BROM: TARIHÇE, YAPI, ELEKTRON KONFIGÜRASYONU, ÖZELLIKLER, KULLANIMLAR - KIMYA - 2025

Brom Periyodik Tablosunun halojen grubundan, grup 17 (VIIA) ait metalik olmayan bir elementtir. Kimyasal sembolü Br'dir. Atomları kovalent bir bağla birbirine bağlanan iki atomlu bir molekül olarak görünür, bu nedenle moleküler formül Br ₂ olarak atanmıştır .

Flor ve klordan farklı olarak, karasal koşullardaki brom bir gaz değil, kırmızımsı kahverengi bir sıvıdır (aşağıdaki resim). Dumanlı ve tek sıvı element olan civa ile birlikte. Altında iyot, rengini yoğunlaştırıp mora dönmesine rağmen, kristalleşerek uçucu bir katıya dönüşebilir.

Saf sıvı brom içeren şişe. Kaynak: Kimyasal Elementlerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntüleri

Brom, 1825'te Alman kimyager Leopold Gmelin'in yönetiminde çalışan Carl Löwig tarafından bağımsız olarak keşfedildi; ve 1826'da Fransız kimyager Antoine-Jérome Balard tarafından. Ancak, Balard'ın deneysel sonuçlarının yayınlanması Löwig'in önündeydi.

Brom, yer kabuğunda düşük konsantrasyonlarda dağılmış olan, dünyadaki en bol 62. elementtir. Denizde ortalama konsantrasyon 65 ppm'dir. İnsan vücudu% 0.0004 brom içerir ve işlevi kesin olarak bilinmemektedir.

Bu element, ticari olarak tuzlu sularda veya özel koşullar nedeniyle yüksek tuz konsantrasyonu olan yerlerde kullanılır; örneğin, komşu bölgelerin sularının birleştiği Ölü Deniz tuzlarla doyuruldu.

Platin ve paladyum gibi metallere saldırabilen aşındırıcı bir elementtir. Suda çözünen brom, insan dokuları üzerinde aşındırıcı etkisini de gösterebilir ve durumu kötüleştirebilir, çünkü hidrobromik asit üretilebilir. Toksisitesi ile ilgili olarak, karaciğer, böbrekler, akciğerler ve mide gibi organlarda önemli hasara neden olabilir.

Brom atmosferde çok zararlıdır ve ozon tabakasına klordan 40-100 kat daha fazla zarar verir. Antarktika'daki ozon tabakasının kaybının yarısı, fümigant olarak kullanılan bir bileşik olan bromometil ile ilgili reaksiyonlarla üretilir.

Yangın geciktirici, ağartma maddesi, yüzey dezenfektanı, yakıt katkı maddesi, yatıştırıcı üretiminde ara ürün, organik kimyasalların üretiminde vb.

Tarih

Carl Löwig'in çalışması

Bromin, 1825'te Alman kimyager Carl Jacob Löwig ve 1826'da Fransız kimyager Antoine Balard tarafından bağımsız ve neredeyse aynı anda keşfedildi.

Alman kimyager Leopold Gmelin'in öğrencisi Carl Löwig, Bad Kreuznach'taki bir kaynaktan su topladı ve ona klor ekledi; Eter ilave edildikten sonra sıvı karışım karıştırıldı.

Daha sonra eter damıtıldı ve buharlaştırılarak konsantre edildi. Sonuç olarak, brom olan kırmızımsı kahverengi bir madde elde etti.

Antoine Balard'ın çalışması

Balard, fucus olarak bilinen kahverengi bir yosundan elde edilen külleri kullandı ve bunları Montpellier tuz düzlüklerinden çıkarılan tuzlu suyla karıştırdı. Böylece o magnezyum bromür, MgBr olan ekstraksiyona tabi sulu madde, içinden klor geçirilerek brom serbest ₂ , mevcuttu .

Daha sonra, malzeme manganez dioksit ve sülfürik asit varlığında damıtıldı ve koyu bir sıvıya yoğunlaşan kırmızı buharlar üretti. Balard, bunun yeni bir unsur olduğunu düşündü ve salamuranın adlandırıldığı Latince muria kelimesinden türetilen murid adını verdi.

Balard'ın Anglada veya Gay-Lussac'ın önerisi üzerine, keşfedilen elementin kokusunu tanımlayan brôme'nin faul anlamına geldiği gerçeğinden yola çıkarak adını muride'den brôme'ye çevirdiği bildirildi.

Sonuçlar, Belard tarafından Annales of Chemie and Physique'de, Löwig'in eserini yayınlamadan önce yayınlandı.

Sadece 1858'den itibaren, önemli miktarlarda brom üretmek mümkündü; Stassfurt tuz yataklarının keşfedildiği ve kullanıldığı yıl, potasın bir yan ürünü olarak brom elde edildi.

Bromun yapısı ve elektron konfigürasyonu

molekül

Br2 molekülü. Kaynak: Benjah-bmm27.

Yukarıdaki görüntü , kompakt bir doldurma düzenine sahip brom molekülü Br _2'yi göstermektedir . Aslında, iki brom atomu, Br-Br arasında tek bir kovalent bağ vardır.

Homojen ve diatomik bir molekül olduğundan, kalıcı bir dipol momenti yoktur ve aynı tipteki diğerleriyle yalnızca Londra dağılım kuvvetleri aracılığıyla etkileşime girebilir.

Kırmızımsı sıvısının dumanlı olmasının nedeni budur; Br ₂ moleküllerinde , nispeten ağır olmalarına rağmen, moleküller arası kuvvetleri onları gevşek bir şekilde bir arada tutar.

Brom, klordan daha az elektronegatiftir ve bu nedenle valans kabuklarındaki elektronlar üzerinde daha az çekici bir etkiye sahiptir. Sonuç olarak, daha yüksek enerji seviyelerinde seyahat etmek, yeşil fotonları absorbe etmek ve kırmızımsı bir rengi yansıtmak için daha az enerji gerektirir.

kristaller

Brom kristal yapısı. Kaynak: Ben Mills.

Gaz fazında, Br ₂ molekülleri , aralarında etkili bir etkileşim olmayana kadar önemli ölçüde ayrılır. Bununla birlikte, erime noktasının altında, brom kırmızımsı ortorombik kristaller halinde donabilir (üstteki resim).

Br ₂ moleküllerinin "brom solucanları" gibi görünecek şekilde nasıl düzenlendiğine dikkat edin. Burada ve bu sıcaklıklarda (T <-7.2 ° C), moleküllerin titreşimleri kristali anında çökertmeyecek şekilde dağılım kuvvetleri yeterlidir; ama yine de, birkaçı sürekli olarak süblimleşecek.

Değerlik katmanı ve oksidasyon durumları

Bromun elektron konfigürasyonu:

3b ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ olan valans kabuğu (3d ¹⁰ orbitalinin kimyasal reaksiyonlarında öncü bir rol oynamasına rağmen ). 4s ve 4p orbitallerindeki elektronlar en dıştaki elektronlardır, toplamda 7'dir, değerlik sekizlisini tamamlamadan sadece bir elektron uzaktadır.

Bu konfigürasyondan, brom için olası oksidasyon durumları çıkarılabilir: -1, eğer kriptona izoelektronik olacak bir elektron kazanırsa; +1, bırakarak 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 ve +5, 4p yörüngesinden tüm elektronları kaybederek (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); ve +7, 4s orbitalinde elektron bırakmadan (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

Özellikleri

Fiziksel görünüş

Koyu kırmızımsı kahverengi dumanlı sıvı. Doğada iki atomlu bir molekül olarak bulunur ve atomlar kovalent bir bağ ile bağlanır. Brom, sudan daha yoğun bir sıvıdır ve içinde batar.

Atom ağırlığı

79.904 g / mol.

Atomik numara

35.

Koku

Keskin, boğucu ve rahatsız edici bir duman.

Erime noktası

-7.2 ° C

Kaynama noktası

58.8 ° C

Yoğunluk (Br

3.1028 g / cm ³

Su çözünürlüğü

25 ° C'de 33,6 g / L Bromun sudaki çözünürlüğü düşüktür ve azalan sıcaklıkla artma eğilimindedir; diğer gazlara benzer davranış.

çözünürlükleri

Alkol, eter, kloroform, karbon tetraklorür, karbon disülfür ve konsantre hidroklorik asitte serbestçe çözünür. Alkol, sülfürik asit gibi polar olmayan ve bazı polar çözücülerde ve birçok halojenli çözücüde çözünür.

Üçlü nokta

5,8 kPa'da 265,9 K.

Kritik nokta

10,34 MPa'da 588 K.

Füzyon ısısı (Br

10.571 kJ / mol.

Buharlaşma ısısı (Br

29,96 kJ / mol.

Molar ısı kapasitesi (Br

75.69 kJ / mol.

Buhar basıncı

270 K sıcaklıkta, 10 kPa.

Kendiliğinden tutuşma sıcaklığı

Yanıcı değildir.

ateşleme noktası

113 ° C

Depolama sıcaklığı

2 ila 8ºC arası.

Yüzey gerilimi

25 ° C'de 40.9 mN / m

Koku eşiği

0.05 - 3.5 ppm. 0.39 mg / m ³

Kırılma indisi (ηD)

20 ° C'de 1.6083 ve 25 ° C'de 1.6478

Elektronegativite

Pauling ölçeğine göre 2.96.

İyonlaşma enerjisi

- Birinci seviye: 1.139.9 kJ / mol.

- İkinci seviye: 2.103 kJ / mol.

- Üçüncü seviye: 3.470 kJ / mol.

Atomik radyo

120 pm.

Kovalent yarıçap

120.3 pm.

Van der Waals radyo

185 pm.

Reaktivite

Klordan daha az reaktiftir, ancak iyottan daha reaktiftir. Klordan daha az güçlü ve iyottan daha güçlü bir oksidandır. Aynı zamanda iyottan daha zayıf, ancak klordan daha güçlü bir indirgeyici maddedir.

Klor buharı, birçok malzeme ve insan dokusunu oldukça aşındırır. Platin ve paladyum dahil birçok metalik elemente saldırır; ancak kurşun, nikel, magnezyum, demir, çinko ve 300 ºC'nin altındaki sodyuma saldırmaz.

Sudaki brom bir değişikliğe uğrar ve bromüre dönüşür. Sıvının pH'ına bağlı olarak bromat (BrO ₃ ^- ) olarak da mevcut olabilir .

Oksitleyici etkisi nedeniyle brom, oksijensiz radikallerin salınmasına neden olabilir. Bunlar güçlü oksidanlardır ve doku hasarına neden olabilir. Ayrıca brom, potasyum, fosfor veya kalay ile birleştiğinde kendiliğinden tutuşabilir.

Uygulamalar

Benzin katkısı

Etilen dibromür, otomobil motorlarından potansiyel kurşun birikintilerini gidermek için kullanıldı. Katkı maddesi olarak kurşun kullanılan benzinin yanmasından sonra, brom, kurşunla birleşerek uç borusundan dışarı atılan uçucu bir gaz olan kurşun bromidi oluşturdu.

Brom, benzinden kurşunu uzaklaştırmasına rağmen, ozon tabakası üzerindeki yıkıcı etkisi çok güçlüydü, bu yüzden bu uygulama için atıldı.

Tarım ilacı

Metilen veya bromometil bromür, özellikle kancalı kurt gibi parazitik nematodları ortadan kaldırmak için toprakları saflaştırmak için bir pestisit olarak kullanıldı.

Bununla birlikte, brom içeren bileşiklerin çoğunun kullanımı, ozon tabakası üzerindeki tahrip edici etkileri nedeniyle atılmıştır.

Cıva emisyon kontrolü

Brom, bazı bitkilerde çok toksik bir metal olan cıva emisyonunu azaltmak için kullanılır.

fotoğrafçılık

Gümüş iyodür ve gümüş klorüre ek olarak gümüş bromür, fotografik emülsiyonlarda ışığa duyarlı bir bileşik olarak kullanılır.

Terapötik eylemler

Potasyum bromür ve lityum bromür, 19. ve 20. yüzyılın başlarında genel sakinleştirici olarak kullanıldı. Basit tuz şeklindeki bromürler, bazı ülkelerde antikonvülsan olarak hala kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, Amerika Birleşik Devletleri FDA bugün herhangi bir hastalığın tedavisi için brom kullanımını onaylamamaktadır.

Yangın geciktirici

Brom, alevler tarafından yangın sırasında oluşan oksidasyon reaksiyonunu engelleyen ve sönmesine neden olan hidrobromik aside dönüşür. Brom içeren polimerler, alev geciktirici reçineler yapmak için kullanılır.

Gıda katkı maddesi

Pişirmeyi iyileştirmek için una eser miktarda potasyum bromat eklenmiştir.

Reaktifler ve kimyasal ara ürün

Hidrojen bromür, organik reaksiyonlar için bir indirgeme ajanı ve katalizör olarak kullanılır. Brom, ilaçların, hidrolik sıvıların, soğutma maddelerinin, nem alıcıların imalatında ve saç sallama preparatlarında kimyasal bir ara ürün olarak kullanılır.

Ayrıca kuyu sondaj sıvıları, su dezenfeksiyonu için ürünler, ağartma maddeleri, yüzey dezenfektanları, boyalar, yakıt katkı maddeleri vb. Üretiminde de kullanım alanı bulur.

Biyolojik eylem

2014 yılında yapılan bir araştırma, bromun, bromu hayvan dokusu gelişimi için temel bir element haline getiren kolajen IV'ün biyosentezi için gerekli bir kofaktör olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, bir element açığının sonuçları hakkında bilgi yoktur.

Nerede bulunuyor

Brom, ticari olarak Amerika Birleşik Devletleri'nde Arkansas eyaletinde ve Utah Büyük Tuz Gölü'nde bulunan derin tuz madenlerinden ve tuzlu su çukurlarından çıkarılır. Bu son tuzlu su,% 0.5'lik bir brom konsantrasyonuna sahiptir.

Bromu ekstrakte etmek için, çözeltideki bromür iyonlarını oksitlemek için sıcak gaz halindeki klor tuzlu suya eklenir ve temel bromu toplar.

Ürdün ve İsrail arasındaki sınırda bulunan Ölü Deniz, deniz seviyesinin altında olan kapalı bir denizdir ve bu da çok yüksek tuz konsantrasyonuna sahip olmasını sağlar.

Burada ticari olarak brom ve potas yüksek tuzlu suyun Ölü Deniz'den buharlaştırılmasıyla elde edilir. Bu denizde brom konsantrasyonu 5 g / L'ye ulaşabilir.

Bazı kaplıcalarda da yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Örneğin brominit, Bolivya ve Meksika'da bulunan bir gümüş bromür mineralidir.

Riskler

Sıvı haldeki brom, insan dokuları için aşındırıcıdır. Ancak insan için en büyük tehlike brom dumanları ve solunmasıdır.

11-23 mg / m arasında bir brom konsantrasyonu ile bir ortamda Solunum ³ ağır şokları üretir. 30-60 mg'lık bir konsantrasyon / m ³ , son derece zararlıdır. Bu arada, 200 mg'lık bir konsantrasyon ölümcül olabilir.

Referanslar

1. Shiver ve Atkins. (2008). İnorganik kimya. (Dördüncü baskı). Mc Graw Hill.
2. Ulusal Biyoteknoloji Bilgi Merkezi. (2019). Brom. PubChem Veritabanı. CID = 23968. Kaynak: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. Ross Rachel. (8 Şubat 2017). Brom hakkında gerçekler. Kurtarıldı: livesscience.com
4. Vikipedi. (2019). Boraks. En.wikipedia.org adresinden kurtarıldı
5. Lenntech BV (2019). Brom. Kurtarıldı: lenntech.com