Бром

Общие сведения и методы получения

Бром (Вг) —красио-бурая жидкость с резким неприятным запахом, от­носится к галогенам.

Бром открыт в 1826 г. во Франции химиком А. Ж. Баларом при изу­чении рассолов средиземноморских соляных промыслов; название эле­мента связано с его неприятным запахом (от греческого «бромос» — зловонный).

Из-за высокой химической активности в свободном виде не встреча­ется, находится в виде бромидов в морской воде, в водах соляных озер, нефтяных буровых скважин, в земной коре в верхних слоях залежей по­варенной соли.

Содержание в земной коре 1,6. 10~⁴ % (по массе), оценивается 10¹⁵— 10'⁶ тонн; в подземных буровых водах от 170 до 700 мг/л брома.

Бромиды NaBr , KBr , MgBr ₂ встречаются в отложениях хлоридов (в поваренной соли, сильвине, карналите) и в подземных солевых раство­рах. Благодаря хорошей растворимости в воде бромиды редко образу­ют твердые минеральные формы. Из последних известны: бромирит AgBr , эмболит Ag (С1, Вг), иодэмболит Ag ( CI , Br , 1).

Сырьем для промышленного получения брома в СССР является озер­ная и морская рапа, щелока от переработки калийных солей и буровые воды нефтяных районов, содержащие бром в виде бромидиона Вг^-. Его выделяют, пропуская хлор через предварительно подкисленную реак­ционную смесь (рНЗ,5), а затем отгоняют из раствора водяным паром или воздухом. Температура в реакционном пространстве (ПО—115) °С. После этого бром отделяют от воды и очищают от примеси хлора ди­стилляцией.

За рубежом бром получают из морской воды, которую подкисляют серной кислотой и обрабатывают хлором с дальнейшим выделением брома из реакционной смеси.

Физические свойства

Атомные характеристики. Атомный номер 35, атомная масса 79,904 а. е. м„ атомный объем 19,6Ы0~⁶ м³/моль, атомный радиус (ко-валептиый) 0,119 нм, ионные радиусы Вг^- 0,196 нм, Вг⁵+ 0,047 нм, Вг⁷+ 0,039 нм. Конфигурация внешних электронных оболочек 4 s² 4 р⁵.

Значения потенциалов ионизации /(эВ): 11,84; 21,6; 35,9. Сродство к электрону Вг°->-Вг- 3,56 эВ. Электроотрицательиость 2,9. Молекула бро­ма состоит из двух атомов Вг₂, связь между которыми ковалеитная ие-полярная; диссоциация на атомы становится заметной при температуре около 1073 К; диссоциация наблюдается и при действии света. Кристал­лическая решетка ромбическая с периодами решетки (нм): а = 0,449; Й = 0,б68; с=0,874; координационное число равно 1.

Природный бром состоит из двух стабильных изотопов ⁷⁹Вг (50,56 %) и ⁸¹Вг (49,44 %). Искусственным путем получен ряд радиоактивных изо­топов; наиболее интересным из них является ⁸⁰Вг, на примере которого И. В. Курчатов открыл явление изомерии атомных ядер.

Химические свойства

Электрохимический эквивалент брома (одновалентного) равен 0,82815 мг/Кл.

Химическая активность весьма высока: занимает промежуточное по­ложение между хлором и иодом, но расположен ближе к хлору. Силь­ный окислитель, в соединениях проявляет степень окисления —1, +1, +3, +5, +7. Непосредственно соединяется со многими металлами и не­металлами, замещает водород в углеводородах, присоединяется к нена­сыщенным соединениям.

С кислородом непосредственно не соединяется даже при высоких температурах, оксиды образуются косвенным путем. Известные оксиды брома: ВгЮ, Вг0₂, ВгОз, Вг₃0₃. Все оксиды брома эндотермичны, при нагревании, а иногда и самопроизвольно разлагаются, в некоторых слу­чаях со взрывом.

Известны кислородные кислоты брома н их соли: НВгО — бромно-ватистая кислота и ее соли гипобромиты; НВг0₃—бромноватая кислота и ее соли броматы; НВг0₄— бромная кислота и ее соли перброматы.

Из кислородных соединений брома наиболее устойчивы соли кисло­родных кислот, наименее — оксиды и кислоты.

При нагревании бром соединяется с водородом, образуя бесцветный газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде—бромводород НВг. Бромводород легко окисляется, сильный восстановитель. Водный раст­вор его — бромводородная кислота.

С металлами бром образует соли бромоводородной кислоты — броми­ды. Такие металлы как А1, К, Sb энергично реагируют с сухим бромом; Fe, Zn, Bi, Na — с влажным; с Pb и Ag реакция идет очень медленно; Та, Pb, Ag, Pt — устойчивы к действию брома даже при повышении тем.

иературы и в присутствии влаги. Большинство бромидов хорошо раст­воримы в воде. Трудно растворяется бромид серебра AgBr.

Соединения брома с азотом получают косвенным путем. Действием избытка аммиака на бром можно получить вещество красного цвета состава NBr ₃ -6 NH ₃ , разлагающееся со взрывом при —70 °С. Известен бромазид BrN ₃ — красная жидкость с температурой плавления —45 °С.

Взаимодействие брома с серой сопровождается сильным разогревом, иногда даже появляется пламя. Образуется бромистая сера 5гВг₂— гранатово-красная маслянистая жидкость, легко разлагающаяся водой. Известен также бромистый тиопил SOBr ₂ —маслянистая жидкость с неприятным запахом, медленно разлагающаяся при обычных условиях иа S ₂ Br ₂ и S .

С углеродом бром непосредственно не соединяется, соединения полу, чают косвенным путем; известны: СВг₄ и С₈Вг.

Бром непосредственно соединяется с фосфором. Реакция протекает энергично; фосфор воспламеняется в броме и сгорает, образуя бесцвет­ную жидкость, разлагающуюся водой — бромид фосфора (111) РВг₃. При действии избытка брома на РВг₃ образуется бромид фосфора (V) РВг₅.

Известно несколько неустойчивых химически активных соединений брома с галогенами, образующихся при непосредственном соединении элементов. Наиболее важными из них являются.

BrF₃ — трехфтористый бром — светло-желтая жидкость, с температу. рой плавления 8,8 °С, температурой кипения 127 °С;

BrF₅ — пятифтористый бром — бесцветная жидкость, с температурой плавления 62,7 °С, температурой кипения 40,5 °С, взаимодействующая с водой со взрывом; BrCl — хлорид брома; IBr — бромид иода и др. межгалоидные соединения.

Бром растворим в спирте, эфире, бензоле, хлороформе, сероуглероде, четыреххлористом углероде, четыреххлористом титане. Взаимодействие органических веществ с бромом сопровождается сильным разогревом, а в отдельных случаях самовоспламенением. При растворении в воде бром частично взаимодействует с ней, образуя бромистоводородную кис­лоту НВг и неустойчивую бромноватистую кислоту НВгО. Раствори­мость брома в воде 35 г/л при 20 "С, ниже 6 °С из водного раствора брома осаждаются кристаллогидраты Вг₂-8Н₂0. Растворимость воды в броме составляет около 0,05 %. Насыщенный водный раствор брома имеет желто-бурую окраску и называется бромной водой. При стоянии на свету из бромной воды выделяется кислород, а при нагревании —■ бром. Бром — сильный окислитель: он окисляет сульфиты и тиосульфа-ты в водных растворах до сульфатов, нитриты до нитратов, аммиак до свободного азота. Бром вытесняет иод из его соединений, но сам вы­тесняется из своих соединений хлором и фтором. Свободный бром вы­деляется из водных растворов хромидов также под действием сильных окислителей (К2СГ2О7, КМп0₄ и др.) в кислой среде. При растворении брома в щелочах на холоду образуется бромид и гнпобромиг, а при по­вышении температуры (около 100 °С) —бромид и бромат.

Области применения

Бром — исходный продукт для получения ряда бромидов и органичес» ких производных (бромистого этила, дибромэтана и др), которые слу-жат антидетонаторами.

Бромиды Na, К, NH]j~ и некоторые броморганические соединения

(бромурал, ксероформ и др.) применяются в медицине; бромид серебра AgBr используют для производства фотоматериалов. Другие соединения брома применяют для получения красителей, инсектицидов, в фото- и

кинопромышленности, в качестве присадки к моторному топливу. В частности, фторид брома ( III ) BrF ₃ применяют для фторирования не­органических соединений.