Bromas, jodas, astatas
Bromas, jodas ir astatas yra VIIA grupės atstovai. Visi jie nemetalai
dažnai dar vadinami bendru halogenų pavadinimu. Pavadinimą halogenas
pasiūlė J. C. S. Šveigeris 1811 m., norėdamas pabrėžti chloro savybę
sudaryti druskas (graik. – sudaryti jūros druską). Šis pavadinimas vėliau
imtas taikyti ir kitiems grupės elementams.
Vienoda išorinė pagrindinio pogrupio elementų elektroninė struktūra
sąlygoja didelį halogenų cheminių procesų ir junginių savybių panašumą. Jų
atomai, turėdami išoriniame sluoksnyje 7 valentinius elektronus (s2p5)
elektronus, turi labai stiprų potraukį prijungti dar vieną elektroną, todėl
yra tipiški, aktyvūs nemetalai. Neigiamas halogenų valentingumas yra lygus
vienam. Maksimalus teigiamas valentingumas gali būti septyni. Didėjant
eilės numeriui, didėja bendras elektronų skaičius ir atomų radiusas.
Išoriniai valentiniai elektronai išsidėsto vis toliau nuo branduolio, kuris
vis mažiau juos pritraukia. Todėl halogenų metalinės savybės eilėje Br – At
stiprėja, o oksidacinės – silpnėja.
1 lentelė Pagrindinės halogenų savybės
|Savybės |Bromas |Jodas |Astatis |
|Atominis skaičius |35 |53 |85 |
|Izotopų skaičius |2 |1 |24 |
|Atominė masė |79,904 |126,9045 |(210) |
|Valentiniai |3d104s24p5 |4d105s25p5 |4f145d106s26|
|elektronai | | |p5 |
|Kiekis žemės plutoje |3 . 10-5 |4 . 10-6 |Pėdsakai |
|(%) | | | |
|Neigiamasis |2,8 |2,6 |2,4 |
|elektringumas | | | |
|Atomo radiusas (pm) |114 |133 |- |
|Tankis (skysto) g/cm3|3,187 |4,940 (kieto 20|- |
| | |˚C) | |
|Lydymosi temperatūra |-7,25 |113,6 |- |
|˚C | | | |
|Virimo temperatūra |59,5 |185,2 |- |
|˚C | | | |
Bromas: Bromą pirmąsyk išskyrė A. Balaras 1826 m., veikdamas kalio
bromidą sieros rūgštimi ir mangano dioksidu:
2KBr + 2H2SO4 + MnO2 → K2SO4 + MnSO4 + Br2
+ 2H2O
Pavadinimas kilęs dėl šio elemento nemalonaus, aštraus kvapo (graik. –
dvokimas, smarvė). Bromas – tamsiai raudonas skystis (be jo tik gyvsidabris
kambario temperatūroje yra skystas), gamtoje randamas tik junginių
pavidale. Žemės plutoje jo randama 2,5 ppm. Svarbiausi gamtiniai jo
šaltiniai yra vandenynai, sūrūs ežerai. Pramonėje bromas gaminamas bromidus
oksiduojant chloru.
2NaBr + Cl2 → 2NaCl + Br2
Br2 iš tirpalo šalinamas karštais vandens garais arba oru, po to
sukoncentruojamas ir gryninamas. Be to, bromas gaunamas elektrolizuojant
sulydytus bromidus. Pasaulyje per metus pagaminama apie 270000 t Br2. Jis
vartojamas etileno dibromidui gaminti, kurio dedama į benziną, kad į
išmetamasias dujas nepatektų benzino antidetonacinio priedo – švino
tetraetilo PbEt4, pesticidas metilo bromidas CH3Br yra naudojamas vabzdžių
lėliukėms naikinti. Benzilo bromidas ir bromacetonas vartojami kaip
ašarinės dujos.
[pic]
Sidabro bromidas (AgBr) naudojamas fotografijoje. Bromo organiniai
junginiai (pvz. Tris(dibromopropil)fosfatas (BrC3H5O)PO) vartojami kaip
degimą sulaikančios medžiagos pluoštams, plastmasėms, dangoms, kilimams.
Savybės: Bromo garai lakūs, smarkiai erzina kvėpavimo takus ir ėda
akis. Didesni jo kiekiai sukelia sunkų organizmo apsinuodijimą. Bromas
smarkiai nudegina odą, palikdamas sunkiai gyjančias žaizdas. Nedideli jo
kiekiai tirpsta vandenyje, sudarydami rusvai raudoną bromo vandenį, kuris
naudojamas oksidavimui. Bromas gerai tirpsta anglies disulfide (CS2),
chloroforme (CHCl3), benzene (C6H6), anglies tetrachloride (CCl4). Su
vandeniliu jungiasi tik šildant. Su daugeliu metalų jis reaguoja
sudarydamas bromidus. Su kai kuriais iš jų reaguoja labai energingai. Jei į
bromą įbersime alavo, stibio ar aliuminio drožlių, jos užsidega:
Sn + Br2 → SnBr2
Bromas reaguoja ir su nemetalais (siera, boru, siliciu). Ypač lengvai
jis reaguoja su fosforu.
Junginiai: HBr rūgštis gali būti gaunama šiais būdais:
NaBr + H3PO4 → NaH2PO4 + HBr
Tiesiogiai iš elementų vartojant platinos katalizatorių 200-400 ˚C
H2 + Br2 → 2HBr
Laboratorijoje HBr gaunamas bromą redukuojant fosforu ir vandeniu:
2P + 6H2O + 3Br2 → 6HBr + 2H3PO3
Bromo vandenilis yra bespalvės, ore rūkstančios, aštraus kvapo dujos.
Jos apie 2,5 karto sunkesnės už orą, 1 tūryje H2O 10˚C temperatūroje
ištirpsta 580 tūrių HBr. Ištirpęs vandenyje HBr sudaro stiprią rūgštį, kuri
dėl
išsiskiriančio laisvo bromo iš lėto tamsėja.
Bromas sudaro 3 nepatvarius bromo oksidus – Br2O, BrO2 ir Br3O8. Br2O
yra tamsiai ruda, kieta, -68 ˚C temperatūroje vidutiniškai patvari medžiaga
(tlyd = -17,5 ˚C, skyla). Bromo oksidas BrO2 yra blyškiai geltona
kristalinė medžiaga. Jis susidaro veikiant ozonu Br2 žemoje temperatūroje:
[pic]
Aukštesnėje kaip -40 ˚C temperatūroje BrO2 nepatvarus; 0 ˚C
temperatūroje jis greitai skyla į elementus.
Bromas sudaro binarinius junginius su kitais halogenais. Yra žinomi jo
diatominiai junginiai su visais halogenais: BrF greitai ir negrįžtamai
disproporcionuoja į aukštesnį fluoridą ir Br2, BrCl grįžtamai disocijuoja į
elementus, IBr – vidutiniškai patvarus ir gali būti gaunamas labai grynų
kristalų pavidale kambario temperatūroje. Tipiškos gavimo reakcijos yra