Broom (0)

TARTU KIVILINNA GÜMNAASIUM
BROOM
REFERAAT
XXX
10.b klass
TARTU 2008

SISUKORD

SISUKORD 2
NIMI JA SAAMISLUGU 3
BROOM LOODUSES 3
OMADUSED 3
ÜHENDID 4
Bromiidid 4
Oksohapped ja nende soolad 5
KASUTAMINE JA TOODANG 7
BIOTOIME 7
HUVITAVAT BROOMI KOHTA 7
kasutatud kirjandus 10

NIMI JA SAAMISLUGU

Nimetus tuleneb kreeka sõnast bromus – ’ hais , lehk’ ( lihtaine terava lõhna tõttu). Broomi avastas prantsuse keemik Antoine Jerome Balard 1826 Vahemere soolakontsentraatidest. Balard saatis teate avastusest Pariisi Teaduste Akadeemiale 30. novembril 1825, olles äsja saanus 23- aastaseks ( pakkudes elemendi nimeks muride).
Tänapäeval kasutatakse broomi tootmise toorainena peamiselt mere- ja soolajärvede vett, maa-aluseid soolaveekogumeid ja kaaliumiväetiste tootmisel tekkivaid soolalahuseid. Neid bromiide sisaldavaid lahuseid kontsentreeritakse; vaba broomi saadakse kloori juhtimisel lahusesse.

BROOM LOODUSES

Broom on vähelevinud element. Looduslik broom koosneb 2 stabiilsest isotoobist: Br-79 (51%) ja Br-81. Looduses esineb broom sooladena – bromiididena merevees, soolajärvede ja naftapuuraukude vees, merevetikates, mineraalides. Enamasti NaBr ja KBr ühenditena. Tuntakse üksikuid broomi sisaldavaid mineraale , peamiselt broomargiriiti AgBr ja emboloiiti Ag(Cl,Br). Looduses esineb broom hajutatult koos klooriga (kloriidsetes mineraalides), sisaldub merevees(0,065%) ja soolajärvedes (tavaliselt kuni 0,2%, Surnumeres 0,4-0,6%). Ookeanis sisalduvad summaarsed broomivarud on väga suured (pole arvestatud maakoores leviku hulka).
Ülemaailmne tootmine hinnanguliselt on 330 000 tonni aastas. Põhilised leiukohad on USA, Iisrael, Inglismaa, Venemaa, Prantsusmaa ja Jaapan. Broom aga ei moodusta mitte kunagi suuri soolakihte või – lademeid.

OMADUSED

Puhas broom on terava ärritava lõhna ja sööbiva toimega punakaspruun mürgine vedelik, mis tavalisel temperatuuril lendub pruuni auruna . Ainus toatemperatuuril vedel mittemetall, raske ja terava lõhnaga. Broom keeb temperatuuril 58 kraadi Celsiust ja külmub temperatuuril -7 kraadi Celsiust. Tihedus on 3,1 g/cm3 .
Broom on halogeen, sarnaneb keemilistelt omadustelt klooriga. Broom erineb aga kloorist aktiivsuse poolest. Broom on keemiliselt väga aktiivne mittemetall, ühineb kõigi metallide (v.a. plaatina ) ja paljude mittemetallidega. Ta on suhteliselt nõrgem oksüdeeruja kui kloor ja flour.
Broom lahustub märgatavalt vees, kloriidide, eriti aga bromiidide juuresolekul lahustuvus suureneb. Alla 5,84°C sadestuvad vesilahusest granaatpunased Broomoktahüüdraadi Br₂ *8H₂O kristallid . Vee lahustuvus vedelas Br₂ -s on vaid 0,05 massi- %. Vesilahuses toimub (sarnaselt kloorile) osaline hüdrolüüs.
Broomi küllastunud vesilahust nimetatakse broomiveeks . Paljude orgaaniliste lahustitega seguneb broom igas vahekorras.
Hapetega broom ei reageeri , leelistega (analoogiliselt kloorile) Br ( bromiid ) + BrO (hüpobromit) ; kõrgemal temperatuuril tekib Br + BrO₃ (bromaat).
Teiste halogeenide suhtes on broom reaktsioonivõimelt kloori ja joodi vahel. Moodustab labiilseid, kõrge keemilise aktiivsusega interhalogeniide, millest tähtsamad on broomtriflouriid, broompentaflouriid, broommonokloriid ja joodbromiid.
O₂-ga, N₂-ga vahetult broom ei reageeri, vastavaid eapüsivaid ühendeid saadakse kaudselt ; ei reageeri ka süsinikuga.
Paljud metallid reageerivad energiliselt Br₂- ga ( ka toatemperatuuril). Sageli tekib seejuures metallipinnale soola(de) kaitsekiht, mis takistab edasist reaktsiooni; reaktsiooni kulgu soodustab vee juuresolek ( lahustab kaitsekihi). Täiesti püsivad on Br₂ toimele on Pt ja Ta.
Reageerimisel orgaaniliste ainetega on iseloomulik broomi liitumine kordsete sidemetega, aga ka vesiniku asendamine ühendites (tavaliselt katalüsaatori manulusel või valgus kaastoimel).

ÜHENDID

Bromiidid

Vesinikbromiid HBr on värvusetu, terava lõhnaga, õhus suitsev gaas (moodustab õhuniiskusega udutaolise happeaerosooli). HBr saadakse peamiselt:

• Br₂ aurude ja H₂ reaktsioonil 500- 550 ° C juures (katalüsaator- platineeritud asbest )
  
• kõrvalproduktina orgaaniliste broomiühendite sünteesil
  
• reaktsioonil Br₂ ­+ SO ₂ või Br ₂ + S vee juuresolekul
  
• laboris- punase fosfori reageerimisel broomi ja veega (toatemperatuuril)
  

2P + 3Br ₂ + 6H ₂O 2H₃ PO ₃ + 6HBr

• gaasilise divesiniksulfiidi juhtumisel läbi vedela broomi (veekihi all)
  

H₂S + Br₂ 2HBr + S

• naftaleeni või tetraliini reaktsioonil vedela broomiga
  

C₁₀ H₈ + Br₂ C₁₀ H₇ Br + HBr
HBr on termiliselt stabiilne , lahustub ülihästi vees.
Vees lahustudes moodustab vesinikbormiid vesinikbromiidhappe HBr, mis on kõige tugevamaid happeid . Kontsentreeritud (65%-lise) happe tihedus on 1,77g/cm³. Hape on tugev redutseerija ja oksüdeerub osaliselt ka õhus toatemperatuuril (Br₂, mistõttu sageli värvunud kollakaks.)
Vesinikbromiidhape reageerib paljude metallide ja metalliühenditega , moodustades bromiide ; erinevalt HCl-ist reageerib HBr külmalt metallide Hg ja Ag-ga, moodustades vastavaid bromiide. Enamik metallibromiide lahustub vees hästi, raskestilahustuvad on PbBr₂, Hg₂Br₂, AgBr, TlBr jmt. Praktiliselt olulisemateks bromiidideks on hõbeda ja leelismetallide bromiidid.
Hõbebromiid AgBr on kollakasvalge vees raskesti lahustuv kristallaine, kuid lahustub hästi mitmete soolade vesilahustes. AgBr on klassikalise, mittedigitaalse fotograafia aluseks.
2AgBr + C₆H₄ (OH) ₂  C₆H₄O₂ +2HBr + 2Ag
AgBr + 2Na₂S₂O₃  Na₃ [Ag(S₂O₃) ₂] + NaBr
Kaaliumbromiid KBr on värvitu, vees hästilahustuv kristallaine, stabiilne. Kasutatakse sedatiivsetes ravimites (rahustava toimega), fotograafias, monokristallidena- materjalina IP- optikas, polükristallilisena- maatriksina IP- tehnikates
Naatriumbromiid NaBr on eeltoodule sarnaste omaduste ja kasutusaladega.

Oksohapped ja nende soolad

HOBr- hüpobroomishape. Nõrk hape, tugev oksüdeeruja, tuntud vaid lahjades vesilahustes (kuni 6%), tekib Br lahustumisel vees.
Br₂ + HO H₂OBr ­+ HBr
HOBr on vähemstabiilne kui vastav klooranaloog. Seevastu on saadud madalatel temperatuuridel ja Na hüpobromitite kristallhüdraate . Hüpobromitid on püsivad leeliskeskonnas; kasutatakse analüütilises keemias. Kuumutamisel ja säilitamisel hüpobroomishape ja hüpobromitid oksüdeeruva ja disproportsioneeruvad:
2HOBr 2HBr + O₂
HOBr + O₂  HBrO₃
3NaOBr  NaBrO₃ + 2NaBr
HBrO₂ - broomishape
Hape esineb vaid vesilahustes. Ba ja Sr jmt bromitid on eraldatud krisallhüdraatidena.
HBrO ₃ - broomhape
Hape esineb vesilahuses ; seismisel või kuumutamisel laguneb.
4HBrO ₃ 2H₂O + 2Br₂ + 5O₂
HBrO ₃ on tugev oksüdeeruja ja tugev hape; saadakse Br₂ oksüdeerimisel Cl₂ -ga vesikeskonnas või Ba- bromaadi reageerimisel väävelhappega:
5Cl ₂ + Br₂ + 6H₂O HCl + 2 HBrO₃
Ba(BrO₃)₂ + H₂SO₄ 2HBrO₃ + BaSO₄
Leelismetallbromaatidest on levinumad K- ja Na-soolad, mida saadakse kas keemiliselt või elektrokeemiliselt, kasutatakse keemialaborites. sarnaselt kloraatidega on ka NaBrO₃ tunduvalt paremini vees lahustuv kui KBrO₃.
KBrO₃ baasil toimub ebatavaline perioodiliste keemiliste reaktsioonide liik, nn. Belousovi-Zhabotinsky võnkereaktsioonid. Algselt KBrO₃, tseerium(IV)sulfaati ja maloonhapet sisaladavas lahuses toimub rida konkureerivaid reaktsioone, mis põhjustab perioodilise värvuste vaheldumise. Suurt teoreetilist ja esteetilist huvi pakkuv reaktsioonisüsteem on keerulise kemismiga, kuid selle aluseks on järgmises reaktsioonis tekkiva broomi oksüdeerivad omadused:
5KBr + KBrO₃ + 3H₂SO₄ 3Br₂ + 3K₂SO₄ + 3H₂O
Belousov-Zhabotinsky võnkereaktsioone on väga ulatuslikult uuritud ja teoreetiliselt tõlgendatud ning kasutatud huvitava ning efektse keemilise demonstratsioonkatsena.
Perromaadid on mõõdukad oksüdeerijad, lahustuvad hästi vees. Nende süntees on seotud tehniliste raskustega- tavaliselt saadakse neid Na- või K-bromaatide oksüdeerimisel vaba flouriga leeliskeskkonnas:
BrO₃ -+ F₂ + 2OH-  BrO₄- +2F + H₂O

KASUTAMINE JA TOODANG

Suurimad broomitootjad maailmas on USA ja Iisrael, viimane neist surnumere bromiidide baasil; järgnevad Venemaa , Suurbritannia , Prantsusmaa jt.
Broomi kasutatakse mitmesuguste broomiderivaatide, nii anorgaaniliste kui orgaaniliste ühendite tootmiseks. Viimaseid kasutatakse orgaanilises sünteesis. Oluline osa Br₂ -st lähebC₂H₄Br₂ tootmiseks, mida kasutatakse mootorikütuste lisandina, fumigandina jm. Br₂ ja broomiühendeid kasutatakse keemialaborites, bromiide fotograafias, meditsiinis jms.

BIOTOIME

Võrreldes teiste halogeenidega on broomi biotoimet suhteliselt vähe uuritud , füsioloogiline roll pole nii selge kui teiste halogeenide puhul. Tuntud on bromiidide valikuliselt võimendav mõju pidurdusprotsessidele suuraju koorneutronides.
Inimorganismis on Br suhteliselt ühtlaselt jaotunud. Koevedelikes on broomisisaldus kõrgem kui rakkude sisemuses, suhteliselt rohkem esineb ka kilpnäärmes ja neerudes. Inimorganism sisaldab keskmiselt 260 mg Br.
1980-date aastate lõpus levima hakanud seisukoht, mille kohaselt tarbevee osoonimisel tekkivad bromaadid on inimesele ohtlikud juba sisalduse ppb suurusjärgus, on viinud rangete normide kehtestamisele.
Bromiidid on suhteliselt vähemürgised. Sissevõtmisel peetakse mürgiseks koguseks 3g, surmavaks üle 35g Br.
Seevastu Br₂ lihtainena on väga mürgine ja sööbiv. Äärmiselt ohtlik on broom eriti vedelikuna nahale sattudes (tekivad raskestiparanevad haavandid). Kahjustatud nahka pestakse Na₂CO₃ lahusega. Nagu kõik halogeenid , kahjustab Br auruna (gaasina) kõri, bronhe, kopse. Tugeva ärrituse põhjustab juba 0,001%-line sisaldus õhus.

HUVITAVAT BROOMI KOHTA

Tervise puhul:
Närvihäirete all kannatava inimese kohta öeldakse: „Ta joob broomi” või „Arstid kirjutasid talle broomi”. Seda on võimatu uskuda . Broomi ei tohi juua. Puhtal kujul on broom väga mürgine, tumepunane, peaaegu pruun , raske vedelik, mis isegi toatemperatuuril aurustub kiiresti. Broomiaurud on oranžpruuni värvusega, terava lõhnaga, mis tugevalt ärritavad limaskesta. Lõhna tõttu sai broom ka oma nimetuse kreekakeelsest sõnast bromos., mis tähendab hais, lehk, lehkav. Broomiaurude tühine hulk õhus põhjustab inimesel rasket mürgitust. Sellepärast ei „jooda” ja ei „kirjutata välja” broomi, nagu tavaliselt igapäevases elus räägitakse.
Haigele kirjutatakse välja väikesed doosid broomi sooli-, naatriumbromiidi või harvemini kaaliumbromiidi , millel on rahustav toime kergesti ärrituvale närvisüsteemile. Teda tarvitatakse nt. hüsteeria ja langetõve juhtudel. Pikaajalisel tarvitamisel võib tekkida krooniline mürgitus - bromism. Samuti kahandavad broomiühendid osoonikihti.
Fotokunsti elemendina:
Broom on võimeline vahetult ühinema paljude metallidega. Igaüks meist on kasutanud broomiühendeid, ilma et ta ise seda aimaks. Broomiühenditeta ei ole võimalik saada ju mitte ühtegi fotot . Fotoplaadid, filmid ja fotopaber on kaetud õhukese želatiiniga. See ühend on suure valgustundlikkusega. Valgustamisel laguneb hõbebromiid suuremal või vähemal määral, sõltuvalt fotografeeritava objekti valgustusastmest, broomiks ja hõbedaks. Filmi ilmutamisel saadakse negatiiv, mille abil kopeeritakse fotopaberile eseme täpne koopia. Hõbebromiidita on raske ette kujutada kino, rea täppisteadmiste eksisteerimist ja muud. Fotograafia abil õpib inimene tundma loodust. Kuu vastaskülje fotod võib esitada näitena hõbebromiidi kasutamise kohta kosmose uurimisel .
Broom enesekaitseks:
Broom kuulub pisaraid esile kutsuvate mürkainete koostisse, mida kasutati laialdaselt Esimese maailmasõja ajal. On kasutatud broomisisaldavaid aineid tööliste demonstratsioonide laialiajamiseks ja võitluses streikivate tööliste vastu.
 
Broomi nimetusi teistes keeltes:
Ladina keeles: Bromum
Horvaatia keeles: Brom
Prantsuse keeles: Brome
Itaalia keeles: Bromo
Vene keeles: Бром

kasutatud kirjandus

• http://et.wikipedia.org/wiki/Broo m
  
• http://www.miksike.ee/
  
• J. Rudenko, P. Taube ”Vesinikust kuni …”
  
• H. Karik, K. Truus ”Elementide keemia”
  

10