ברום: היסטוריה, מבנה, תצורת אלקטרונים, מאפיינים, שימושים - כִּימִיָה - 2025

ברום הוא אלמנט מתכתי השייכים לקבוצה של הלוגנים, הקבוצה 17 (VIIA) של הטבלה המחזורית. הסמל הכימי שלה הוא בר. זה מופיע כמולקולה דיאטומית, שהאטומים שלה קשורים על ידי קשר קוולנטי, וזו הסיבה שמקצים לה את הנוסחה המולקולרית Br ₂ .

שלא כמו פלואור וכלור, ברום בתנאים יבשתיים אינו גז אלא נוזל חום-אדמדם (תמונה למטה). זה ריגוש, וזה יחד עם כספית, היסודות הנוזלים היחידים. מתחתיו, היוד, אף שהוא מעצים את צבעו והופך לסגול, יכול להתגבש למוצק נדיף.

בקבוקון עם ברום נוזלי טהור. מקור: תמונות Hi-Res של אלמנטים כימיים

הברום התגלה, באופן עצמאי, בשנת 1825 על ידי קרל לוויג, שלמד תחת ניהולו של הכימאי הגרמני לאופולד גמלין; ובשנת 1826, על ידי הכימאי הצרפתי אנטואן-ג'רום בלרד. עם זאת, פרסום תוצאות הניסוי של בלארד קדם לתוצאות של לוויג.

הברום הוא היסוד ה 62 השופע ביותר בכדור הארץ, מופץ בריכוזים נמוכים ברחבי קרום כדור הארץ. בים, הריכוז הממוצע הוא 65 עמודים לדקה. גוף האדם מכיל ברום 0.0004%, ותפקודו אינו ידוע באופן סופי.

אלמנט זה מנוצל באופן מסחרי במלחנות או במקומות שעקב תנאים מיוחדים הם מקומות עם ריכוז גבוה של מלחים; לדוגמא, ים המלח שאליו מתכנסים מי השטחים הסמוכים, רווים במלחים.

זהו אלמנט מאכל המסוגל לתקוף מתכות, כמו פלטינה ופלדיום. המומס במים, ברום יכול גם להפעיל את פעולתו המאכלת על רקמות אנושיות, מה שמחמיר את המצב מכיוון שניתן ליצור חומצה הידרובומית. לגבי רעילותו הוא יכול לגרום נזק משמעותי לאיברים, כמו הכבד, הכליות, הריאות והבטן.

הברום מזיק מאוד באטמוספרה, והינו הרס פי 40-100 לשכבת האוזון מאשר כלור. מחצית מהאובדן של שכבת האוזון באנטארקטיקה נוצר כתוצאה מתגובות הקשורות לברוממתיל, תרכובת המשמשת כחומר חיטוי.

יש לו שימושים רבים, כגון: מעכב אש, חומר הלבנה, חומר חיטוי משטח, תוסף דלק, ביניים בייצור הרגעה, בייצור כימיקלים אורגניים וכו '.

הִיסטוֹרִיָה

יצירתו של קרל לוויג

הברום התגלה באופן עצמאי וכמעט בו זמנית על ידי קרל יעקב לוויג, כימאי גרמני בשנת 1825, ועל ידי אנטואן בלארד, כימאי צרפתי בשנת 1826.

קרל לוויג, תלמידו של הכימאי הגרמני ליאופולד גמלין, אסף מים ממעיין בבאד קרוינאש והוסיף לו כלור; לאחר הוספת האתר, תערובת הנוזל הוקפצה.

לאחר מכן מזוקק האתר ומרכז אותו באידוי. כתוצאה מכך הוא השיג חומר חום אדמדם, שהיה ברום.

יצירתו של אנטואן בלארד

באלארד, מצדו, השתמש באפר מאצות חומות המכונות פוקוס וערבב אותן במי מלח, שהוצאו מדירות המלח במונפלייה. לפיכך, הוא שיחרר את הברום והעביר כלור דרך החומר המימי שנמצא במיצוי, בו נמצא המגנזיום ברומיד, MgBr ₂ .

בהמשך, זוקק החומר בנוכחות דו תחמוצת המנגן וחומצה גופרתית, והוליד אדים אדומים שהתעבו לנוזל כהה. באלארד חשב שמדובר באלמנט חדש וכינה אותו מוריד, שמקורו במילה הלטינית מוריה, שאיתה מיועדת התמלחת.

דווח כי באלארד שינה את השם מרידום לברום לפי הצעת אנגלאדה או גיי-לוסאק, בהתבסס על העובדה שברום פירושו עבירה, המגדירה את ריח היסוד שהתגלה.

התוצאות פורסמו על ידי Belard ב- Annales of Chemie and Physique, לפני שלויוויג פרסם את שלו.

רק משנת 1858 אפשר היה לייצר ברום בכמויות משמעותיות; השנה התגלו וניצלו מרבצי המלח בשטספורט, והניבו ברום כתוצר לוואי של אשלג.

מבנה ותצורת אלקטרונים של הברום

מולקולה

מולקולת Br2. מקור: Benjah-bmm27.

בתמונה למעלה נראה מולקולת הברום, Br ₂ , עם דפוס מילוי קומפקטי. למעשה, יש קשר קוולנטי יחיד בין שני אטומי הברום, בר-בר.

בהיותה מולקולה הומוגנית ודיאטומית, הוא חסר רגע דיפול קבוע ויכול לקיים אינטראקציה רק ​​עם אחרים מאותו סוג באמצעות כוחות פיזור בלונדון.

זו הסיבה לכך שהנוזל האדמדם שלו מתפוצץ; במולקולות של Br ₂ , אם כי כבדות יחסית, הכוחות הבין-מולקולריים שלהם מחזיקים ביניהם באופן רופף.

הברום הוא פחות אלקטרוניטיבי מאשר כלור, ולכן יש לו השפעה פחות מושכת על האלקטרונים בקליפות הערך. כתוצאה מכך היא דורשת פחות אנרגיה כדי לנסוע ברמות אנרגיה גבוהות יותר, לספוג פוטונים ירוקים, ולשקף צבע אדמדם.

קריסטלים

מבנה גביש ברום. מקור: בן מילס.

בשלב הגז, מולקולות ה- Br ₂ נפרדות במידה ניכרת עד שאין אינטראקציות יעילות ביניהן. עם זאת, מתחת לנקודת ההתכה שלו, הברום יכול להקפיא לגבישים אורתורומומיים אדמדמים (תמונה עליונה).

שימו לב כיצד מולקולות ה- Br ₂ מסודרות בצורה מסודרת כך שהן נראות כמו "תולעי ברום". כאן, ובטמפרטורות אלה (T <-7.2 ° C), כוחות הפיזור מספיקים בכדי שרטטות המולקולות לא יקרסו את הגביש מייד; אך עדיין, כמה מהם יעלו ללא הרף.

שכבת תוקף ומצבי חמצון

תצורת האלקטרונים של הברום היא:

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

בהיותו תלת מימד ¹⁰ 4s ² 4p ⁵ מעטפת הערכיות שלו (למרות שהמסלול ^{10 10} אינו ממלא תפקיד מוביל בתגובות הכימיות שלו). האלקטרונים במעגלים 4S ו- 4p הם החיצוניים ביותר, בסך הכל 7, רק אלקטרון אחד הרחק מהשלמת שמיניית הערכיות.

מתצורה זו ניתן להסיק את מצבי החמצון האפשריים עבור ברום: -1, אם הוא משיג אלקטרון שיהיה איזואלקטרוני לקריפטון; +1, משאיר 3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴ ; +3, +4 ו- +5, מאבדים את כל האלקטרונים מהמסלול 4p (3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰ ); ו- +7, ולא משאירים אלקטרונים במסלול 4s (3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰ ).

נכסים

מראה חיצוני

נוזל גוש חום חום אדמדם. הוא נמצא בטבע כמולקולה דיאטומית, כאשר האטומים קשורים בקשר קוולנטי. הברום הוא נוזל צפוף יותר מהמים ושוקע בו.

משקל אטומי

79.904 גרם למול.

מספר אטומי

35.

רֵיחַ

עשן חריף, נחנק ומעצבן.

נקודת המסה

-7.2 מעלות צלזיוס

נקודת רתיחה

58.8 מעלות צלזיוס

צפיפות (בר

3.1028 גרם / ס"מ ³

מסיסות במים

33.6 גרם / ל 25 מעלות צלזיוס. המסיסות של הברום במים נמוכה ונוטה לעלות עם ירידה בטמפרטורה; התנהגות דומה לזה של גזים אחרים.

מסיסות

מסיסים באופן חופשי באלכוהול, אתר, כלורופורם, פחמן טטרכלוריד, פחמן דיסולפיד וחומצה הידרוכלורית מרוכזת. מסיסים בממסים לא קוטביים וכמה ממסים קוטביים כמו אלכוהול, חומצה גופרתית ובממסים רבים הלוגניים.

נקודה משולשת

265.9 קילוגרם ב -5.8 קפ"ה.

נקודה קריטית

588 K במהירות של 10.34 MPa.

חום האיחוי (Br

10.571 kJ / mol.

חום האידוי (Br

29.96 ק"ג / מול.

קיבולת חום טוחנת (Br

75.69 ק"ג / מול.

לחץ אדים

בטמפרטורה של 270 K, 10 kPa.

טמפרטורת התלקחות

לא דליק.

נקודת הצתה

113 מעלות צלזיוס

טמפרטורת אחסון

מ -2 עד 8 מעלות צלזיוס.

מתח פנים

40.9 mN / m בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס.

סף הריח

0.05 - 3.5 עמודים לדקה. 0.39 מ"ג / מ ' ³

מדד שבירה (ηD)

1.6083 בטמפרטורה של 20 מעלות צלזיוס, ו 1.6478 ב 25 מעלות צלזיוס.

אלקטרונגטיביות

2.96 בסולם פאולינג.

אנרגיית יינון

- דרגה ראשונה: 1,139.9 ק"ג / מול.

- דרגה שנייה: 2,103 kJ / mol.

- דרגה שלישית: 3,470 ק"ג / מול.

רדיו אטומי

120 בערב.

רדיוס קוולנטי

120.3 בערב.

רדיו ואן דר וואלס

185 בערב.

תגובתיות

הוא פחות תגובתי מאשר כלור, אך מגיב יותר מיוד. זהו חומר חמצון פחות חזק מכלור וחזק מיוד. זהו גם חומר הפחתה חלש יותר מיוד, אך חזק יותר מכלור.

אדי כלור מאכלים מאוד חומרים ורקמות אנושיות רבות. תוקף אלמנטים מתכתיים רבים, כולל פלטינה ופלדיום; אך הוא אינו תוקף עופרת, ניקל, מגנזיום, ברזל, אבץ, ומתחת ל 300 מעלות צלזיוס.

הברום במים עובר שינוי והופך לברומיד. זה יכול להתקיים גם כברומט (BrO ₃ ^- ), תלוי בחומציות הנוזל.

בשל פעולתו המחמצנת, ברום יכול לגרום לשחרור של רדיקלים חופשיים בחמצן. מדובר בחמצונים חזקים ויכולים לגרום לנזק לרקמות. כמו כן, ברום יכול להתלקח באופן ספונטני בשילוב עם אשלגן, זרחן או פח.

יישומים

תוסף בנזין

אתילן דיברומיד שימש להסרת מרבצי עופרת פוטנציאליים ממנועי הרכב. לאחר בעירה של בנזין, ששימש עופרת כתוסף, הברום בשילוב עופרת ליצירת ברומיד עופרת, גז נדיף שגורש דרך צינור הזנב.

למרות שהברום הוציא עופרת מבנזין, פעולתו ההרסנית בשכבת האוזון הייתה עוצמתית מאוד, וזו הסיבה שהיא הושלכה ליישום זה.

הדברה

מתילן או ברום-מתיל ברומיד שימשו כחומר הדברה לטיהור קרקעות, במיוחד למיגור נמטודות טפיליות, כמו תולעת קרס.

עם זאת, השימוש ברוב התרכובות המכילות ברום הושלך בגלל הפעולה ההרסנית שלהם על שכבת האוזון.

בקרת פליטת מרקורי

ברום משמש בכמה צמחים להפחתת פליטת כספית, מתכת רעילה מאוד.

צילום

ברומיד כסוף, בנוסף ליודיד כסוף וכלוריד כסוף, משמש כתרכובת רגישה לאור בתחליבות צילום.

פעולות טיפוליות

אשלגן ברומיד, כמו גם ליתיום ברומיד, שימשו כתרופות הרגעה כלליות במאות ה -19 ותחילת המאה העשרים. ברומידים בצורה של מלחים פשוטים משמשים עדיין במדינות מסוימות כנוגדי פרכוסים.

עם זאת, ה- FDA האמריקני לא מאשר את השימוש בברום לטיפול במחלה כלשהי כיום.

חסין אש

הברום הופך על ידי להבות לחומצה הידרו-ברומית, מה שמפריע לתגובת החמצון המתרחשת בזמן שריפה, וגורם להכחדתה. פולימרים המכילים ברום משמשים לייצור שרפים מעכבי אש.

תוסף מזון

לקמח נוספו עקבות של אשלגן ברומט כדי לשפר את הבישול.

ריאגנטים וחומרים ביניים כימיים

מימן ברומיד משמש כחומר מקטין וזרז לתגובות אורגניות. הברום משמש כמתווך כימי בייצור תרופות, נוזלים הידראוליים, חומרי קירור, מסירי לחות, ובתכשירים המניפים שיער.

הוא גם מוצא שימוש בייצור נוזלי קידוח באר, מוצרים לחיטוי מים, חומרי הלבנה, חומרי חיטוי לפני השטח, צבעים, תוספי דלק וכו '.

פעולה ביולוגית

ממחקר שנערך בשנת 2014 עולה כי הברום הוא קופקטור הכרחי לביוסינתזה של קולגן IV, מה שהופך את הברום לאלמנט חיוני להתפתחות רקמות של בעלי חיים. עם זאת, אין מידע על ההשלכות של גירעון גורמי.

איפה זה נמצא

הברום מופק באופן מסחרי ממכרות מלח עמוקים ובורות מלח שנמצאו במדינת ארקנסו, ובאגם המלח הגדול של יוטה, שניהם בארצות הברית. תמלחת אחרונה זו כוללת ריכוז ברום של 0.5%.

כדי לחלץ את הברום, הכלור במצב גזי חם מתווסף למי מלח, כדי לחמצן את יוני הברומיד שבתמיסה, תוך איסוף הברום היסודי.

ים המלח, בגבול בין ירדן לישראל, הוא ים סגור הנמצא מתחת לפני הים, מה שהופך אותו לריכוז מלחים גבוה מאוד.

ברום ואשלג מתקבלים שם באופן מסחרי, על ידי אידוי מי המלח הגבוהים מים המלח. בים זה ריכוז הברום יכול להגיע ל 5 גרם / ל '.

הוא נמצא גם בריכוזים גבוהים בכמה מעיינות חמים. ברומיניט, למשל, הוא מינרל ברומיד כסוף שנמצא בבוליביה ובמקסיקו.

סיכונים

ברום במצב נוזלי מאכל לרקמות אנושיות. אך הסכנה הגדולה ביותר לאדם נובעת מאדי ברום ומשאיפתם.

נשימה בסביבה עם ריכוז ברום של 11-23 מ"ג / מ " ³ מייצרת זעזועים קשים. ריכוז של 30-60 מ"ג / מ ' ³ הוא מזיק מאוד. בינתיים, ריכוז של 200 מ"ג יכול להיות קטלני.

הפניות

1. שיבר ואטקינס. (2008). כימיה אורגנית. (גרסה רביעית). מק גריי היל.
2. המרכז הלאומי למידע ביוטכנולוגי. (2019). בְּרוֹם. מאגר PubChem. CID = 23968. התאושש מ: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. רוס רחל. (8 בפברואר 2017). עובדות על ברום. התאושש מ: livesscience.com
4. ויקיפדיה. (2019). בּוֹרָקְס. התאושש מ: en.wikipedia.org
5. Lenntech BV (2019). בְּרוֹם. התאושש מ: lenntech.com