Бром и иод
Простые вещества
history_eduБром из рассола и иод из водорослей
В 1811 году Бернар Куртуа, производивший селитру, обрабатывал золу морских водорослей серной кислотой — и увидел фиолетовые пары, оседавшие чёрными кристаллами. Так открыли иод (греч. «фиолетовый»). В 1826 году 23-летний Антуан Балар выделил из рассола солеварен Монпелье красно-бурую жидкость с тяжёлым запахом — бром (греч. «зловоние»). Либих незадолго до этого держал склянку с бромом, приняв его за «хлористый иод», — и потом всю жизнь хранил её в «шкафу ошибок».
| \(\ce{Br2}\) | \(\ce{I2}\) | |
|---|---|---|
| вид | красно-бурая жидкость | чёрно-фиолетовые кристаллы |
| т. пл./т. кип., °C | −7 / 59 | 114 / 184 (возгоняется) |
| растворимость в воде (20 °C) | 3,4 г/100 г | 0,03 г/100 г |
| цвет в \(\ce{CCl4}\) | оранжевый | фиолетовый |
infoТрииодид
Иод плохо растворим в воде, но хорошо — в растворе иодида калия: \(\ce{I2 + I- <=> I3-}\) (\(K \approx 700\)). Трииодид — линейный ион. Аптечный «раствор Люголя» и «иодная настойка» (в спирте с \(\ce{KI}\)) содержат иод именно в этой форме. С крахмалом трииодид даёт интенсивно синий комплекс — цепочки иода внутри спирали амилозы.
scienceРеакции брома и иода
- \(\ce{2Al + 3Br2 -> 2AlBr3}\) — алюминий горит в броме.
- \(\ce{2P + 3I2 -> 2PI3}\) — иод реагирует даже с фосфором.
- \(\ce{I2 + 2Na2S2O3 -> 2NaI + Na2S4O6}\) — основа иодометрии.
- \(\ce{3Br2 + 6KOH -> 5KBr + KBrO3 + 3H2O}\) — диспропорционирование в щёлочи.
Вытеснение и галогеноводороды
Бром из моря. В морской воде около 65 мг/л бромид-ионов. Воду подкисляют и обрабатывают хлором: \(\ce{Cl2 + 2Br- -> 2Cl- + Br2}\). Бром выдувают воздухом, поглощают раствором \(\ce{SO2}\) (\(\ce{Br2 + SO2 + 2H2O -> 2HBr + H2SO4}\)), снова окисляют хлором и отгоняют — так концентрация растёт в тысячи раз.
Бромоводород и иодоводород нельзя получить, как \(\ce{HCl}\), действием концентрированной серной кислоты на соль — они восстанавливают её: \(\ce{2KBr + 2H2SO4 -> K2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O}\), \(\ce{8KI + 5H2SO4 -> 4K2SO4 + 4I2 + H2S + 4H2O}\).
scienceПравильные способы
- \(\ce{KBr + H3PO4 ->[t] KH2PO4 + HBr ^}\) — нелетучая неокисляющая кислота.
- \(\ce{PBr3 + 3H2O -> H3PO3 + 3HBr}\) — гидролиз галогенида фосфора.
- \(\ce{2P + 3I2 + 6H2O -> 2H3PO3 + 6HI}\) — иод, красный фосфор и вода.
- \(\ce{H2S + I2 -> 2HI + S v}\) — пропускание сероводорода через взвесь иода в воде.
boltВосстановитель по силе
\(\ce{HI}\) восстанавливает концентрированную серную кислоту до \(\ce{H2S}\), \(\ce{HBr}\) — до \(\ce{SO2}\), \(\ce{HCl}\) не восстанавливает вовсе. По продуктам этой реакции можно отличить галогениды.
Распределение между фазами
Иод в 85 раз лучше растворяется в \(\ce{CCl4}\), чем в воде. При встряхивании устанавливается равновесие распределения:
После одной экстракции в воде остаётся доля \(q = \dfrac{V_\text{в}}{V_\text{в} + KV_\text{о}}\); после \(n\) экстракций — \(q^n\).
edit_noteОдна большая или несколько малых?
100 мл воды с иодом, 20 мл \(\ce{CCl4}\). Одной порцией 20 мл: \(q = 100/(100 + 85\cdot20) = 0{,}056\) — остаётся 5,6 %. Двумя по 10 мл: \(q = (100/(100 + 850))^2 = 0{,}011\) — остаётся 1,1 %, в 5 раз меньше! Вывод: дробное извлечение эффективнее.
boltПравило экстракции
При одном и том же общем объёме растворителя лучше несколько маленьких порций. Так же работает промывание осадка: несколько раз малыми порциями, а не один раз большой.
scienceЭкстракция в анализе
- \(\ce{2I- + Cl2 -> I2 + 2Cl-}\), затем экстракция хлороформом — фиолетовый слой (открытие иодида).
- \(\ce{Co^2+ + 4SCN- -> [Co(SCN)4]^2-}\) — синий комплекс извлекают амиловым спиртом.
- \(\ce{Fe^3+}\) из солянокислого раствора извлекают эфиром в виде \(\ce{HFeCl4}\) — отделение железа от других металлов.
push_pinГлавное
Бром — единственный жидкий неметалл (т. кип. 59 °C), иод — возгоняющиеся кристаллы. Оба плохо растворимы в воде и хорошо — в органических растворителях (иод в \(\ce{CCl4}\) фиолетовый, в спирте и в растворе \(\ce{KI}\) — бурый: \(\ce{I2 + I- <=> I3-}\)). Бром получают из морской воды окислением хлором и выдуванием воздухом. \(\ce{HBr}\) и \(\ce{HI}\) нельзя получать с концентрированной серной кислотой — они её восстанавливают; используют фосфорную кислоту или гидролиз галогенидов фосфора. Экстракция несколькими малыми порциями эффективнее, чем одной большой.
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.