Как нейтрализовать бромную воду

Химические свойства брома, уравнения реакций

Бром – это химически активный неметалл, относящийся к группе галогенов, которые являются энергичными окислителями. Он активно применяется в различных сферах, включая медицину, промышленность, производство оружия. Химические свойства брома многочисленны, и сейчас о них стоит вкратце рассказать.

Общая характеристика

Данное вещество при нормальных условиях представляет собой красно-бурую жидкость. Она едкая, тяжелая, имеет неприятный запах, который немного напоминает йодный. Жидкость ядовитая, но про токсичные свойства химического элемента брома будет рассказано чуть позже. Общие характеристики можно выделить в следующий перечень:

• Атомная масса составляет 79,901 … 79,907 г/моль.
• Электроотрицательность равна 2.96 по шкале Полинга.
• Электродный потенциал нулевой.
• Всего шесть степеней окислений – 0, -1, +1, +3, +5 и +7.
• Энергия ионизации составляет 1142,0 (11,84) кДж/моль.
• Плотность равна 3,102 (25 °C) г/см³ при нормальных условиях.
• Температура кипения и плавления составляет 58,6 °C и −7,25 °C соответственно.
• Удельная теплота испарения и плавления равна 29,56 и 10,57 кДж/моль.
• Показатели молярной теплоемкости и объема равны 75,69 Дж/(K•моль) и 23,5 см³/моль соответственно.

Интересно, что название этого элемента с древнегреческого переводится как «зловоние». И кто знает, как пахнут бромовые растворы, понимает, о чем речь. Запах у него действительно не из приятных.

Основные химические свойства

Данное вещество существует в виде 2-атомных молекул Br₂. Если увеличить температуру до 800 °C, то станет заметна их диссоциация на атомы. Чем выше будут градусы, тем интенсивнее будет осуществляться данный процесс.

К основным химическим свойствам брома стоит отнести его способность растворяться в воде. Это, конечно, характерно для всех галогенов, но он лучше остальных взаимодействует с Н₂О. Растворимость составляет 3,58 грамм на 100 миллилитров воды при температуре в 20 °C.

Получающийся в итоге этой реакции раствор именуют бромной водой. У нее есть целый ряд специфических особенностей.

Бромная вода

На свету она постепенно выделяет кислород. Это возникает из-за того, что бромноватистая кислота, входящая в состав данного раствора, начинает разлагаться. Жидкость, кстати, имеет характерный желто-оранжевый цвет.

Бромную воду используют для проведения реакции, которая в виде формулы выглядит так: Br₂ + Н₂О → HBr + HBrO. Как можно видеть, в результате образуются такие вещества, как бромоводородная и неустойчивая бромноватистая кислоты.

Раствор является очень мощным окислителем. Бромная вода способна воздействовать на такие металлы, как никель, кобальт, железо, марганец и хром. Еще ее применяют в химическом синтезе определенных препаратов органического происхождения и при анализах. Также бромная вода задействуется при идентификации алкенов. Когда она вступает с ними в реакцию, то обесцвечивается. Кстати, особенность бромной воды в том, что она не замерзает даже при -20 °С.

А готовят ее обычно так: в 250 миллилитров дистиллированной воды добавляют бром в количестве 1 мл, интенсивно при этом перемешивая компоненты. Процесс осуществляется в вытяжном шкафу. Хранят раствор в емкости, выполненной из стекла темного цвета.

Другие реакции брома

Важно оговориться, что этот активный неметалл во всех отношениях смешивается с большинством органических растворителей. Чаще всего вследствие данного процесса их молекулы бромируются.

По своей химической активности данный элемент находится между хлором и иодом. С этими веществами он тоже взаимодействует. Вот, например, реакция с раствором иодида, вследствие которой образуется свободный иод: Br₂ + 2Kl → I₂ + 2KBr. А при воздействии на бромиды хлора появляется свободный бром: Cl₂ + 2KBr → Br₂ + 2KCl.

Со многими другими веществами рассматриваемый элемент тоже взаимодействует за счет своих химических свойств. Реакция брома с серой дает S₂Br₂. При взаимодействии с фосфором появляются PBr₃ и PBr₅. Это все бинарные неорганические соединения. Кроме перечисленных элементов, неметалл также взаимодействует с селеном и теллуром.

Но вот с чем бром не реагирует непосредственно, так это с азотом и кислородом. Зато с галогенами взаимодействует. А его реакции с металлами дают бромиды — MgBr₂, CuBr₂, AlBr₃ и т.д.

И, конечно, рассказывая про физические и химические свойства брома, нельзя не упомянуть, что существуют также вещества, являющиеся устойчивыми к его действию. Это платина и тантал, а еще в какой-то мере свинец, титан и серебро.

Двойные и тройные связи

С веществами, которым они свойственны, также способен взаимодействовать обсуждаемый элемент. И, рассказывая про химические свойства брома, уравнения реакций данного типа тоже стоит рассмотреть. Вот одно из таковых: С₂Н₄ + Br₂ → C₂H₄BR₂. Это взаимодействие с этиленом. Ему как раз и свойственна двойная связь.

Интересно, что когда бром смешивается с растворами щелочей, карбоната калия или натрия, то результатом становится образование соответствующих броматов и бромидов (солей). Вот уравнение, демонстрирующее это: 3Br₂ + 3Na₂CO₃ → 5NaBr + NaBrO₃ + 3СО₂.

И да, перечисляя важнейшие химические свойства брома, нельзя не упомянуть, что в жидком состоянии он легко взаимодействует с золотом. Результатом становится образование трибромида (AuBr₃). А реакция выглядит следующим образом: 2Au + 3Br₂ → 2AuBr₃.

Токсичность

Химические свойства брома обусловливают его опасность для человеческого организма. Даже если его концентрация в воздухе превышает отметку в 0,001 % по объему, то возникают головокружение, раздражение слизистых оболочек, кровотечение из носа, а иногда даже удушье и спазмы дыхательных путей.

Смертельная доза для человека составляет всего 14 мг/кг перорально. Если возникло отравление бромом, то нужно:

• Вызвать «Скорую».
• Вывести потерпевшего на свежий воздух.
• Расстегнуть сдавливающую одежду.
• Постараться успокоить его.
• Промыть кожу водой, если вещество попало на покровы. Протереть после этого спиртом.
• Дать пострадавшему молоко с добавлением небольшого количества соды. Она нейтрализует действие брома.
• Промыть желудок, если вещество попало в организм через рот. Давать пить воду, но маленькими порциями, рекомендуется предложить сорбенты для уменьшения степени всасываемости.

Бром действительно опасное вещество. Его даже используют в производстве боевых отравляющих припасов.

Работа с бромом

Поскольку химические свойства брома обусловливают его токсичность, то люди, которые вынуждены с ним контактировать, используют специальные перчатки, противогазы и спецодежду.

Хранят вещество в толстостенной таре из стекла. Ее, в свою очередь, хранят в емкостях с песком. Он помогает защитить тару от разрушения, которое может возникнуть из-за встряхивания.

Кстати, из-за очень высокой плотности вещества бутылки с ним нельзя брать за горло. Оно легко может оторваться. А последствия от разлитого токсичного брома, да еще в таком количестве, катастрофичны.

Применение

Напоследок пару слов о том, как и где используют бром. Можно выделить следующие сферы и области применения:

• Химия. Бром задействован в органическом синтезе, а его раствором определяют качество непредельных соединений.
• Промышленность. С добавлением брома делают антипирены, которые придают пожароустойчивость таким материалам, как текстиль, древесина и пластик. А еще из него раньше активно изготавливали 1.2-дибромэтан, который был главной составляющей этиловой жидкости.
• Фотография. Бромид серебра используется как светочувствительное вещество.
• Ракетное топливо. Пентафторид брома – его мощный окислитель.
• Нефтедобыча. В этой сфере используются бромидные растворы.
• Медицина. Бромиды калия и натрия используют в качестве успокаивающих средств.

Так что каким бы токсичным ни было это вещество для человеческого организма, в некоторых сферах оно незаменимо.

Источник

Способ обезвреживания жидкого брома

Владельцы патента RU 2547510:

Изобретение относится к обезвреживанию химических веществ. Жидкий бром обезвреживают путем воздействия на него водным раствором реагента. В воде с температурой 40-50°С сначала растворяют 1-4 мас. % хозяйственного мыла, затем в раствор добавляют 5-15 мас. % щелочи, охлаждают полученный раствор до комнатной температуры, переводят раствор воздушно-механическим способом в пенообразное состояние, сразу же наносят пену на пораженные бромом поверхности или в объемы, выдерживают пену над бромом без внешнего воздействия не менее времени полураспада пены или до превращения пены в сгусток, утилизируют полученные продукты обезвреживания. Изобретение позволяет эффективно изолировать пораженную поверхность или объем путем укрытия пораженной поверхности слоем устойчивой пены и защитить окружающее пространство от паров брома и, одновременно, превращать элементарный бром в водорастворимые соединения, понижая класс его опасности. Устойчивость пены обеспечивает достаточную продолжительность времени, что позволяет более рационально убрать продукты обезвреживания. 3 ил., 3 пр.

Изобретение относится к способам обезвреживания или уменьшения вредности химических веществ путем химического изменения.

Известен способ локализации (RU 2057559, МПК 6 A62D 3/00, С09К 3/32. Т.О. Никитина, И.М. Купрейчик, С.В. Половцев, Н.И. Трофимов, Н.Б. Манченкова. Способ локализации гидразина и/или его производных, алифатических и/или ароматических аминов. — Опубл. 10.04.1996), включающий воздействие на него водным раствором реагента.

Недостатком данного способа является то, что продукты, образующиеся при воздействии, поступают в атмосферу.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ (SU 439289, МПК A61K 27/00. Ю.Д. Шаповалов, М.Г. Гусев. Средство для обезвреживания элементарного брома. — Опубл. 15.08.74), включающий воздействие на бром, попавший на кожу человека, 1,0-1,2-процентным раствором унитиола в присутствии бикарбоната натрия.

Недостатком данного способа является то, что средство обезвреживания состоит на 90-91% из дистиллированной воды, что исключает образование устойчивой пены и неприменимо к большим объемам и поверхностям, пораженным бромом при техногенных авариях.

Цель изобретения — обезвреживание брома путем изоляции его поверхности от окружающей среды и изменение химического состава.

Указанная цель достигается тем, что на пораженную бромом поверхность наносится слой устойчивой пены.

Сущность изобретения заключается в том, что в воде с температурой 40-50°С сначала растворяют 1-4 мас. % хозяйственного мыла, затем в раствор добавляют 5-15 мас. % щелочи, охлаждают полученный раствор до комнатной температуры, переводят раствор воздушно-механическим способом в пенообразное состояние, сразу же наносят пену на пораженные бромом поверхности или в объемы, выдерживают пену над бромом без внешнего воздействия не менее времени полураспада пены или до превращения пены в сгусток, утилизируют полученные продукты обезвреживания.

На фиг. 1 представлен результат лабораторных опытов по обезвреживанию жидкого брома, при которых в стеклянный стакан 1 наливают жидкий бром 2, заполняют стакан пеной 3, образующийся раствор 4.

На фиг. 2 представлена схема пораженной поверхности грунта жидким бромом, включающая поверхность 5, пораженный бромом грунт 6, жидкий бром 2, пена 3, образующийся раствор 4.

На фиг. 3 представлена схема пораженного бромом объема 7 (например, вагон), где жидкий бром 2, пена 3, образующийся раствор 4.

Способ обезвреживания жидкого брома осуществляется следующим образом.

В лабораторных условиях (фиг. 1) водный раствор реагента приготавливают следующим образом: в воде с температурой до 30-40°С растворяют 3 мас. % хозяйственного мыла, затем добавляют 10 мас. % NaOH, охлаждают полученный водный раствор до комнатной температуры, переводят его в пенообразное состояние и заполняют пеной 3 стакан 1, на дно которого помещен жидкий бром 2 в количестве 7 миллилитров.

Вытекающая из пены часть раствора с удельным весом, меньшим, чем удельный вес жидкого брома, располагается над бромом и начинает взаимодействовать с элементарным бромом, превращая его в водорастворимое соединение.

Пленки пены содержат раствор щелочи, которая также взаимодействует с элементарным бромом, превращая его в водорастворимые, менее опасные соединения.

Таким образом, при нанесении пены на поверхность жидкого брома, во-первых, прекращается выделение его паров в окружающее пространство, во-вторых, раствор щелочи и пленки пены, содержащие раствор щелочи, превращают элементарный бром в менее опасные водорастворимые соединения.

Слой раствора окрашивается растворяющимся в нем (до 3%) элементарным бромом.

В лабораторных условиях также были определены оптимальные массовые проценты реагентов, используемые для обезвреживания жидкого брома.

В качестве пенообразователя используют хозяйственное мыло в количестве 1-4 мас.%. Опыты показали, что концентрация мыла в растворе менее 1 мас.% приводит к уменьшению времени полураспада пены (τ_1/2) до нескольких минут, что на практике не позволит ликвидировать опасность.

При концентрации хозяйственного мыла в растворе 0,5 мас.% период полураспада пены в зависимости от концентрации в растворе щелочи составляет:

— при 5 мас.% NaOH — 1 мин;

— при 10 мас.% NaOH — 2 часа;

— при 15 мас.% NaOH — 15 мин.

При концентрации хозяйственного мыла в растворе 2 мас.% и 10 мас.% NaOH время полураспада пены (без внешнего воздействия) составляет 24 часа, а при дальнейшей выдержке пена превращается в сгусток, обладающий незначительной механической прочностью.

При концентрации хозяйственного мыла в растворе 4 мас.% и 5 мас.% NaOH пена хранится длительное время (несколько суток) и ее агрегатное состояние можно характеризовать как полутвердое.

Было также исследовано влияние содержания щелочи на устойчивость пены. Установлено, что добавка в раствор менее 5 мас.% NaOH не эффективна как с точки зрения устойчивости пены, так и с точки зрения химического взаимодействия щелочного раствора с элементарным бромом.

Увеличение содержания в растворе щелочи выше 15 мас.% также уменьшает эффективность способа обезвреживания из-за большого количества щелочи по сравнению с количеством мыла.

Таким образом, предлагаемый способ обезвреживания жидкого брома позволяет эффективно изолировать пораженную поверхность или объем путем укрытия пораженной поверхности слоем устойчивой пены и защитить окружающее пространство от паров брома и, одновременно, превращать элементарный бром в водорастворимые соединения, понижая класс его опасности. Устойчивость пены обеспечивает достаточную продолжительность времени, что позволяет более рационально убрать продукты обезвреживания.

Способ обезвреживания жидкого брома, включающий воздействие на него водным раствором реагента, отличающийся тем, что в воде с температурой 40-50°С сначала растворяют 1-4 мас. % хозяйственного мыла, затем в раствор добавляют 5-15 мас. % щелочи, охлаждают полученный раствор до комнатной температуры, переводят раствор воздушно-механическим способом в пенообразное состояние, сразу же наносят пену на пораженные бромом поверхности или в объемы, выдерживают пену над бромом без внешнего воздействия не менее времени полураспада пены или до превращения пены в сгусток, утилизируют полученные продукты обезвреживания.

Источник