Ceux qui forment des sels, partie 4 Brome

Un autre élément de la famille des halogènes est le brome. Il occupe une place entre le chlore et l'iode (formant ensemble la sous-famille des halogènes), et ses propriétés sont moyennes par rapport à ses voisins du haut et du bas du groupe. Cependant, quiconque pense qu'il s'agit d'un élément sans intérêt se trompera.

Par exemple, le brome est le seul liquide parmi les non-métaux, et sa couleur reste également unique dans le monde des éléments. L'essentiel, cependant, est que des expériences intéressantes puissent être réalisées avec lui à la maison.

- Quelque chose sent mauvais ici ! -

...... s'écria le chimiste français Joseph Gay Lussaclorsqu'à l'été 1826, pour le compte de l'Académie française, il vérifia le rapport sur la découverte d'un nouvel élément. Son auteur était plus largement inconnu Antoine Enfants. Un an plus tôt, cet apothicaire de 23 ans avait exploré la possibilité de fabriquer de l'iode à partir de solutions de brassage issues de la cristallisation du sel gemme de l'eau de mer (une méthode utilisée pour fabriquer du sel dans les climats chauds comme la côte méditerranéenne française). Le chlore bouillonnait dans la solution, déplaçant l'iode de son sel. Il a reçu l'élément, mais a remarqué autre chose - un film d'un liquide jaunâtre avec une forte odeur. Il l'a séparé puis l'a fusionné. Le résidu s'est avéré être un liquide brun foncé, contrairement à toute substance connue. Les résultats des tests de Balar ont montré qu'il s'agit d'un nouvel élément. Par conséquent, il a envoyé un rapport à l'Académie française et a attendu son verdict. Après la confirmation de la découverte de Balar, un nom a été proposé pour l'élément. brome, dérivé du grec bromos, c'est-à-dire puanteur, car l'odeur du brome n'est pas agréable (1).

Attention! La mauvaise odeur n'est pas le seul inconvénient du brome. Cet élément est tout aussi nocif que les halogènes supérieurs et, une fois sur la peau, laisse des plaies difficiles à cicatriser. Par conséquent, vous ne devez en aucun cas obtenir du brome sous sa forme pure et éviter d'inhaler l'odeur de sa solution.

élément eau de mer

L'eau de mer contient presque tout le brome présent sur le globe. L'exposition au chlore provoque la libération de brome, qui se volatilise avec l'air utilisé pour souffler l'eau. Dans le récepteur, le brome est condensé puis purifié par distillation. En raison d'une concurrence moins chère et d'une réactivité moindre, le brome n'est utilisé qu'en cas de besoin. De nombreuses utilisations ont disparu, telles que le bromure d'argent dans la photographie, les additifs d'essence au plomb et les agents extincteurs au halon. Le brome est un constituant des batteries au brome-zinc et ses composés sont utilisés comme médicaments, colorants, additifs pour réduire l'inflammabilité des plastiques et produits phytosanitaires.

Chimiquement, le brome ne diffère pas des autres halogènes : il forme de l'acide bromhydrique fort HBr, des sels avec l'anion brome et certains acides oxygénés et leurs sels.

Analyste brome

Les réactions caractéristiques de l'anion bromure sont similaires aux expériences réalisées pour les chlorures. Après ajout d'une solution de nitrate d'argent AgNO₃ un précipité peu soluble d'AgBr précipite, s'assombrissant à la lumière en raison de la décomposition photochimique. Le précipité a une couleur jaunâtre (contrairement à AgCl blanc et AgI jaune) et est peu soluble lorsqu'une solution d'ammoniaque NH est ajoutée._3aq (ce qui le distingue de AgCl, très soluble dans ces conditions) (2). 

2. Comparaison des couleurs des halogénures d'argent - ci-dessous, vous pouvez voir leur décomposition après exposition à la lumière.

Le moyen le plus simple de détecter les bromures est de les oxyder et de déterminer la présence de brome libre. Pour le test, vous aurez besoin de: bromure de potassium KBr, permanganate de potassium KMnO₄, solution d'acide sulfurique (VI) H₂SO₄ et un solvant organique (par exemple, un diluant pour peinture). Verser une petite quantité de solutions KBr et KMnO dans un tube à essai.₄puis quelques gouttes d'acide. Le contenu devient immédiatement jaunâtre (à l'origine, il était violet à cause du permanganate de potassium ajouté):

2KMn₄ +10KBr +8H₂SO4 → 2MnSO₄ + 6 mille₂SO₄ +5Ch₂ + 8H₂À propos de l'ajout d'une portion

3. Le brome extrait de la couche aqueuse (en bas) colore la couche de solvant organique en rouge-brun (en haut).

solvant et agiter le flacon pour mélanger le contenu. Après le pelage, vous verrez que la couche organique a pris une couleur rouge brunâtre. Le brome se dissout mieux dans les liquides non polaires et passe de l'eau au solvant. Phénomène observé extraction (3). 

L'eau bromée à la maison

eau de brome est une solution aqueuse obtenue industriellement par dissolution de brome dans l'eau (environ 3,6 g de brome pour 100 g d'eau). C'est un réactif utilisé comme agent oxydant doux et pour détecter la nature insaturée des composés organiques. Cependant, le brome libre est une substance dangereuse et, de plus, l'eau bromée est instable (le brome s'évapore de la solution et réagit avec l'eau). Par conséquent, il est préférable d'obtenir une petite solution de contournement et de l'utiliser immédiatement pour des expériences.

Vous avez déjà appris la première méthode de détection des bromures : l'oxydation conduisant à la formation de brome libre. Cette fois, ajoutez quelques gouttes de H à la solution de bromure de potassium KBr dans le ballon.₂SO₄ et une partie de peroxyde d'hydrogène (3% H₂O₂ utilisé comme désinfectant). Au bout d'un moment, le mélange devient jaunâtre :

2KBr+H₂O₂ +H₂SO₄ → K₂SO₄ +fr₂ + 2H₂O

L'eau bromée ainsi obtenue est polluée, mais X est le seul souci.₂O₂. Par conséquent, il doit être éliminé avec du dioxyde de manganèse MnO.₂qui décomposera l'excès de peroxyde d'hydrogène. Le moyen le plus simple d'obtenir le composé consiste à utiliser des piles jetables (désignées par R03, R06), où il se présente sous la forme d'une masse sombre remplissant une coupelle en zinc. Placez une pincée de la masse dans le ballon et après la réaction, versez le surnageant et le réactif est prêt.

Une autre méthode est l'électrolyse d'une solution aqueuse de KBr. Pour obtenir une solution de brome relativement pure, il est nécessaire de construire un électrolyseur à diaphragme, c'est-à-dire divisez simplement le bécher avec un morceau de carton approprié (de cette façon, vous réduirez le mélange des produits de réaction sur les électrodes). Un bâtonnet de graphite prélevé sur la pile jetable 3 mentionnée ci-dessus sera utilisé comme électrode positive, et un clou ordinaire comme électrode négative. La source d'alimentation est une pile bouton de 4,5 V. Versez la solution KBr dans le bécher, insérez les électrodes avec les fils attachés et connectez la batterie aux fils. Près de l'électrode positive, la solution deviendra jaune (c'est votre eau de brome), et des bulles d'hydrogène se formeront à l'électrode négative (4). Il y a une forte odeur de brome au-dessus du verre. Aspirez la solution avec une seringue ou une pipette.

4. Cellule à diaphragme artisanale à gauche et la même cellule dans la production d'eau bromée (à droite). Le réactif s'accumule autour de l'électrode positive ; des bulles d'hydrogène sont visibles sur l'électrode négative.

Vous pouvez stocker l'eau bromée pendant une courte période dans un récipient hermétiquement fermé, à l'abri de la lumière et dans un endroit frais, mais il est préférable de l'essayer tout de suite. Si vous avez fabriqué des papiers d'amidon iodé selon la recette de la deuxième partie du cycle, mettez une goutte d'eau de brome sur le papier. Une tache sombre apparaît immédiatement, signalant la formation d'iode libre :

2KI + Br.₂ → je₂ + KVg

Tout comme le brome est obtenu à partir de l'eau de mer en le déplaçant des bromures avec un agent oxydant plus fort (), le brome déplace l'iode plus faible que lui des iodures (bien sûr, le chlore déplacera également l'iode).

Si vous n'avez pas de papier d'amidon iodé, versez une solution d'iodure de potassium dans un tube à essai et ajoutez quelques gouttes d'eau bromée. La solution s'assombrit et lorsqu'un indicateur d'amidon (une suspension de farine de pomme de terre dans de l'eau) est ajouté, il devient bleu foncé - le résultat indique l'apparition d'iode libre (5). 

5. Détection du brome. Ci-dessus - papier d'iode d'amidon, ci-dessous - une solution d'iodure de potassium avec un indicateur d'amidon (à gauche - réactifs pour la réaction, à droite - le résultat du mélange des solutions).

Deux expériences de cuisine.

Parmi les nombreuses expériences avec de l'eau bromée, je vous en propose deux pour lesquelles vous aurez besoin de réactifs de la cuisine. Dans le premier, sortez un flacon d'huile de colza,

7. Réaction de l'eau bromée avec de l'huile végétale. La couche supérieure d'huile est visible (à gauche) et la couche inférieure d'eau colorée au brome avant la réaction (à gauche). Après la réaction (à droite), la couche aqueuse s'est décolorée.

huile de tournesol ou d'olive. Versez une petite quantité d'huile végétale dans un tube à essai avec de l'eau de brome et secouez le contenu pour que les réactifs se mélangent bien. Au fur et à mesure que l'émulsion labile se décompose, l'huile sera en haut (moins dense que l'eau) et l'eau de brome en bas. Cependant, la couche d'eau a perdu sa couleur jaunâtre. Cet effet "interdit" la solution aqueuse et l'utilise pour réagir avec les composants de l'huile (6). 

L'huile végétale contient beaucoup d'acides gras insaturés (qui se combinent avec la glycérine pour former des graisses). Les atomes de brome sont attachés à des doubles liaisons dans les molécules de ces acides, formant les dérivés de brome correspondants. Un changement de couleur de l'eau bromée est une indication que des composés organiques insaturés sont présents dans l'échantillon d'essai, c'est-à-dire composés qui ont des liaisons doubles ou triples entre les atomes de carbone (7). 

Pour la deuxième expérience de cuisine, préparez du bicarbonate de soude, c'est-à-dire du bicarbonate de sodium, NaHCO.₃, et deux sucres - glucose et fructose. Vous pouvez acheter du soda et du glucose à l'épicerie et du fructose au kiosque pour diabétiques ou au magasin d'aliments naturels. Le glucose et le fructose forment le saccharose, qui est un sucre courant. De plus, ils ont des propriétés très similaires et ont la même formule totale, et si cela ne suffisait pas, ils passent facilement l'un dans l'autre. Certes, il existe des différences entre eux: le fructose est plus sucré que le glucose et, en solution, il fait tourner le plan de la lumière dans l'autre sens. Cependant, pour l'identification, vous utiliserez la différence de structure chimique : le glucose est un aldéhyde et le fructose est une cétone.

7. Réaction de l'ajout de brome à la liaison

Vous vous souvenez peut-être que les sucres réducteurs sont identifiés à l'aide des tests de Trommer et de Tollens. Vue externe du gisement de cuivre en brique₂O (dans la première tentative) ou un miroir d'argent (dans la seconde) indique la présence de composés réducteurs, tels que les aldéhydes.

Cependant, ces tentatives ne font pas la distinction entre le glucose aldéhyde et le fructose cétone, car le fructose va rapidement changer de structure dans le milieu réactionnel, se transformant en glucose. Un réactif plus fluide est nécessaire.

Halogènes comme 

Il existe un groupe de composés chimiques dont les propriétés sont similaires à celles de composés similaires. Ils forment des acides de formule générale HX et des sels avec des anions mononégatifs X–, et ces acides ne sont pas formés à partir d'oxydes. Des exemples de tels pseudohalogènes sont l'acide cyanhydrique toxique HCN et le thiocyanate inoffensif HSCN. Certains d'entre eux forment même des molécules diatomiques, comme le cyanogène (CN).₂.

C'est là que l'eau de brome entre en jeu. Préparer des solutions : glucose avec l'ajout de NaHCO₃ et du fructose, également avec l'ajout de bicarbonate de soude. Versez la solution de glucose préparée dans un tube à essai avec de l'eau de brome et la solution de fructose dans l'autre, également avec de l'eau de brome. La différence est bien visible : l'eau bromée s'est décolorée sous l'action d'une solution de glucose, et le fructose n'a provoqué aucune modification. Les deux sucres ne peuvent être distingués que dans un milieu légèrement alcalin (fourni avec du bicarbonate de sodium) et avec un agent oxydant doux, c'est-à-dire de l'eau bromée. L'utilisation d'une solution fortement alcaline (nécessaire pour les tests de Trommer et Tollens) provoque la conversion rapide d'un sucre en un autre et la décoloration de l'eau bromée également par le fructose. Si vous voulez savoir, répétez le test en utilisant de l'hydroxyde de sodium au lieu du bicarbonate de soude.