химия

Бром

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эта статья о химическом элементе; другие значения: Бром (значения).

У этого термина существуют и другие значения, см. Br.

35 Селен ← Бром → Криптон Cl ↑ Br ↓ I 35Br
Внешний вид простого вещества
Красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом
Свойства атома
Имя, символ, номер	Бром / Bromum (Br), 35
Атомная масса (молярная масса)	79,904 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d10 4s2 4p5
Химические свойства
Ковалентный радиус	114 пм
Радиус иона	(+5e)47 (-1e)196 пм
Электроотрицательность	2,96 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	0
Степени окисления	7, 5, 3, 1, 0, -1
Энергия ионизации (первый электрон)	1142,0 (11,84) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	3,102 (25 °C) г/см³
Температура плавления	265,9 К (-7,25 °C)
Температура кипения	331,9 K
Теплота плавления	(Br—Br) 10,57 кДж/моль
Теплота испарения	(Br—Br) 29,56 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	75,69[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	23,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	орторомбическая
Параметры решётки	a=6,67 b=4,48 c=8,72 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 0,005 Вт/(м·К)

35	Бром
Br 79,904
3d104s24p5

Бром (от др.-греч. βρῶμος «вонючка», «вонючий») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (поустаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), четвёртого периода, с атомным номером 35^[2]. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое веществобром (CAS-номер: 7726-95-6) при нормальных условиях — тяжёлая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятнымзапахом. Молекула брома двухатомна (формула Br₂).

Содержание   [убрать]  1 История 2 Происхождение названия 3 Нахождение в природе 4 Получение 5 Физические свойства 6 Химические свойства 6.1 Бромсодержащие кислоты 7 Применение 7.1 В химии 7.2 В технике 7.3 В медицине 7.4 В производстве оружия 8 Физиологическое действие 9 Особенности работы 10 Мифы и легенды 11 См. также 12 Примечания 13 Литература 14 Ссылки

[править]История

Бром был открыт в 1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье А. Ж. Баларом. Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги в другую кочует утверждение, что огорчённый тем, что в открытии брома никому неизвестный Антуан Балар опередил самого Юстуса Либиха, Либих воскликнул, что, дескать, не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Однако это неправда, или, точнее, не совсем правда: фраза принадлежала не Ю. Либиху, аШарлю Жерару, который очень хотел, чтобы кафедру химии в Парижском университете занял Огюст Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар.

[править]Происхождение названия

Название элемента происходит от др.-греч. βρῶμος — дурной запах, зловоние^[3].

[править]Нахождение в природе

Ампула с бромом внутри акриловогокуба

Кларк брома — 1,6 г/т. Бром широко распространён в природе и в рассеянном состоянии встречается почти повсеместно. Почти все соединения брома растворимы в воде и поэтому легко выщелачиваются из горных пород. Как примесь, он есть в сотнях минералов. Но имеется лишь небольшое количество нерастворимых в воде минералов — галогенидов серебра и меди. Самый известный из них — бромаргирит AgBr. Другие минералы — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br). Собственных минералов брома мало еще и потому, что его ионный радиус очень большой и ион брома не может надежно закрепиться в кристаллической решетке других элементов, вместе с катионами средних размеров. В накоплении брома основную роль играют процессы испарения океанической воды, в результате чего он накапливается как в жидкой, так и в твёрдой фазах. Наибольшие концентрации отмечаются в конечных маточных рассолах. В горных породах бром присутствует главным образом в виде ионов, которые мигрируют вместе с грунтовыми водами. Часть земного брома связана в организмах растений в сложные и большей частью нерастворимые органические соединения. Некоторые растения активно накапливают бром. Это в первую очередь бобовые — горох, фасоль, чечевица, а также морские водоросли. В море сосредоточена большая часть брома. Есть он и в воде соленых озер, и в подземных водоносных пластах, сопутствующих месторождениям горючих ископаемых, а также калийных солей и каменной соли. Есть бром и в атмосфере, причем содержание этого элемента в воздухе приморских районов всегда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.

В качестве исходного сырья для производства брома служат:

1. Морская вода (65 мг/л^[4])

2. Рассолы соляных озёр

3. Щёлок калийных производств

4. Подземные воды нефтяных и газовых месторождений

[править]Получение

Австралийский эмболит — Ag(Cl, Br)

Бром получают химическим путём из рассола Br⁻:

[править]Физические свойства

При обычных условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Бром — одно из двух простых веществ (и единственное из неметаллов), наряду со ртутью, которое при комнатной температуре является жидким. Плотность при 0 °C — 3,19 г/см³. Температура плавления (затвердевания) брома −7,2 °C, кипения 58,8 °C, при кипении бром превращается из жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути. Стандартный электродный потенциалBr₂/Br⁻ в водном растворе равен +1,065 В.

Природный бром состоит из двух стабильных изотопов ⁷⁹Br (50,56 %) и ⁸¹Br (49,44 %). Искусственно получены многочисленные радиоактивныеизотопы брома.

[править]Химические свойства

В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br₂. Заметная диссоциация молекул на атомы наблюдается при температуре 800 °C и быстро возрастает при дальнейшем росте температуры. Диаметр молекулы Br₂ равен 0,323 нм, межъядерное расстояние в этой молекуле — 0,228 нм.

Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованиембромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:

С большинством органических растворителей бром смешивается во всех отношениях, при этом часто происходит бромирование молекул органических растворителей.

По химической активности бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом. При реакции брома с растворами иодидов выделяется свободный иод:

Напротив, при действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный бром:

При реакции брома с серой образуется S₂Br₂, при реакции брома с фосфором — PBr₃ и PBr₅. Бром реагирует также с неметаллами селеном и теллуром.

Реакция брома с водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода HBr. Раствор HBr в воде — это бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной кислоте HCl. Соли бромоводородной кислоты — бромиды (NaBr, MgBr₂, AlBr₃ и др.). Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в растворе — образование с ионами Ag⁺светло-желтого осадка бромида серебра AgBr, практически нерастворимого в воде.

С кислородом и азотом бром непосредственно не реагирует. Бром образует большое число различных соединений с остальными галогенами. Например, со фтором бром образует неустойчивые BrF₃ и BrF₅, с иодом — IBr. При взаимодействии со многими металлами бром образует бромиды, например, AlBr₃, CuBr₂, MgBr₂ и др. Устойчивы к действию броматантал и платина, в меньшей степени — серебро, титан и свинец.

Жидкий бром легко взаимодействует с золотом, образуя трибромид золота AuBr₃:^[5].

Бром — сильный окислитель, он окисляет сульфит-ион до сульфата, нитрит-ион — до нитрата и т. д.

При взаимодействии с органическими соединениями, содержащими двойную связь, бром присоединяется, давая соответствующие дибромпроизводные:

Присоединяется бром и к органическим молекулам, в составе которых есть тройная связь. Обесцвечивание бромной воды при пропускании через нее газа или добавлении к ней жидкости свидетельствует о том, что в газе или в жидкости присутствует непредельное соединение.

При нагревании в присутствии катализатора бром реагирует с бензолом с образованием бромбензола C₆H₅Br (реакция замещения).

При взаимодействии брома с растворами щелочей и с растворами карбонатов натрия или калия образуются соответствующие бромиды и броматы, например:

[править]Бромсодержащие кислоты

Помимо бескислородной бромоводородной кислоты HBr, бром образует ряд кислородных кислот: бромную HBrO₄, бромноватую HBrO₃, бромистую HBrO₂, бромноватистую HBrO.

[править]Применение

[править]В химии

• Вещества на основе брома широко применяются в основном органическом синтезе.

• «Бромная вода» (водный раствор брома) применяется как реагент для качественного определения непредельных органических соединений.

[править]В технике

• Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.

• Используется для создания антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам.

• Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.

• 1,2-дибромэтан в настоящее время применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе, взамен тетраэтилсвинца.

• Растворы бромидов используются в нефтедобыче.

• Растворы бромидов тяжёлых металлов используются как «тяжёлые жидкости» при обогащении полезных ископаемых методом флотации.

• Многие броморганические соединения применяются как инсектициды и пестициды.

[править]В медицине

• В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

[править]В производстве оружия

Со времен Первой мировой войны бром используется для производства боевых отравляющих веществ.

[править]Физиологическое действие

Бром и его пары сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек,головокружение, носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м³. Летальная доза, при которой происходит гибель 50 % животных, при пероральном введении для крыс составляет 1700 мг/кг. Для человека смертельная доза перорально составляет 14 мг/кг. (источник — каталог фирмы MERCK). При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух (как можно в более ранней стадии показаны ингаляции кислорода); для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Рекомендуются ингаляции тиосульфата натрия в виде 2 % водного раствора, обильное питьё теплого молока с минеральной водой или содой, кофе. Особенно опасно отравление парами брома людей, страдающих астмой и заболеваниями лёгких, так как при вдыхании паров брома очень высока вероятность отёка лёгких. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.

Утечкой брома из железнодорожного вагона было вызвано чрезвычайное происшествие в городе Челябинске, вызвавшее отравление сотен жителей. Более 50 человек на следующий день лежали в больницах города с острым отравлением. Большинство — жители Ленинского района.

[править]Особенности работы

При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, специальными перчатками. Из-за высокой химической активности и токсичности как паров брома, так и жидкого брома, его следует хранить в стеклянной, плотно укупоренной толстостенной посуде. Сосуды с бромом располагают в ёмкостях с песком, который предохраняет сосуды от разрушения при встряхивании. Из-за высокой плотности брома сосуды с ним ни в коем случае нельзя брать только за горло (горло может оторваться, и тогда бром окажется на полу).

По реакции, указанной ниже, целесообразно посыпать проливы карбонатом натрия:

либо влажной пищевой содой:

Однако реакция элементарного брома с содой носит сильно экзотермический характер, что ведёт к увеличению испарения брома, к тому же, выделяющаяся углекислота также способствует испарению, поэтому пользоваться вышеописанными методами не рекомендуется. Лучше всего для дегазации брома подходит водный раствор тиосульфата натрияNa₂S₂O₃. Для локализации больших проливов брома можно использовать раствор тиосульфата натрия с добавками пенообразующих веществ и аэросила. Этот же раствор (3-5 % тиосульфат натрия) используется для смачивания ватно-марлевых повязок, которые помогают защитить органы дыхания от паров брома.

[править]Мифы и легенды

Существует широко распространенная легенда о том, что в армии, местах лишения свободы и психиатрических больницах будто бы добавляют соединения брома в еду для снижения полового влечения. Происхождение этого мифа неизвестно^{[источник не указан 26 дней]}.

Препараты брома солёные на вкус^[6][7], и не влияют ни на влечение, ни на потенцию. Они обладают снотворным и успокаивающим эффектом^[8].

Ни в коем случае нельзя путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия), который применяют при расстройствах нервной системы и элементарный бром, который является высокотоксичным веществом. Принимать элементарный бром внутрь ни в коем случае нельзя — это яд^[9]

Железо

[править]

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

26 Марганец ← Железо → Кобальт Fe ↓ Ru 26Fe
Внешний вид простого вещества
Ковкий, вязкий металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Имя, символ, номер	Железо / Ferrum (Fe), 26
Атомная масса (молярная масса)	55,847 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d6 4s2
Радиус атома	126 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус	117 пм
Радиус иона	(+3e) 64 (+2e) 74 пм
Электроотрицательность	1,83 (шкала Полинга)
Электродный потенциал	Fe←Fe3+ −0,04 В Fe←Fe2+ −0,44 В
Степени окисления	6, 3, 2, 0,
Энергия ионизации (первый электрон)	759,1 (7,87) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)	7,874 г/см³
Температура плавления	1812 K (1538.85 °C)
Температура кипения	3134 K
Теплота плавления	247,1 кДж/кг 13,8 кДж/моль
Теплота испарения	~6088 кДж/кг ~340 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	25,14[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём	7,1 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки	кубическая объёмноцентрированная
Параметры решётки	2,866 Å
Температура Дебая	460 K
Прочие характеристики
Теплопроводность	(300 K) 80,4 Вт/(м·К)

26	Железо
Fe 55,847
3d64s2

Желе́зо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементовД. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). Один из самых распространённых в земной коре металлов (второе место после алюминия).

Простое вещество железо (CAS-номер: 7439-89-6) — ковкий металл серебристо-белого цвета с высокой химической реакционной способностью: железо быстро корродирует при высоких температурах или при высокой влажности на воздухе. В чистом кислороде железо горит, а в мелкодисперсном состоянии самовозгорается и на воздухе.

Собственно, железом обычно называют его сплавы с малым содержанием примесей (до 0,8 %), которые сохраняют мягкость и пластичность чистого металла. Но на практике чаще применяются сплавы железа с углеродом: сталь (до 2,14 вес. % углерода) и чугун (более 2,14 вес. % углерода), а также нержавеющая (легированная) сталь с добавками легирующих металлов (хром, марганец, никель и др.). Совокупность специфических свойств железа и его сплавов делают его «металлом № 1» по важности для человека.

В природе железо редко встречается в чистом виде, чаще всего оно встречается в составе железо-никелевых метеоритов. Распространённость железа в земной коре — 4,65 % (4-е место после O, Si, Al^[2]). Считается также, что железо составляет бо́льшую часть земного ядра.