laborator

Bromul este al treilea cel mai ușor element halogen cu vapori caracteristici de fum roșu-maroniu la temperatura camerei. Bromul se poate evapora cu ușurință pentru a forma un gaz colorat similar. Forma elementară de brom este foarte reactivă și, prin urmare, nu apare în natură liberă. Bromul a fost descoperit independent de doi chimiști, Carl Jacob și Antoine Balard, în 1825 și, respectiv, în 1826.

Proprietăți de brom

Bromul fiind un nemetal, poziționat în grupa 17 a tabelului periodic. Proprietățile sale sunt astfel similare cu cele ale elementelor învecinate cum ar fi fluorul, clorul și iodul și tind să fie intermediare între cele ale celor doi halogeni vecini, clorul și iodul. Bromul are configurația electronică [Ar] 3d104s24p5, cei șapte electroni din cea de-a patra și cea mai exterioară acționând ca electronii de valență.

Bromul are doi izotopi stabili, 79Br și 81Br. Acestea sunt singurele două izotopi naturali, 79Br alcătuind 51% din brom natural și 81Br alcătuind restul de 49%.

Cel mai simplu compus al bromului este bromura de hidrogen (HBr). Este utilizat în principal în producția de bromuri anorganice și bromuri de alchil și ca catalizator pentru multe reacții în chimia organică.

Apariția bromului

Bromul este semnificativ mai puțin abundent în crustă decât fluorul sau clorul. Este al patrulea și al șaselea element cel mai abundent din scoarța Pământului. Este semnificativ mai abundent în oceane, rezultat din procesul de levigare pe termen lung.

Sinteza bromului

Pentru a produce brom în laborator, trebuie să găsim o sursă de clor și să reacționăm cu o soluție de ioni de bromură. După formarea bromului, acesta trebuie separat de soluție într-un mod adecvat.

Bromul se obține prin oxidarea ionilor de bromură:
2Br - (aq) -> Br2 (l) + 2e -

Procesul are loc în două etape:
a) oxidarea ionilor de bromură în brom
b) purificarea bromului

(a) Oxidarea ionilor de bromură în brom

Clorul și apa sunt pompate într-un turn, pe care curge saramură fierbinte, bogată în ioni de bromură.

Bromul este eliberat din soluție prin oxidarea ionilor de bromură de către clorul gazos:
Cl2 (g) + 2Br - (aq) -> 2Cl - (aq) + Br2 (g)

(b) Purificarea bromului

Bromul brut, care conține apă, clor și materie organică, este purificat prin distilare. Bromul din soluție este „eliminat” cu abur. Este necesar să încălziți sistemul pentru a preveni bromul să rămână în soluție. Încălzirea este asigurată cu abur. Într-un proces, aburul este pompat prin lichid, sub presiune redusă, până când fierbe. Bromul este colectat împreună cu aburul condensat și separat în două straturi, deoarece bromul este ușor solubil în apă.

Amestecul de gaze care conține vapori de brom, clor rezidual și abur se ridică în partea de sus a turnului, în timp ce saramura lichidă se acumulează în partea de jos a turnului. Turnul este ambalat cu materiale de umplere adecvate pentru a crește aria de contact și timpul de reacție dintre gaze și soluție.

Pași de separare a bromului


Un amestec de gaze fierbinți conținând brom, clor și vapori de apă părăsește vârful turnului. Acest amestec suferă o serie de pași de prelucrare.

1. Condensare
Primul pas este răcirea amestecului de gaze. Amestecul de gaz fierbinte ajunge în condensator, care are o temperatură la care bromul, dar nu și clorul, se condensează. La condițiile de temperatură din condensator, clorul gazos este separat de lichid și după ce a părăsit condensatorul bogat în brom și apă, este returnat în turnul de reacție. Faza lichidă care conține clor și brom care conține apă este transferată t0 un separator.

2. Separarea
Două straturi sunt formate în separator. Stratul greu, inferior, este bromul. Stratul superior, mai ușor, este stratul apos. Stratul apos conține brom și clor, care sunt ușor solubili în apă. După separare, acest strat este reciclat în turnul de reacție. Stratul de brom, care conține clor și apă ca impurități, este purificat în continuare, după cum este necesar.

3. Purificare și uscare
Bromul obținut după etapa de separare nu este complet pur și conține clor și apă. Clorul și cea mai mare parte a apei sunt separate prin distilare și reciclate la turnul de reacție. Apa reziduală este îndepărtată printr-un proces de uscare, cum ar fi prin tratarea bromului umed cu acid sulfuric concentrat.

Există, de asemenea, un proces industrial, prin care bromul poate fi sintetizat.

Procesul de suflare

Procesul de suflare folosește mai degrabă aerul decât aburul. (Costul aburului pentru încălzirea apei oceanului, cu un conținut foarte scăzut de brom de 65 mg/L, este prohibitiv de costisitor.) În acest proces, apa care conține bromură este pompată în partea de sus a turnurilor de suflare. Acid sulfuric și clor sunt adăugați deasupra pompelor pentru a se asigura că amestecul are loc în saramură în timpul ascensiunii sale. Se utilizează un exces de aproximativ 15% clor peste cantitatea teoretică necesară. Aerul este aspirat prin turnuri, eliminând astfel un amestec de brom și clor (sau clorură de brom) din apa descendentă.

Aerul încărcat cu brom este tras în continuare prin turnurile absorbante în care este spălat contra-curent cu o soluție de carbonat de sodiu. Pentru a îndepărta spray-ul din aer, sunt intercalate mici camere împachetate între turnurile absorbante și ventilatoare. Când alcalinitatea soluției de epurare este aproape epuizată, soluția este transferată într-un rezervor de stocare și apoi într-un reactor unde este tratată cu acid sulfuric și aburită pentru a elibera brom. Ulterior, bromul este condensat.