염을 형성하는 것, 파트 4 브롬

할로겐 계열의 또 다른 원소는 브롬입니다. 그것은 염소와 요오드 사이의 위치를 ​​차지하며(함께 할로겐 하위 패밀리를 형성함) 그 속성은 그룹의 상단과 하단에 있는 이웃에 비해 평균입니다. 그러나 이것이 흥미롭지 않은 요소라고 생각하는 사람은 착각할 것이다.

예를 들어 브롬은 비금속 중에서 유일한 액체이며 그 색상도 원소 세계에서 고유합니다. 그러나 가장 중요한 것은 집에서 흥미로운 실험을 할 수 있다는 것입니다.

- 여기에서 뭔가 나쁜 냄새가 나요! -

...... 프랑스 화학자가 외쳤다. 조셉 게이뤼삭1826년 여름, 프랑스 학술원을 대신하여 그는 새로운 원소 발견에 대한 보고서를 확인했습니다. 저자는 더 널리 알려지지 않았습니다. 앙투안 발라. 23년 전, 이 XNUMX세 약사는 해수에서 암염의 결정화(프랑스 지중해 연안과 같은 따뜻한 기후에서 소금을 만드는 데 사용되는 방법)에서 남은 양조 용액에서 요오드를 만들 가능성을 탐구했습니다. 염소가 용액을 통해 거품을 일으켜 소금에서 요오드를 대체했습니다. 그는 요소를 받았지만 다른 것을 발견했습니다. 강한 냄새가 나는 황색 액체 필름입니다. 그는 그것을 분리했다가 병합했습니다. 잔류물은 알려진 물질과 달리 암갈색 액체로 밝혀졌습니다. Balar의 테스트 결과 이것이 새로운 요소임을 보여주었습니다. 따라서 그는 프랑스 아카데미에 보고서를 보내고 그 평결을 기다렸다. Balar의 발견이 확인된 후 원소 이름이 제안되었습니다. 브롬, 그리스어 bromos에서 파생, 즉. 악취, 브롬 냄새가 좋지 않기 때문에 (1).

경고! 나쁜 냄새는 브롬의 유일한 단점이 아닙니다. 이 원소는 고급 할로겐만큼 해롭고 일단 피부에 닿으면 치유하기 어려운 상처를 남깁니다. 따라서 어떤 경우에도 순수한 형태의 브롬을 얻고 용액의 냄새를 흡입하지 마십시오.

해수 요소

바닷물에는 지구상에 존재하는 거의 모든 브롬이 포함되어 있습니다. 염소에 노출되면 물을 부는 데 사용되는 공기와 함께 휘발되는 브롬이 방출됩니다. 리시버에서 브롬은 응축된 다음 증류로 정제됩니다. 경쟁이 저렴하고 반응성이 적기 때문에 브롬은 필요할 때만 사용됩니다. 사진의 브롬화은, 유연 휘발유 첨가제 및 할론 소화제와 같은 많은 용도가 사라졌습니다. 브롬은 브롬-아연 배터리의 구성 성분이며 그 화합물은 의약품, 염료, 플라스틱의 인화성을 줄이기 위한 첨가제 및 식물 보호 제품으로 사용됩니다.

화학적으로 브롬은 다른 할로겐과 다르지 않습니다. 브롬은 강한 브롬화 수소산 HBr, 브롬 음이온과의 염 및 일부 산소 산과 그 염을 형성합니다.

브롬 분석가

브롬화물 음이온의 특징적인 반응은 염화물에 대해 수행된 실험과 유사합니다. 질산은 AgNO 용액을 첨가한 후₃ 난용성 AgBr 침전물이 침전되어 광화학 분해로 인해 빛이 어두워집니다. 침전물은 황색을 띠며(흰색 AgCl 및 노란색 AgI와 대조적으로) NH 암모니아 용액을 첨가하면 잘 녹지 않습니다._3aq (이러한 조건에서 용해도가 높은 AgCl과 구별됨) (2). 

2. 할로겐화은의 색상 비교 - 아래에서 빛에 노출된 후 쇠퇴하는 것을 볼 수 있습니다.

브롬화물을 검출하는 가장 쉬운 방법은 브롬화물을 산화시켜 유리 브롬의 존재를 확인하는 것입니다. 테스트를 위해서는 브롬화 칼륨 KBr, 과망간산 칼륨 KMnO가 필요합니다.₄, 황산 용액(VI) H₂SO₄ 및 유기 용매(예를 들어, 페인트 희석제). 소량의 KBr 및 KMnO 용액을 시험관에 붓습니다.₄그런 다음 산 몇 방울. 내용물은 즉시 황색을 띤다(원래는 과망간산칼륨을 첨가하여 보라색이었다).

2KM노₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6천.₂SO₄ +5BR₂ + 8H₂서빙 추가 정보

3. 수성층(하단)에서 추출된 브롬은 유기용매층(상단)을 적갈색으로 물들인다.

용제를 넣고 바이알을 흔들어 내용물을 혼합합니다. 벗겨내고 나면 유기층이 적갈색을 띠는 것을 볼 수 있습니다. 브롬은 비극성 액체에서 더 잘 용해되며 물에서 용매로 이동합니다. 관찰된 현상 추출 (3). 

집에서 브롬수

브롬수 공업적으로 브롬을 물에 용해시켜 얻은 수용액(물 3,6g당 브롬 약 100g). 약한 산화제로 사용되며 유기 화합물의 불포화 특성을 감지하는 시약입니다. 그러나 유리 브롬은 위험한 물질이며, 그 외에도 브롬수는 불안정하다(브롬이 용액에서 증발하여 물과 반응함). 따라서 약간의 해결 방법을 얻고 즉시 실험에 사용하는 것이 가장 좋습니다.

브롬화물을 검출하는 첫 번째 방법인 자유 브롬 형성으로 이어지는 산화를 이미 배웠습니다. 이번에는 플라스크의 브롬화 칼륨 용액 KBr에 H 몇 방울을 추가합니다.₂SO₄ 및 과산화수소의 일부(3% H₂O₂ 소독제로 사용). 잠시 후 혼합물이 노랗게 변합니다.

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ →Q₂SO₄ + 브₂ + 2H₂O

이렇게 얻은 브롬수는 오염되었지만 X가 유일한 관심사입니다.₂O₂. 따라서 이산화망간(MnO)으로 제거해야 한다.₂과도한 과산화수소를 분해합니다. 화합물을 얻는 가장 쉬운 방법은 일회용 셀(R03, R06으로 지정됨)에서 아연 컵을 채우는 어두운 덩어리 형태입니다. 플라스크에 덩어리를 조금 넣고 반응 후 상층액을 따라내면 시약이 준비됩니다.

또 다른 방법은 KBr 수용액의 전기분해이다. 상대적으로 순수한 브롬 용액을 얻으려면 다이어프램 전해조를 구축해야 합니다. 비이커를 적절한 카드보드 조각으로 나누기만 하면 됩니다(이렇게 하면 전극에서 반응 생성물의 혼합을 줄일 수 있습니다). 위에서 언급한 일회용 셀(3)에서 가져온 흑연 스틱을 양극으로 사용하고 일반 못을 음극으로 사용합니다. 전원은 4,5V 코인셀 배터리로 비이커에 KBr용액을 붓고 전선이 부착된 전극을 삽입한 후 전선에 배터리를 연결한다. 양극 근처에서 용액이 노란색으로 변하고(이것은 브롬수입니다) 음극에서 수소 기포가 형성됩니다(4). 유리 위에서 강한 브롬 냄새가 난다. 주사기나 피펫으로 용액을 채웁니다.

4. 왼쪽의 수제 다이어프램 셀과 브롬수 생산의 동일한 셀(오른쪽). 시약은 양극 주위에 축적됩니다. 음극에 수소 기포가 보입니다.

브롬수는 밀폐된 용기에 담아 차광되고 서늘한 곳에 잠시 보관할 수 있지만 바로 드시는 것이 좋습니다. 주기의 두 번째 섹션의 레시피에 따라 전분 요오드 종이를 만들었다면 종이에 브롬수 한 방울을 떨어뜨립니다. 무료 요오드의 형성을 알리는 어두운 점이 즉시 나타납니다.

2KI + 번호₂ → 나₂ + KVg

더 강한 산화제()로 브롬화물을 대체하여 바닷물에서 브롬을 얻는 것처럼 브롬은 요오드화물보다 약한 요오드를 대체합니다(물론 염소도 요오드를 대체합니다).

전분 요오드 종이가 없으면 시험관에 요오드화 칼륨 용액을 붓고 브롬수 몇 방울을 추가합니다. 용액이 어두워지고 전분 지시약(물에 감자 가루 현탁액)을 첨가하면 진한 파란색으로 변합니다. 결과는 유리 요오드의 출현을 나타냅니다.5). 

5. 브롬 검출. 위-전분 요오드 종이, 아래-전분 지시약이있는 요오드화 칼륨 용액 (왼쪽-반응 시약, 오른쪽-용액 혼합 결과).

두 가지 주방 실험.

브롬수에 대한 많은 실험 중에서 부엌에서 시약이 필요한 두 가지를 제안합니다. 먼저 유채기름 한 병을 꺼내고,

7. 브롬수와 식물성 기름의 반응. 오일의 최상층(왼쪽)이 보이고 반응 전 브롬으로 얼룩진 물의 하단층(왼쪽)이 보입니다. 반응 후(오른쪽), 수성층이 변색되었습니다.

해바라기 또는 올리브 오일. 소량의 식물성 기름을 브롬수와 함께 시험관에 붓고 시약이 잘 섞이도록 내용물을 흔든다. 불안정한 에멀젼이 분해됨에 따라 오일은 상단(물보다 밀도가 낮음)에 있고 브롬수는 하단에 있습니다. 그러나 수층은 황색을 잃었습니다. 이 효과는 수용액을 "금지"하고 오일 성분과 반응하는 데 사용합니다(6). 

식물성 기름에는 불포화 지방산(글리세린과 결합하여 지방을 형성함)이 상당히 많이 포함되어 있습니다. 브롬 원자는 이러한 산 분자의 이중 결합에 부착되어 해당 브롬 유도체를 형성합니다. 브롬수의 색상 변화는 테스트 샘플에 불포화 유기 화합물이 존재한다는 표시입니다. 탄소 원자 사이에 이중 또는 삼중 결합을 갖는 화합물(7). 

두 번째 주방 실험을 위해 베이킹 소다, 즉 중탄산나트륨, NaHCO를 준비합니다.₃, 두 개의 설탕 - 포도당과 과당. 식료품점에서 탄산음료와 포도당을 구입하고 당뇨병 매점이나 건강식품점에서 과당을 구입할 수 있습니다. 포도당과 과당은 일반적인 설탕인 자당을 형성합니다. 또한 성질이 매우 유사하고 전체 공식이 같으며 이것이 충분하지 않으면 서로 쉽게 전달됩니다. 사실, 그들 사이에는 차이점이 있습니다. 과당은 포도당보다 달콤하고 용액에서는 빛의 평면을 다른 방향으로 바꿉니다. 그러나 식별을 위해 화학 구조의 차이를 사용합니다. 포도당은 알데히드이고 과당은 케톤입니다.

7. 결합에 대한 브롬 첨가 반응

환원당은 Trommer 및 Tollens 테스트를 사용하여 식별된다는 것을 기억할 것입니다. 벽돌 Cu 퇴적물의 외부 모습₂O(첫 번째 시도에서) 또는 은색 거울(두 번째 시도에서)은 알데하이드와 같은 환원성 화합물의 존재를 나타냅니다.

그러나 이러한 시도는 글루코스 알데하이드와 과당 케톤을 구별하지 않는데, 이는 과당이 반응 매질에서 빠르게 구조를 변경하여 글루코스로 변하기 때문입니다. 더 얇은 시약이 필요합니다.

할로겐 

유사한 화합물과 특성이 유사한 화합물 그룹이 있습니다. 그들은 일반식 HX의 산과 일음성 X-음이온을 가진 염을 형성하며, 이러한 산은 산화물로 형성되지 않습니다. 이러한 슈도할로겐의 예는 유독한 시안화수소산 HCN과 무해한 티오시안산염 HSCN입니다. 그들 중 일부는 시아노겐(CN)과 같은 이원자 분자를 형성하기도 합니다.₂.

이것은 브롬 물이 작용하는 곳입니다. 용액 만들기: NaHCO를 첨가한 포도당₃ 및 과당, 또한 베이킹 소다를 첨가합니다. 준비된 포도당 용액을 브롬수와 함께 한 시험관에 붓고 과당 용액을 다른 시험관에 역시 브롬수와 함께 붓습니다. 차이점은 명확하게 볼 수 있습니다. 포도당 용액의 작용으로 탈색 된 브롬 물과 과당은 어떠한 변화도 일으키지 않았습니다. 두 당은 약한 알칼리성 환경(중탄산나트륨 제공)과 약한 산화제, 즉 브롬수에서만 구별할 수 있습니다. 강알칼리성 용액(Trommer 및 Tollens 테스트에 필요)을 사용하면 한 설탕이 다른 설탕으로 빠르게 전환되고 브롬수 역시 과당에 의해 변색됩니다. 알고 싶다면 베이킹 소다 대신 수산화나트륨을 사용하여 테스트를 반복하십시오.