35,282 часов.

Ионы брома

На внешнем энергетическом уровне атома брома имеется восемь электронов, которые являются валентными:

1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 5 .

В результате химического взаимодействия бром либо отдает свои валентные электроны, т.е. является их донором, и превращается в положительно заряженный ион, либо принимает электроны от другого атома, т.е. является их акцептором и превращается в отрицательно заряженный ион:

Br 0 +1e → Br 1- ;

Br 0 -1e → Br 1+ ;

Br 0 -3e → Br 3+ ;

Br 0 -5e → Br 5+ ;

Br 0 -7e → Br 7+ .

Молекула и атом брома

Молекула брома состоит из двух атомов - Br 2 . Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу брома:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Был последним из галогенов, который был открыт химиками. Это событие произошло осенью 1885 года в одной из лабораторий Гейдельберского университета, которой руководил профессор Л.Гмелин. Один из студентов принес своему учителю колбу, в которой находилась какая-то жидкость бурого цвета. Этим студентом был К.Левиг, который рассказал профессору, что изучал состав одной из минеральных вод, и что он пропустил через воду хлор и раствор приобрел бурую окраску. Это вещество он выделил из раствора с использованием эфира. Это и был бром. Л.Гмелин заинтересовался работами студента и попросил его приготовить побольше данного вещества, чтобы детально изучить его свойства.
Для этой работы требовалось длительное время, а у молодого студента его как раз и не было. Пока К.Левиг получал новые порции брома, в одном из научных химических журналов была опубликована статья, автором которой являлся А.Балар, который работал препаратором в в одной из фармацевтических школ во французском городке Монпелье. Он в статье писал, что изучая с 1824 года болотную растительность, проводил различные эксперименты. И ему удалось получить вещество бурого цвета. Также он исследовал золу, полученную из морских водорослей. Когда он на золу действовал хлорной водой, то раствор разделялся на два слоя, верхний приобретал бурую окраску, а нижний -синий. Он предположил что внизу находится иод, который давал с крахмалом типичную окраску. А вот что же находилось в верхнем слое? Он думал, что образовалось соединение хлора и иода, но выделить его не удалось.Он выдвинул гипотезу, что это есть новый неизвестный химический элемент.

А.Балар выделил жидкость красно-бурого цвета, точно такую же, как и К. Левиг. Балар решил назвать его мурид, что в переводе с латинского значит "рассол". Друзья посоветовали ему отправить статью, точнее, отчет в Парижскую академию наук. Отчет был назван «Мемуар об особом веществе, содержащемся в морской воде». В работе было вынесено предположение, что это вещество похоже на галогены хлор и иод. В академии была создана специальная комиссия, которая проверила на самом ли деле получен новый химический элемент. Члены комиссии подтвердили, что это так и есть на самом деле. Но только они предложили назвать данный химический элемент "бром", что в переводе означает зловонный, из-за неприятного запаха жидкости.

БРОМ (Bromum, Br) – элемент 17 (VIIa) группы периодической системы, атомный номер 35, относительная атомная масса 79,904. Природный бром состоит из двух стабильных изотопов: 79 Br (50,69 ат.%) и 81 Br (49,31 ат.%), а всего известно 28 изотопов с массовыми числами от 67 до 94. В химических соединениях бром проявляет степени окисления от –1 до +7, в природе встречается исключительно в степени окисления –1.

История открытия.

Вплотную к открытию брома практически одновременно подошли сразу трое ученых, но официально признанным первооткрывателем суждено было стать только одному из них.В 1825 молодой французский химик Антуан Жером Балар (Antoine-Jérôme Balard), работавший препаратором в Фармакологической школе при университете небольшого южного городка Монпелье, приступил к своим первым самостоятельным научным исследованиям. С древнейших времен Монпелье был знаменит своими соляными промыслами. Для добычи соли на берегу моря вырывали бассейны и заполняли их морской водой. После того, как под действием солнечных лучей вода испарялась, выпавшие кристаллы соли вычерпывали, а оставшийся маточный раствор (рапу) возвращали обратно в море.

Руководитель Балара, профессор Жозеф Англада (Joseph Anglada), поручил ему изучить химический состав сливаемого рассола и прибрежных морских водорослей. Действуя на рапу различными реактивами, Болар заметил, что при пропускании через нее хлора раствор приобретает интенсивный желтый цвет. Аналогично окрашивал хлор и щелочной экстракт золы водорослей. Вначале Балар предположил, что наблюдаемая окраска вызвана присутствием в исследуемых образцах иода, который, реагируя с хлором, и образует неизвестное вещество. Для начала он экстрагировал его последовательно эфиром и водным гидроксидом калия. Обработав полученный щелочной раствор пиролюзитом (MnO 2) в сернокислой среде, Балар выделил неприятно пахнущую красно-бурую жидкость и попробовал разделить ее на составные части. Когда все попытки не принесли результата, стало ясно, что это новый элемент. Определив плотность и температуру кипения жидкости, а также изучив ее важнейшие химические свойства, 30 ноября 1825 Балар отправил доклад о своих опытах в Парижскую академию наук. В нем, в частности, для нового элемента было предложено название «мурид» (от латинского слова «muria» – рассол).

Для проверки сообщения была назначена комиссия из трех химиков: Луи Вокелена (Louis Nicolas Vauquelin), Луи Тенара (Louis Jacques Thénard) и Жозефа Гей-Люссака . Повторив описанные эксперименты, они подтвердили выводы Балара, но название «мурид» признали неудачным, т.к. что соляная кислота называлась тогда acidum muriaticum – муриевой (от гипотетического элемента мурия), а ее соли – муриатами и употребление столь похожих названий «мурид» и «мурий» могло вызвать недоразумения. Согласно рекомендации номенклатурного комитета при академии наук новый элемент было предложено назвать бромом от греческого brwmoV – зловонный. В России название «бром» утвердилось не сразу, в течение долгого времени для элемента № 35 использовались названия «вром», «мурид», и «вромид».

Позднее выяснилось, что впервые элементарный бром получил не Балар а студент известного немецкого химика Леопольда Гмелина Карл Левиг (Carl Jacob Löwig, Leopold Gmelin), который в 1825 в Гейдельбергском университете выделил его из воды источника в Крейцнахе. Пока он приготовлял большее количество препарата для исследования, появилось сообщение Балара.

Вплотную к открытию брома подошел и знаменитый немецкий химик Юстус Любих, точно так же, как и Балар, принявший его за соединение хлора и иода.

Можно сказать, что открытие брома лежало на поверхности, и французский химик Шарль Жерар (Charles Frédéric Gerhardt) сказал даже, что «Не Балар открыл бром, а бром открыл Балара».

В природе бром почти всегда встречается вместе с хлором в виде изоморфной примеси в природных хлоридах (до 3% в сильвине KCl и карналлите KCl·MgCl 2 ·6H 2 O). Собственные минералы брома: бромаргирит AgBr, бромсильвинит KMgBr 3 ·6H 2 O и эмболит Ag(Br, Cl) – встречаются редко и промышленного значения не имеют. Они были открыты гораздо позже элементарного брома (бромаргирит – в Мексике, в 1841). Кларк (среднее содержание в земной коре) брома в земной коре составляет 2,1·10 –4 %.

Большое количество брома содержится в гидросфере Земли (около 3/4 от имеющегося в земной коре): в океанах (6,6·10 –3 %), соляных озерах, подземных рассолах и грунтовых водах. Наибольшая концентрация растворенных бромидов – около 6 мг/л – отмечена в воде Мертвого моря, а общее количество брома в нем оценивается в 1 млрд. тонн. Вместе с брызгами соленой воды соединения брома попадают в атмосферу.

Бром есть и в живых организмах. Содержание брома в живой фитомассе составляет 1,6·10 –4 %. В человеческом теле средняя концентрация брома составляет около 3,7 мг/кг, большая часть его сосредоточена в мозге, печени, крови и почках. Среди неорганических анионов, входящих в состав крови бромид-ион занимает пятое место по количеству после хлорида, гидрокарбоната, фосфата и сульфата; его концентрация в плазме крови находится в пределах 20–150 мкмоль/л. Некоторые животные, грибы и растения (прежде всего бобовые), способны накапливать бром, особенно много его в морских рыбах и водорослях.

Получение брома.

Промышленное производство брома началось в 1865 на базе Страссфуртского соляного месторождения в Германии, двумя годами позже бром стали добывать в США, в штате Вирджиния. В 1924 на борту судна «Этила» была продемонстрирована возможность добычи брома из морской воды, а в 1934 организовано промышленное производство, основанное на этом методе. В России первый бромный завод был построен в 1917 на соляном озере Сакское.Все промышленные способы получения брома из соляных растворов основаны на его вытеснении хлором из бромидов:

MgBr 2 + Cl 2 = MgCl 2 + Br 2

При получении брома методом выдувания исходное сырье (рапу соляных озер, попутные воды нефтяных скважин, морскую воду) подкисляют серной кислотой до pH» 3,5 и обрабатывают избыточным количеством хлора. Затем рассол, содержащий растворенный бром, подают в верхнюю часть колонны, заполненной небольшими керамическими кольцами. Раствор стекает по кольцам, а навстречу ему продувают мощную струю воздуха, при этом бром переходит в газовую фазу. Бромовоздушную смесь пропускают через раствор карбоната натрия:

Для выделения брома из полученной смеси бромида и бромата натрия, ее подкисляют серной кислотой:

5NaBr + NaBrO 3 + 3H 2 SO 4 = 3Na 2 SO 4 + 3Br 2 + 3H 2 O

Другие предложенные способы извлечения брома из хлорированного рассола: экстракция углеводородами или адсорбция ионообменными смолами – не получили широкого распространения.

Часть используемых в промышленности растворов бромидов (в США до 35%) отправляют на повторную переработку с целью получения дополнительных количеств брома.

Мировое производство брома (по данным на 2003) составило около 550 тыс. тонн в год, большая часть его производится в США (39,4%), Израиле (37,6%), и Китае (7,7%).

В лаборатории бром можно получить взаимодействием бромидов с подходящим окислителем, например перманганатом калия или диоксидом марганца, в кислой среде.

MnO 2 + 2H 2 SO 4 + 2NaBr = Br 2 + MnSO 4 + Na 2 SO 4

Выделившийся бром отделяют экстракцией неполярными растворителями или перегонкой с водяным паром.

Простое вещество.

Бром – единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Элементный бром представляет собой тяжелую красно-бурую жидкость с неприятным запахом (плотность при 20° C – 3,1 г/см 3 , температура кипения +59,82° C), пары брома имеют желто-бурый цвет. При температуре –7,25° C бром затвердевает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском.В твердом, жидком и газообразном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул Br 2 , заметная диссоциация на атомы начинается только при 800° C, диссоциация происходит и под действием света. Элементный бром является сильным окислителем, он непосредственно реагирует почти со всеми неметаллами (за исключением инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами, эти реакции зачастую сопровождаются воспламенением (например, с фосфором, сурьмой, оловом):

2S + Br 2 = S 2 Br 2

2P + 3Br 2 = 2PBr 3 ; PBr 3 + Br 2 = 2PBr 5

2Al + 3Br 2 = 2AlBr 3

Ni + Br 2 = NiBr 2

Многие металлы медленно реагируют с безводным бромом из-за образования на их поверхности пленки бромида, нерастворимого в броме. Из металлов наиболее устойчивы к действию брома (даже при повышенных температурах и в присутствии влаги) серебро, свинец, платина и тантал. Золото, в отличие от платины, легко реагирует с ним, образуя AuBr 3 .

В водной среде бром окисляет нитриты до нитратов, аммиак до азота, иодиды до свободного иода, серу и сульфиты до серной кислоты:

3Br 2 + S + 4H 2 O = 6HBr + H 2 SO 4

Бром умеренно растворим в воде (3,58 г в 100 г при 20° C), при охлаждении этого раствора до 6° C из него выпадают гранатово-красные кристаллы клатратного гидрата брома состава 6Br 2 ·46H 2 O. Растворимость брома существенно возрастает при добавлении бромидов за счет образования прочных комплексных соединений:

KBr + Br 2 = KBr 3

В водном растворе брома («бромной воде») существует равновесие между молекулярным бромом, бромид-ионом и оксокислотами брома:

Br 2 + H 2 O = HBr + HBrO

В насыщенном растворе бром диссоциирован на 0,85%, в 0,001-молярном – на 17%.

При хранении бромной воды на свету она постепенно разлагается с выделением кислорода из-за фотолиза бромноватистой кислоты:

При взаимодействии брома с растворами щелочей образуются соответствующие бромиды и гипобромиты (на холоду) или броматы:

Br 2 + 2NaOH = NaBr + NaBrO + H 2 O (при t < 0° C)

3Br 2 + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO 3 + 3H 2 O

Вследствие высокой химической активности брома, для его транспортировки используются цистерны с внутренней свинцовой или никелевой обкладкой. Малые объемы брома хранят в стеклянной посуде.

Соединения брома.

Известны химические соединения брома, в которых он может проявлять степени окисления –1, 0, +1, +3, +5 и +7. Наибольший практический интерес представляют вещества, содержащие бром в степени окисления –1, к ним относятся бромоводород, а также неорганические и органические бромиды. Соединения брома в положительных степенях окисления представлены, в основном, кислородными кислотами брома и их солями; все они являются сильными окислителями.Бромоводород HBr , представляет собой ядовитый (ПДК = 2 мг/м 3) бесцветный газ с резким запахом, дымящий на воздухе из-за взаимодействия с парами воды. При охлаждении до –67° C бромоводород переходит в жидкое состояние. HBr хорошо растворим в воде: при 0° C в одном объеме воды растворяется 612 объемов бромоводорода, в растворе HBr диссоциирует на ионы:

HBr + H 2 O = H 3 O + + Br –

Водный раствор HBr называется бромоводородной кислотой, она относится к числу сильных кислот (pK a = –9,5). В HBr бром имеет степень окисления –1 и поэтому бромоводородная кислота проявляет восстановительные свойства, она окисляется концентрированной серной кислотой и кислородом воздуха (на свету):

4HBr + O 2 = 2Br 2 + 2H 2 O

При взаимодействии с металлами, а также с оксидами и гидроксидами металлов бромоводородная кислота образует соли – бромиды :

HBr + KOH = KBr + H 2 O

В промышленности бромоводород получают прямым синтезом из элементов в присутствии катализатора (платины или активированного угля) H 2 + Br 2 = 2HBr и, в качестве побочного продукта, при бромировании органических соединений:

В лаборатории HBr может быть получен при действии концентрированной фосфорной кислоты на бромиды щелочных металлов при нагревании:

NaBr + H 3 PO 4 = NaH 2 PO 4 + HBr

Удобным лабораторным методом синтеза HBr является также взаимодействие брома с бензолом или декалином в присутствии железа:

C 10 H 18 + Br 2 = C 10 H 17 Br + HBr

Бромоводород применяется для получения бромидов и некоторых органических соединений брома.

Бромид калия KBr – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде (65 г в 100 г воды при 20° C), t пл = 730° C. Бромид калия применяется при изготовлении фотоэмульсий и в качестве противовуалирующего вещества в фотографии. KBr хорошо пропускает инфракрасные лучи и поэтому служит материалом для изготовления линз для ИК-спектроскопии.

Бромид лития LiBr , представляет собой бесцветное гигроскопичное вещество (t пл = 552° C), хорошо растворимое в воде (63,9% при 20° C). Известен кристаллогидрат LiBr·2H 2 O. Бромид лития получают при взаимодействии водных растворов карбоната лития и бромоводородной кислоты:

Бромид лития применяют при лечении психических заболеваний и хронического алкоголизма. Из-за высокой гигроскопичности LiBr используется как осушающее вещество в системах кондиционирования воздуха и для обезвоживания минеральных масел.

Бромноватистая кислота HOBr относится к слабым кислотам, она существует лишь в разбавленных водных растворах, которые получают взаимодействием брома с с

Открытие брома произошло в первой трети XIX столетия, независимо друг от друга немецкий химик Карл Якоб Лёвих в 1825 году, а француз Антуан Жером Балар - в 1826 представили миру новый химический элемент. Интересный факт - изначально Балар назвал свой элемент муридом (от латинского muria - рассол), потому что открытие своё сделал, изучая средиземноморские соляные промыслы.

Бром (от древне-греческого βρῶμος , в дословном переводе «вонючий», «зловоние», «вонючка») является элементом главной подгруппы VII группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева (в новой классификации - элементом 17-й группы). Бром - галоген, химически активный неметалл, с атомным номером 35 и молекулярной массой 79,904. Для обозначения применяется символ Br (от латинского Bromum ).

Нахождение брома в природе

Бром - широко распространённый химический элемент, во внешней среде встречается практически везде. Особенно много брома находится в солёной воде - морей и озёр, там он имеется в виде бромида калия, бромида натрия и бромида магния. Наибольшее количество брома образуется при испарении морской воды, есть он и в некоторых горных породах, а также в растениях.

В организме человека находятся до 300 мг брома, в основном в щитовидной железе, так же бром содержит кровь, почки и гипофиз, мышцы и костная ткань.

Физические и химические свойства брома

Бром обычно представляет собой едкую тяжёлую жидкость, имеет красно-бурый цвет и резкий, очень неприятный (зловонный) запах. Является единственным из неметаллов, при комнатной температуре находящийся в жидком состоянии.

Бром (а также - пары брома)- токсичное и ядовитое вещество, при работе с ним необходимо применять средства химической защиты, потому что при попадании на кожу и слизистые человека бром образует ожоги.

Состав природного брома - два стабильных изотопа (79 Br и 81 Br), молекула брома состоит из двух атомов и имеет химическую формулу Br 2.

Суточная потребность организма в броме

Потребность здорового организма в броме - не более 0,8-1 г.

Наряду с имеющимся в организме, бром человек получает с пищевыми продуктами. Основными поставщиками брома являются орехи ( , ), бобовые ( , и ), а и макаронные изделия из , молочные продукты, водоросли и практически все виды морской рыбы.

Опасность и вред брома

Элементарный бром - сильнодействующий яд, принимать внутрь его категорически запрещено. Пары брома могут вызвать отёк лёгких, особенно у тех, кто склонен к аллергическим реакциям или имеет заболевания лёгких и дыхательных путей (очень опасны пары брома для астматиков).

Признаки избытка брома

Переизбыток данного вещества обычно бывает при передозировке препаратов брома, для людей категорически нежелательна, потому что может представлять реальную опасность для здоровья. Основные признаки избытка брома в организме - воспаления и высыпания на коже, сбои в работе пищеварительной системы, общая вялость и подавленность, постоянные бронхиты и риниты, не связанные с простудами и вирусами.

Признаки нехватки брома

Нехватка в организме брома проявляется бессонницей, замедлением роста у детей и подростков, понижением уровня гемоглобина в крови, но, не всегда эти симптому связывают именно с недостаточным количеством брома, поэтому для подтверждения подозрений, нужно посетить доктора и сдать необходимые анализы. Часто из-за нехватки брома повышается риск самопроизвольного прерывания беременности (выкидыш на разных сроках, вплоть до третьего триместра).

Полезные свойства брома и его влияние на организм

Бром (в виде бромидов) применяется при различных заболеваниях, основное его действие - седативное, поэтому препараты брома часто назначаются при нервных расстройствах и нарушениях сна. Соли брома являются эффективным средством для лечения заболеваний, вызывающих судороги (особенно эпилепсии), а также нарушений деятельности сердечно-сосудистой системы и некоторых желудочно-кишечных недугов (язвы желудка и двенадцатиперстной кишки).

Усвояемость брома

Усвояемость брома замедляют , алюминий, и , поэтому принимать препараты, содержащие соли брома нужно только после консультации с врачом.

Вопреки ничем не подтверждённым слухам (больше похожим на анекдоты), бром не оказывает угнетающего воздействия на половое влечение и потенцию мужчин. Якобы бром в виде белого порошка добавляют в еду молодым бойцам в армии, а также пациентам мужского пола в псих-диспансерах и заключённым в тюрьмах и колониях. Этому нет ни одного научного подтверждения, а слухи можно объяснить способностью брома (его препаратов) оказывать успокаивающее воздействие.

По некоторым источникам, бром способствует активизации половой функции у мужчин и увеличению как объёма эякулянта, так и количества сперматозоидов, в нём содержащихся.

Применение брома в жизни

Бром применяется не только в медицине (бромид калия и бромид натрия), но и в других областях, например в фотографии, нефтедобыче, в производстве моторного топлива. Бром используется при изготовлении боевых отравляющих веществ, что ещё раз подчёркивает необходимость осторожного обращения с данным элементом.