Мінімальна і максимальна ступінь окислення брому. Хімічні властивості брому

Серед усіх хімічних елементів-неметалів є особливий ряд - галогени. Ці атоми отримали свою назву за особливі властивості, що вони виявляють у хімічних взаємодіях. До них відносяться:

• йод;
• хлор;
• бром;
• фтор.

Хлор і фтор - це отруйні гази, які мають сильну окислювальну здатність. Йод при нормальних умовах являє собою кристалічна речовина темно-фіолетового кольору з вираженим металевим блиском. Проявляє властивості відновника. А як виглядає четвертий галоген? Які властивості брому, утворені ними з`єднання і характеристики як елемента, і як простого речовини? Спробуємо розібратися.

Бром: загальна характеристика елементу

Як частка періодичної системи, бром займає клітинку під порядковим номером 35. Відповідно, у складі його ядра 35 протонів, а електронна оболонка вміщує таку ж кількість електронів. Конфігурація зовнішнього шару: 4s²p⁵.

Розташовується в VII групі, головній підгрупі, входить до складу галогенів - особливої за властивостями групи хімічних елементів. Усього відомо близько 28 різних ізотопних різновидів даного атома. Масові числа варіюються від 67 до 94. Стійких і стабільних, а також переважаючих за процентним вмістом в природі відомо два:

• бром ⁷⁹ - його 51%;
• бром ⁸¹ - його 49%.
  

Середня атомна маса елемента дорівнює 79,904 одиниці. Ступінь окислювання брому варіюється від -1 до +7. Проявляє сильні окисні властивості, проте поступається в них хлору і фтору, перевершуючи йод.

Історія відкриття

Відкрито даний елемент був пізніше своїх колег по підгрупі. До того моменту вже було відомо про хлор і йоді. Хто ж зробив це відкриття? Можна назвати відразу три імені, оскільки саме стільки вчених практично одночасно зуміли синтезувати новий елемент, який виявився згодом розглянутим атомом. Ці імена:

• Антуан Жером Балар.
• Карл Левіга.
• Юстус Лібіх.

Але офіційною "батьком" вважається саме Балар, оскільки він першим не тільки отримав і описав, але і відправив на наукову конференцію хіміків нова речовина, що представляє собою незвіданий елемент.

Антуан Балар займався дослідженням складу морської солі. Проводячи над нею численні хімічні досліди, він в один із днів пропускав через розчин хлор і побачив, що утворюється якесь жовте з`єднання. Прийнявши це за продукт взаємодії хлору і йоду в розчині, він став далі досліджувати отриманий продукт. Піддав наступним обробкам:

• впливав ефіром;
• вимочив в гидроксиде калію;
• обробив піролюзитом;
• витримав в сірчанокислої середовищі.

В результаті він отримав летючу буро-червону рідину з неприємним запахом. Це і був бром. Потім він провів ретельне дослідження фізичних і хімічних характеристик цієї речовини. Після відправив доповідь про нього, описав властивості брому. Назва, яку Балар дав елементу, було муріди, однак воно не прижилося.

Сьогоднішнє загальноприйняте ім`я цього атома бром, що в перекладі з латині означає "смердючий", "смердючий". Це цілком підтверджується властивостями його простого речовини. Рік відкриття елементу - 1825.

Можливі ступені окислення брому

Таких можна назвати декілька. Адже, завдяки своїй електронної конфігурації, бром може проявляти як окисні, так і відновні властивості, з явною перевагою перших. Всього можна виділити п`ять можливих варіантів:

• -1 - нижча ступінь окислення брому;
• +1;
• +2;
• +3;
• +5;
• +7.

У природі зустрічаються тільки ті сполуки, у складі яких елемент у негативному значенні. +7 - Максимальна ступінь окислення брому. Її він проявляє у складі бромної кислоти HBrO₄ та її солей броматов (NaBrO₄). Взагалі дана ступінь окислення брому зустрічається вкрай рідко, так само як і +2. А ось з`єднання з -1- +3 і +5 - дуже поширені і мають значення не тільки в хімічній промисловості, а й у медицині, техніці та інших галузях господарства.

Бром як проста речовина

При звичайних умовах розглянутий елемент являє собою двоатомних молекул, проте є не газом, а рідиною. Дуже отруйною, димить на повітрі і издающей вкрай неприємний запах. Навіть пари в низькій концентрації здатні викликати опіки на шкірі і подразнення слизових оболонок тіла. Якщо ж перевищити допустиму норму, то можливо задуху і смерть.

Хімічна формула даної рідини - Br₂. Очевидно, що символ утворений від грецького назви елемента - bromos. Зв`язок між атомами одинарна, ковалентний неполярний. Радіус атома відносно великий, тому бром вступає в реакції досить легко. Це дозволяє широко використовувати його в хімічних синтезах, часто як реактив на якісне визначення органічних сполук.

У вигляді простої речовини в природі не зустрічається, так як легко випаровується у вигляді червонувато-бурого диму, що володіє роз`їдаючим дією. Тільки у формі різних багатокомпонентних систем. Ступінь окислювання брому в з`єднаннях різного роду залежить від того, з яким саме елементом йде реакція, тобто з якою речовиною.

Фізичні властивості

Дані характеристики можна виразити декількома пунктами.

1. Розчинність у воді - середня, але краще, ніж в інших галогенів. Насичений розчин називають бромної водою, вона має червонувато-бурий колір.
2. Температура кипіння рідини - +59,2 ⁰С.
3. Температура плавлення -7,25 ⁰С.
4. Запах - різкий, неприємний, задушливий.
5. Колір - червонувато-бурий.
6. Агрегатний стан простого речовини - важка (з високою щільністю), густа рідина.
7. Електронегативність за шкалою Поллінга - 2,8.

Дані характеристики позначаються на способах отримання даного з`єднання, а так само накладають зобов`язання для дотримання крайньої обережності при роботі з ним.

Хімічні властивості брому

З погляду хімії, бром поводиться двояко. Проявляє і окисні, і відновні властивості. Як і всі інші елементи, приймати електрони він здатний від металів і менш електронегативних неметалів. Відновлювачем ж він є з сильними окислювачами, такими як:

• кисень;
• фтор;
• хлор;
• деякі кислоти.

Природно, що і ступінь окислення брому при цьому варіюється від -1 до +7. З чим же конкретно здатний вступати в реакції розглянутий елемент?

1. З водою - в результаті утворюється суміш кислот (бромоводородной і бромноватистой).
2. З різними йодидами, оскільки бром здатний витісняти йод з його солей.
3. З усіма неметалами безпосередньо, крім кисню, вуглецю, азоту і благородних газів.
4. Майже з усіма металами як сильний окислювач. З багатьма речовинами навіть із запалюванням.
5. У реакціях ОВР бром часто сприяє окисленню сполук. Наприклад, сірка та сульфіти перетворюються в сульфат-іони, йодиди в йод, як проста речовина.
6. З лугами з утворенням бромідів, броматов або гіпоброматов.

Особливе значення мають хімічні властивості брому, коли він входить до складу кислот і солей, їм освічених. У цьому виді дуже сильні його властивості, як окислювача. Набагато яскравіше виражені, ніж у простого речовини.

Отримання

Те, що аналізованих нами речовина важливе і значуще з погляду хімії, підтверджує факт його щорічного видобутку в кількості 550000 тонн. Країни-лідери за цими показниками:

• США.
• Китай.
• Ізраїль.

Промисловий спосіб видобутку вільного брому заснований на обробці соляних розчинів озер, свердловин, морів. З них виділяється сіль потрібного елемента, яка переводиться в підкислену форму. Її пропускають через потужний потік повітря або водяної пари. Таким чином, формується газоподібний бром. Потім обробляють його кальцинованої содою і отримують суміш натрієвих солей - бромідів і броматов. Їх розчини подкисляют і на виході мають вільне рідка речовина.

Лабораторні способи синтезу засновані на витісненні брому з його солей хлором, як більш сильним галогеном.

Знаходження в природі

У чистому вигляді аналізованих нами речовина в природі не зустрічається, оскільки це димить на повітрі легколетучая рідину. В основному входить до складу з`єднань, в яких проявляється мінімальна ступінь окислення брому -1. Це солі бромоводородной кислоти - броміди. Дуже багато цього елемента супроводжує природні солі хлору - Сильвініт, карналлита та інші.

Мінерали самого брому були відкриті пізніше, ніж він сам. Найпоширеніших з них три:

• емболії - суміш хлору і брому з сріблом;
• бромаргініт;
• бромсільвініт - суміш калію, магнію і брому зі зв`язаною водою (кристалогідрат).

Також даний елемент входить обов`язково до складу живих організмів. Його нестача призводить до виникнення різних захворювань нервової системи, розладів, порушення сну і погіршення пам`яті. У більш гірших випадках загрожує безпліддям. Риби, морські жителі здатні накопичувати бром в значних кількостях у вигляді солей.

У земній корі масовий вміст його досягає 0,0021%. Багато містить морська вода і в цілому гідросфера Землі.

Сполуки брому з нижчою ступенем окислення

Яка ступінь окислення у брому в його з`єднаннях з металами і воднем? Сама нижча, яка можлива для даного елемента - мінус один. Саме ці з`єднання і представляють найбільший практичний інтерес для людини.

1. HBr - бромоводород (газ), або бромоводородной кислота. У газоподібному агрегатному стані не має кольору, проте дуже різко і неприємно пахне, сильно димить. Володіє роз`їдаючим дією на слизові оболонки тіла. Добре розчиняється у воді, формуючи кислоту. Вона, у свою чергу, відноситься до сильних електролітів, є гарним відновлювачем. Легко переходить у вільний бром при дії сірчаної, азотної кислот і кисню. Промислове значення має як джерело бромід-іона для утворення солей з катіонами металів.
2. Броміди - солі вищевказаної кислоти, в яких ступінь окислення брому так само дорівнює -1. Практичний інтерес представляють: LiBr і KBr.
3. З`єднання органічної природи, що містять бромід-іон.

З`єднання з вищим ступенем окислення

До таких відноситься кілька основних речовин. Ступінь окислювання вища брому дорівнює +7, значить в цих сполуках він якраз її і повинен проявляти.

1. Бромная кислота - HBrO₄. Найсильніша з усіх відомих для даного елемента кислот, однак при цьому і найстійкіша до атак сильних відновників. Це пояснюється особливим геометричних будовою молекули, яка в просторі має форму тетраедра.
2. Пербромати - солі вище означеної кислоти. Для них так само характерна максимальна ступінь окислення брому. Вони є сильними окислювачами, завдяки чому і знаходять застосування в хімічній промисловості. Приклади: NaBrO₄, KBrO₄.

Застосування брому та його сполук

Можна позначити кілька областей, в яких бром та його сполуки знаходять безпосереднє застосування.

1. Виробництво барвників.
2. Для виготовлення фотоматеріалів.
3. В якості лікарських засобів в медицині (солі брому).
4. В автомобільній промисловості, а саме як добавка в бензини.
5. Використовують як просочення для пониження рівня займистості деяких органічних матеріалів.
6. При виготовленні бурових розчинів.
7. У сільському господарстві при виготовленні захисних від комах обприскувачів.
8. В якості дезинфектора і знезаражувачем, в тому числі, для води.

Біологічна дія на організм

Як надлишок, так і недолік брому в організмі мають вельми неприємні наслідки.

Ще Павлов перший визначив вплив цього елемента на живих істот. Досліди на тваринах довели, що тривале недоотримання іонів брому приводить до:

• порушення роботи нервової системи;
• розладу статевої функції;
• викиднів і безпліддя;
• зменшення росту;
• зниженню рівня гемоглобіну;
• безсонні і так далі.

Надлишкове накопичення в органах і тканинах призводить до придушення роботи головного та спинного мозку, різним зовнішнім захворювань шкіри.