Bróm - biológia

brómu [broːm] (grécky βρῶμος brômos „Stench“) je chemický prvok so symbolom Br a atómovým číslom 35. V periodickej tabuľke sa nachádza v 7. hlavnej skupine, a preto patrí k halogénom spolu s fluórom, chlórom, jódom a astatínom. Elementárny bróm je za normálnych podmienok (teplota = 0 ° C a tlak = 1 atm) prítomný vo forme dvojatómovej molekuly Br2 v tekutej forme. Bróm a ortuť sú jediné známe prvky, ktoré sú za normálnych podmienok tekuté.

V prírode sa bróm nevyskytuje v elementárnej forme, iba v rôznych zlúčeninách. Najdôležitejšie zlúčeniny sú bromidy, v ktorých sa bróm vyskytuje vo forme Br - aniónu. Najznámejšie bromidy sú bromid sodný a bromid draselný. Bromidy sú súčasťou morskej vody a majú množstvo biologických funkcií.

objav

Bróm tvorí

Bróm prvýkrát chemicky vyrobil v roku 1826 francúzsky chemik Antoine-Jérôme Balard z morských rias zo slanísk neďaleko Montpellier. Priemyselná výroba sa začala v roku 1860. Pre svoju prenikavú vôňu navrhol Joseph Louis Gay-Lussac názov „bróm“ (grécky „kozí smrad zo zvierat“ [10]).

Dva roky pred Balardom nemecký chemik Justus von Liebig v roku 1824 nevedome produkoval elementárny bróm. Bol poverený analýzou soľných roztokov v Salzhausene [11], pretože mesto plánovalo kúpele. [12] Pri skúmaní tejto soľanky našiel Liebig novú látku, ktorú interpretoval ako chlorid jódny. O 13 rokov neskôr pripustil, že jeho analýza z nedbalosti ho obrala o objav nového prvku. Liebig napísal: „Poznám chemika, ktorý, keď bol v Kreuznachu, skúmal materské lúhy soľných závodov.“ Ďalej popísal svoju nehodu a na záver uviedol slová: „Odvtedy nenavrhuje žiadne ďalšie teórie, ak neboli podporené a potvrdené nepochybnými experimentmi; a môžem oznámiť, že s tým neurobil zle. “[13] [14]

Výskyt

Bróm sa vyskytuje vo forme bromidov, solí kyseliny bromovodíkovej. Pokiaľ ide o množstvo, najväčšie ložiská sa nachádzajú ako rozpustené bromidy v morskej vode. Prírodné soľné usadeniny (kamenné a potašové soli) tiež obsahujú malé množstvo bromidu draselného a bromičnanu draselného.

Extrakcia a prezentácia

Priemyselná výroba elementárneho brómu sa uskutočňuje oxidáciou bromidových roztokov chlórom.

Ako zdroje bromidu sa používa soľanka a veľmi slaná voda z veľkých hĺbok, ako aj slané jazerá a príležitostne aj morská voda. [15] Extrakcia zo zvyškových výluhov z extraktu potaše už nie je ekonomická. Od roku 1961 sa množstvo vyťaženého brómu ročne viac ako päťnásobne zvýšilo z približne 100 000 ton na viac ako pol milióna ton. Najväčšími producentmi brómu sú USA, Čína, Izrael a Jordánsko. [16]

V laboratóriu sa môže bróm vyrábať reakciou bromidu sodného s kyselinou sírovou a oxidom manganičitým v teple. Bróm sa oddelí destiláciou.

charakteristiky

Fyzikálne vlastnosti

Hustota brómu je 3,12 g/cm3. Ťažká červenohnedá kvapalina vytvára výpary, ktoré vonia po chlóre a sú toxickejšie ako chlór. Tuhý bróm je tmavý; pri ďalšom ochladzovaní sa zosvetľuje. Je mierne rozpustný vo vode a veľmi dobre rozpustný v organických rozpúšťadlách, ako sú alkoholy, sírouhlík alebo tetrachlórmetán. Bróm rozpustený vo vode pomaly reaguje s medziproduktom tvorby kyseliny bromovodíkovej (HBrO) a uvoľňovaním kyslíka za vzniku bromovodíka (HBr). Kineticky inhibovaná reakcia je urýchľovaná (slnečným) svetlom, takže brómová voda sa skladuje v hnedých, menej priesvitných fľašiach.

Chemické vlastnosti

Bróm sa chová chemicky ako ľahší chlór, ale v plynnom stave reaguje menej energicky. Vlhkosť výrazne zvyšuje reaktivitu brómu. Na rozdiel od chlóru reaguje s vodíkom iba pri vyšších teplotách za vzniku bromovodíka (bezfarebný plyn).

Reaguje exotermicky s mnohými kovmi (napríklad hliníkom) za vzniku príslušného bromidu. Iba tantal a platina sú odolné voči vlhkému brómu. [17]

použitie

  • Chemické leštenie arzenidu gália (ako roztok v metanole)
  • Množte brómované bifenyly alebo difenylétery ako spomaľovače horenia pre dosky plošných spojov. V roku 2000 sa 38% brómu použilo na výrobu brómovaných retardérov horenia. [18]
  • Metylbromid ako pesticíd
  • Dezinfekčný prostriedok (jemnejší ako chlór)
  • vo forme bromidov, napríklad bromidu draselného, ​​ako liečiva (narkotické, sedatívne a lieky na spanie; liečba epilepsie rezistentnej na liečbu generalizovanými tonicko-klonickými záchvatmi, predtým veľmi populárna - dnes už zastaraná). V roku 1928 bol v Spojených štátoch vydaný jeden z piatich receptov na lieky obsahujúce bróm. [19]
  • Fotopriemysel (bromid strieborný ako súčasť suspenzie citlivej na svetlo)
  • Alkalické bromníky ako bieliace činidlá
  • v laboratóriu ako indikátor (nenasýtené zlúčeniny uhlíka odfarbujú brómovú vodu, t. j. prídavok brómu)
  • Bromáty ako oxidačné činidlá
  • Guma obsahujúca bróm na výrobu „vzduchotesných“ pneumatík
  • Slzný plyn, napr. B. vo forme monobrómacetónu
  • v prostriedkoch ochrany pred nervovým činidlom soman u amerických vojakov vo vojne v Iraku
  • Predtým vo forme alkylbromidov ako Zachytávač na odstraňovanie olova z valcov pri použití olovnatého benzínu

dôkaz

Bromidové ióny je možné kvalitatívne zistiť pomocou chlórovanej vody a hexánu.

Rovnako ako v prípade iných detekčných reakcií na halogenidy, je možné aj na mokro-chemickú detekciu bromidových iónov použiť zlú rozpustnosť bromidovej soli striebornej. To isté platí pre objemové stanovenie halogenidov titráciou.

Iónová chromatografia sa používa na stopové stanovenie a špeciáciu bromidu a bromičnanu. V polarografii bromičnan vykazuje katodický krok pri -1,78 V (oproti SCE v 0,1 mol/l KCl), pri ktorom sa redukuje na bromid. Stopy bromičnanu je možné zaznamenať aj pomocou diferenciálnej pulznej polarografie.

bezpečnostné inštrukcie

Elementárny bróm je veľmi toxický a vysoko korozívny, kontakt s pokožkou vedie k chemickým popáleninám, ktoré sa ťažko liečia. Vdýchnuté pary brómu vedú k dýchavičnosti, zápalu pľúc a pľúcnym edémom. Bróm je tiež toxický pre vodné organizmy.

Pri laboratórnej práci s brómom sa zvyčajne poskytuje trojpercentný roztok tiosíranu sodného, ​​pretože dokáže veľmi dobre viazať rozliaty bróm alebo bromovodík. Vytvára sa tu bromid sodný, elementárna síra a kyselina sírová. Výsledná kyselina môže štiepiť ďalší tiosíran na síru a oxid siričitý:

Bróm sa skladuje v nádobách zo skla, olova, monelu alebo niklu. Existujú aj špeciálne brómové fľaše vyrobené výhradne z PTFE (teflón). PTFE je jediný plast, ktorý nie je napadnutý brómom.

odkazy

Bróm tvorí zlúčeniny v rôznych oxidačných stavoch od −1 do +7. Najstabilnejší a najbežnejší oxidačný stav je −1, vyššie sa tvoria iba v zlúčeninách s elektronegatívnejšími prvkami kyslík, fluór a chlór. Nepárne oxidačné stavy +1, +3, +5 a +7 sú stabilnejšie ako párne.

Bromovodík a bromidy

Anorganické zlúčeniny, v ktorých je bróm v oxidačnom stave -1, a teda ako anión, sa nazývajú bromidy. Tieto sú odvodené od plynnej vodíkovej zlúčeniny, bromovodíka (HBr). Toto je silná kyselina a ľahko uvoľňuje protón vo vodných roztokoch. Bromidy sú všeobecne ľahko rozpustné vo vode, výnimkou sú bromid strieborný, bromid ortuťnatý a bromid olovnatý.

Bromidy alkalických kovov, najmä bromidu sodného, ​​sú obzvlášť dobre známe. Bromid draselný sa tiež používa vo veľkých množstvách, hlavne ako hnojivo a na získanie ďalších zlúčenín draslíka.

Oxidy brómu

Je známe veľké množstvo zlúčenín brómu a kyslíka. Sú založené na všeobecných vzorcoch BrOx (x = 1–4) a Br2Ox (x = 1–7). Dva z oxidov brómu, oxid dibrómanitý (Br203) a dibrómpentaoxid (Br205), môžu byť izolované ako tuhé látky. [20]

Brómové kyseliny

Okrem oxidov brómu tvoria bróm a kyslík tiež niekoľko kyselín, v ktorých je atóm brómu obklopený jedným až štyrmi atómami kyslíka. Jedná sa o kyselinu bromovodíkovú, kyselinu brómovú, kyselinu brómovú a kyselinu bromovodíkovú. Ako čistá látka sú nestabilné a sú známe iba vo vodných roztokoch alebo vo forme svojich solí.

Interhalogénové zlúčeniny

Bróm tvorí množstvo interhalogénových zlúčenín hlavne s fluórom a v niektorých prípadoch s inými halogénmi. Brómfluoridy, ako je fluórbróm a bromovodík, majú silný oxidačný a fluoračný účinok. Zatiaľ čo je bróm elektropozitívnejším prvkom v zlúčeninách fluór-bróm a chlór-bróm v oxidačných stupňoch +1 v brómchloride na +5 v pentafluoride brómovom, je to elektronegatívnejšia zložka v zlúčeninách s jódom. S týmto prvkom sú známe zlúčeniny jódbromid a jodotribromid.

Organické zlúčeniny brómu

Rôzne organické zlúčeniny brómu (tiež Organobromínové zlúčeniny) sa vyrába synteticky. Brómalkány, brómalkény a brómaromáty sú dôležité. Používajú sa okrem iného ako rozpúšťadlá, chladivá, hydraulické oleje, pesticídy, retardéry horenia alebo liečivá.

Medzi organobromínové zlúčeniny tiež patria polybrómované dibenzodioxíny a dibenzofurány.