塩を形成するもの、パート 4 臭素
ハロゲン族のもう XNUMX つの元素は臭素です。 これは塩素とヨウ素の間の位置を占め (一緒にハロゲンサブファミリーを形成します)、その特性はグループの最上位と最下位の隣接するものと比較して平均的です。 しかし、これが面白くない要素だと思う人は間違いです。
例えば、臭素は非金属の中で唯一の液体であり、その色も元素の世界で唯一無二のものです。 ただし、重要なことは、自宅でそれを使って興味深い実験を行うことができるということです。
– ここで何か異臭がします！ –
……フランスの化学者は叫んだ。 ジョゼフ・ゲイ＝リュサック1826年の夏、フランスアカデミーを代表して、彼は新元素の発見に関する報告書をチェックしたとき。 その作者はもっと広く知られていなかった アントワーヌ・バラール。 23年前、このXNUMX歳の薬剤師は、海水からの岩塩の結晶化（フランスの地中海沿岸などの温暖な気候で塩を作るのに使われる方法）の際に残る醸造液からヨウ素を作る可能性を模索していた。 塩素が溶液中に泡立ち、塩からヨウ素を置き換えました。 彼はその要素を受け取りましたが、何か別のもの、つまり強い臭気のある黄色がかった液体の膜に気づきました。 彼はそれを分離してから統合しました。 残留物は、既知の物質とは異なり、暗褐色の液体であることが判明した。 Balar のテスト結果により、これが新しい要素であることがわかりました。 そこで彼はフランスアカデミーに報告書を送り、その評決を待った。 Balar の発見が確認された後、この元素の名前が提案されました。 臭素、ギリシャ語のブロモスに由来します。 臭素の匂いが不快なので臭いです（1).
警告！ 臭素の欠点は悪臭だけではありません。 この元素は高級ハロゲンと同じくらい有害で、皮膚に付着すると治りにくい傷を残します。 したがって、いかなる場合でも臭素を純粋な形で入手し、その溶液の臭いを吸うことを避けるべきです。
海水の要素
海水には、地球上に存在するほぼすべての臭素が含まれています。 塩素にさらされると臭素が放出され、これは水を吹き込むために使用される空気とともに蒸発します。 受器では臭素が凝縮され、蒸留により精製されます。 臭素は、競合品が安価で反応性が低いため、必要な場合にのみ使用されます。 写真における臭化銀、有鉛ガソリン添加剤、ハロン消火剤など、多くの用途は過去のものになりました。 臭素は臭素亜鉛電池の成分であり、その化合物は医薬品、染料、プラスチックの可燃性を軽減するための添加剤、および植物保護製品として使用されています。
化学的には、臭素は他のハロゲンと何ら変わりません。臭素は、強臭化水素酸 HBr、臭素アニオンとの塩、一部の酸素酸とその塩を形成します。
臭素アナリスト
臭化物陰イオンに特徴的な反応は、塩化物に対して行われた実験と同様です。 硝酸銀溶液AgNO添加後3 難溶性の AgBr 沈殿物が形成され、光化学分解により光の下で暗くなる。 沈殿物の色は黄色がかっており (白色 AgCl および黄色 AgI とは対照的に)、NH アンモニア溶液を加えてもよく溶解しません。3aq (これは、これらの条件下で非常に溶解性の高い AgCl とは区別されます) (2).
2. ハロゲン化銀の色の比較 - 以下に、光にさらした後の劣化を示します。
臭化物を検出する最も簡単な方法は、臭化物を酸化し、遊離臭素の存在を検出することです。 テストには臭化カリウムKBr、過マンガン酸カリウムKMnOが必要です。4、硫酸(VI)溶液H2SO4 有機溶剤（シンナーなど）。 少量のKBrおよびKMnO溶液を試験管に注ぎます。4そして酸を数滴垂らします。 内容物はすぐに黄色くなります（最初は過マンガン酸カリウムを加えたため紫色でした）。
2キロメートル4 +10KBr +8H2SO4 → 2MnSOXNUMX4 +6千。2SO4 +5Br2 + 8H2О 部分を追加
3. 水層（下）から臭素が抽出されると、有機溶媒層（上）が赤褐色になります。
溶媒を加え、試験管を振って内容物を混合します。 剥がすと、有機層が茶色がかった赤色に変わっていることがわかります。 臭素は非極性液体によく溶け、水から溶媒に移ります。 観測できる現象 抽出 (3).
家庭の臭素水
臭素水 臭素を水に溶解することによって工業的に得られる水溶液（水１００ｇ中に臭素約３．６ｇ）。 これは、穏やかな酸化剤として、また有機化合物の不飽和性質を検出するために使用される試薬です。 しかし、遊離臭素は危険な物質であり、臭素水は不安定です（臭素は溶液から蒸発し、水と反応します）。 したがって、ちょっとした回避策で取得し、すぐに実験に使用するのが最善です。
臭化物を検出する最初の方法、つまり遊離臭素の形成につながる酸化をすでに学習しました。 今度は、フラスコ内の臭化カリウム KBr 溶液に H を数滴加えます。2SO4 および過酸化水素の一部 (3% H2O2 消毒剤として使用されます）。 しばらくすると、混合物は黄色っぽくなります。
2KBr+H2O2 +H2SO4 →カ2SO4 +Br2 + 2H2O
こうして得られた臭素水は汚染されますが、X が迷惑するだけです。2O2。 したがって、二酸化マンガンMnOを使用して除去する必要があります。2過剰な過酸化水素を分解します。 この化合物を入手する最も簡単な方法は、使い捨てセル (R03、R06 として指定) から入手する方法です。この場合、化合物は亜鉛カップを満たす黒い塊の形をしています。 フラスコに混合物をひとつまみ入れ、反応後上清を捨てれば試薬の完成です。
別の方法は、KBr 水溶液の電気分解です。 比較的純粋な臭素溶液を得るには、隔膜電解槽を構築する必要があります。 ビーカーを適切なボール紙で分割するだけです (こうすることで、電極上での反応生成物の混合を減らすことができます)。 上述の使い捨てセル３から取り出した黒鉛棒を正極として使用し、通常の釘を負極として使用する。 電源は3Vのコイン型電池で、ビーカーにKBr溶液を入れ、ワイヤーを付けた電極を挿入し、バッテリーとワイヤーを接続します。 正極の近くでは、溶液が黄色に変わり (これが臭素水です)、負極で水素の泡が形成されます (4）。 ガラスの上から臭素の鋭い匂いが漂います。 注射器またはピペットで溶液を吸い上げます。
4. 左は自家製隔膜セル、臭素水製造時の同じセル（右）。 試薬は正極の周囲に蓄積します。 負極に水素の泡が見えます。
臭素水は、密閉した容器に入れ、光を避け、涼しい場所に短期間保管できますが、すぐに試した方が良いでしょう。 シリーズの XNUMX 番目のセクションのレシピに従ってヨウ素でんぷん紙を作成した場合は、紙に臭素水を一滴垂らします。 すぐに暗いスポットが現れ、遊離ヨウ素の形成を示します。
2KI+No.2 →私2 +KVg
より強力な酸化剤を使用して臭化物から臭素を置き換えることによって海水から臭素が得られるのと同じように ()、臭素はそれより弱いヨウ素をヨウ化物から置き換えます (もちろん、塩素もヨウ素を置き換えます)。
澱粉ヨウ素紙がない場合は、ヨウ化カリウム溶液を試験管に注ぎ、臭素水を数滴加えます。 溶液は暗くなり、でんぷん指示薬（ジャガイモ粉の水懸濁液）を加えると濃い青色に変わり、その結果は遊離ヨウ素の出現を示します（5).
5. 臭素の検出。 上 - デンプンヨウ素紙、下 - デンプン指示薬を含むヨウ化カリウムの溶液（左側 - 反応用の試薬、右側 - 溶液を混合した結果）。
XNUMXつのキッチン実験。
臭素水を使った多くの実験のうち、キッチンにある試薬が必要な実験を XNUMX つ紹介します。 まず、菜種油のボトルを取り出し、
7. 臭素水と植物油の反応。 油の上層 (左) と、反応前に臭素によって着色された水の下層 (左) が見えます。 反応後(右)、水層が変色しました。
ひまわり油かオリーブオイル。 少量の植物油を臭素水の入った試験管に注ぎ、中身を振って試薬をよく混ぜます。 不安定なエマルションが分離すると、油が上にあり（水より密度が低い）、臭素水が下にあります。 しかし、水層は黄色がかった色を失いました。 この効果は水溶液を「阻害」し、それを使用して油の成分と反応します（6).
植物油には、不飽和脂肪酸（グリセロールと結合して脂肪を形成する）がかなり多く含まれています。 臭素原子はこれらの酸の分子内の二重結合に結合し、対応する臭素誘導体を形成します。 臭素水の色の変化は、試験サンプルに不飽和有機化合物、つまり臭素が含まれていることを示します。 炭素原子間に二重結合または三重結合を持つ化合物（7).
XNUMX 番目のキッチン実験では、重曹、つまり重炭酸ナトリウム、NaHCO を準備します。3、そしてXNUMXつの糖 - グルコースとフルクトース。 炭酸飲料とブドウ糖は食料品店で購入でき、果糖は糖尿病用キオスクや健康食品店で購入できます。 グルコースとフルクトースは、一般的な糖であるスクロースを形成します。 さらに、それらは性質が非常に似ており、合計式も同じであり、これが十分でない場合には、簡単に相互に移行します。 確かに、それらの間には違いがあります。フルクトースはグルコースよりも甘く、溶液中では光の面を別の方向に変えます。 ただし、識別するには、化学構造の違いを使用します。つまり、グルコースはアルデヒドであり、フルクトースはケトンです。
7.結合への臭素の付加反応
還元糖はトロマー試験とトーレンス試験を使用して同定されることを覚えているかもしれません。 レンガのCu堆積物の外観2O (最初の試行) または銀の鏡 (XNUMX 回目の試行) は、アルデヒドなどの還元性化合物の存在を示します。
しかし、フルクトースは反応媒体中ですぐにその構造を変化させてグルコースになるため、これらの試みではグルコースアルデヒドとフルクトースケトンを区別できません。 より微細な試薬が必要です。
ハロゲンのような
類似した化合物に類似した特性を持つ化合物のグループがあります。 これらは一般式 HX の酸と一陰性アニオン X- との塩を形成しますが、これらの酸は酸化物から形成されるものではありません。 このような擬ハロゲンの例としては、有毒な青酸 HCN や無害なチオシアン酸 HSCN があります。 それらの中には、シアン (CN) などの二原子分子を形成するものもあります。2.
ここで臭素水が活躍します。 溶液の作成: グルコースに NaHCO を加えたもの3 フルクトースにも重曹を加えます。 調製したグルコース溶液を臭素水とともに一方の試験管に注ぎ、フルクトース溶液を臭素水とともにもう一方の試験管に注ぎます。 違いははっきりとわかります。臭素水はブドウ糖溶液の作用により脱色され、果糖は何の変化も引き起こしませんでした。 XNUMX つの糖は、弱アルカリ性環境 (重炭酸ナトリウムを使用) と穏やかな酸化剤 (臭素水など) を使用した環境でのみ区別できます。 強アルカリ性溶液（トロマー試験とトーレンス試験に必要）を使用すると、ある糖が別の糖に急速に変換され、フルクトースによっても臭素水が変色します。 知りたい場合は、重曹の代わりに水酸化ナトリウムを使用してテストを繰り返してください。
