Мінімальна і максимальна ступінь окислення брому. Хімічні властивості брому

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

йод;
хлор;
бром;
фтор.

Хлор і фтор - це отруйні гази, що володіютьсильною окисної здатністю. Йод при нормальних умовах являє собою кристалічну речовину темно-фіолетового кольору з вираженим металевим блиском. Виявляє 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 елемента

Як частка періодичної системи, бром займаєосередок 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. Всього 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 окислення брому варіюється від -1 до +7. Виявляє сильні окислювальні властивості, однак поступається в них хлору і фтору, перевершуючи йод.

Історія відкриття

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

Антуан Жером Балар.
Карл Левіга.
Юстус Лібіх.

Однак офіційним "батьком" вважається саме Балар, так як 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 складуморської 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-червонурідина 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, яке 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 елемента - 1825.

Можливі ступені окислення брому

Таких можна назвати кілька. Адже, завдяки своїй електронній конфігурації, бром може проявляти як окисні, так і відновні властивості, з явним переважанням перших. Всього можна виділити п'ять можливих варіантів:

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

У природі зустрічаються тільки ті сполуки, в складі яких елемент в негативному значенні. +7 - максимальний ступінь окислення брому. Її він проявляє в складі бромной кислоти HBrO₄ і 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 елементє двоатомних молекул, проте є не газом, а рідиною. Дуже отруйною, димить на повітрі і видає 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 ядуха і смерть.

Хімічна формула даної рідини - Br₂. Очевидно, що символ утворений від грецькогоназви 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 простого речовини в природі незустрічається, так як легко випаровується у вигляді червонувато-бурого диму, що володіє роз'їдаючим дією. Тільки в формі різних багатокомпонентних систем. Ступінь окислення 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.

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

Дані характеристики позначаються на способах отримання даної сполуки, а так же накладають зобов'язання для дотримання крайньої обережності при роботі з ним.

Хімічні властивості брому

З точки зору хімії, бром поводиться двояко. Виявляє і окисні, і відновні властивості. Як і всі інші елементи, приймати електрони він здатний від металів і менш електронегативний 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?

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

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

отримання

Те, що розглядається нами речовина важливе і значуще з точки зору хімії, підтверджує факт його щорічного видобутку в кількості 550 тисяч тонн. Країни-лідери за цими показниками:

США.
Китай.
Ізраїль.

Промисловий спосіб видобутку вільного бромузаснований на обробці соляних розчинів озер, свердловин, морів. З них виділяється сіль потрібного елемента, яка перекладається 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 вільний рідка речовина.

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

Знаходження в природі

У чистому вигляді розглядається нами речовина вприроді не зустрічається, так як це димить на повітрі легколетучая рідина. 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, карналіту 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 складуживих організмів. Його недолік призводить до виникнення різних захворювань нервової системи, розладів, порушення сну і погіршення пам'яті. У гірших випадках загрожує безпліддям. Риби, морські мешканці здатні накопичувати бром в значних кількостях у вигляді солей.

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

Сполуки брому з нижчої ступенем окислення

Яка ступінь окислення у брому в його з'єднанняхз металами і воднем? Найнижча, яка можлива для даного елемента - мінус один. Саме ці сполуки і представляють найбільший практичний інтерес для людини.

HBr - бромоводород (газ), або бромоводороднойкислота. 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, в свою чергу, відноситься до сильних електролітів, є хорошим відновником. 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.
Броміди - солі вищевказаної кислоти, в яких ступінь окислення брому так само дорівнює -1. Практичний інтерес представляють: LiBr і KBr.
З'єднання органічної природи, що містять бромід-іон.

З'єднання з вищим ступенем окислення

До таких належить кілька основних речовин. Ступінь окислювання вища брому дорівнює +7, значить в цих з'єднаннях він якраз її і повинен проявляти.

Бромная кислота - HBrO₄. Найсильніша з усіх відомих для даногоелемента кислот, однак при цьому і найстійкіша до атак сильних відновників. Це пояснюється особливим геометричною будовою молекули, яка в просторі має форму тетраедра.
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 і його сполук

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

Виробництво барвників.
Для виготовлення фотоматеріалів.
Як лікарські засоби в медицині (солі брому).
В автомобільній промисловості, а саме як добавка до бензину.
Використовують як просочення для зниження рівня займистості деяких органічних матеріалів.
При виготовленні бурових розчинів.
У сільському господарстві при виготовленні захисних від комах обприскувачів.
Як дезинфектора і знезаражувачі, в тому числі, для води.

Біологічна дія на організм

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

Ще Павлов першим 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;
зниження рівня гемоглобіну;
безсонні і так далі.

Надмірне накопичення в органах і тканинах призводить до придушення роботи головного та спинного мозку, різних зовнішніх захворювань шкіри.