Bromin: sejarah, struktur, konfigurasi elektron, sifat, kegunaan

Bromin adalah unsur non-logam milik kelompok halogen, golongan 17 (VIIA) pada tabel periodik. Simbol kimianya adalah Br. Ini muncul sebagai molekul diatomik, yang atom-atomnya dihubungkan oleh ikatan kovalen, itulah sebabnya ia diberi rumus molekul Br 2 .

Tidak seperti fluor dan klorin, brom dalam kondisi terestrial bukanlah gas tetapi cairan coklat kemerahan (gambar bawah). Itu berasap, dan bersama dengan merkuri, satu-satunya unsur cair. Di bawahnya, yodium, meskipun mengintensifkan warnanya dan berubah menjadi ungu, dapat mengkristal menjadi padatan yang mudah menguap.

Botol dengan bromin cair murni. Sumber: Gambar Hi-Res Unsur Kimia [CC BY 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/3.0)]

Brom ditemukan secara independen pada tahun 1825 oleh Carl Löwig, yang sedang belajar di bawah arahan ahli kimia Jerman Leopold Gmelin; dan pada tahun 1826, oleh ahli kimia Prancis Antoine-Jérome Balard. Namun, publikasi hasil eksperimen Balard mendahului Löwig.

Brom adalah unsur paling melimpah ke-62 di Bumi, didistribusikan dalam konsentrasi rendah di seluruh kerak bumi. Di laut, konsentrasi rata-rata adalah 65 ppm. Tubuh manusia mengandung 0,0004% bromin, dan fungsinya belum diketahui secara pasti.

Unsur ini dieksploitasi secara komersial di air asin atau tempat-tempat yang, karena kondisi khusus, merupakan tempat dengan konsentrasi garam yang tinggi; misalnya, Laut Mati, tempat perairan wilayah tetangga bertemu, jenuh dengan garam.

Ini adalah unsur korosif yang mampu menyerang logam, seperti platinum dan paladium. Dilarutkan dalam air, bromin juga dapat memberikan tindakan korosifnya pada jaringan manusia, memperburuk situasi karena asam hidrobromat dapat dihasilkan. Mengenai toksisitasnya, dapat menyebabkan kerusakan signifikan pada organ, seperti hati, ginjal , paru-paru dan perut.

Bromin sangat berbahaya di atmosfer , 40-100 kali lebih merusak lapisan ozon daripada klorin. Setengah dari hilangnya lapisan ozon di Antartika dihasilkan oleh reaksi yang berkaitan dengan bromometil, senyawa yang digunakan sebagai fumigan.

Ini memiliki banyak kegunaan, seperti: penghambat api, zat pemutih, desinfektan permukaan, aditif bahan bakar, zat antara dalam pembuatan obat penenang, dalam pembuatan bahan kimia organik, dll.

Sejarah

Karya Carl Löwig

Brom ditemukan secara independen dan hampir bersamaan oleh Carl Jacob Löwig, seorang ahli kimia Jerman pada tahun 1825, dan oleh Antoine Balard, seorang ahli kimia Prancis pada tahun 1826.

Carl Löwig, seorang murid kimiawan Jerman Leopold Gmelin, mengumpulkan air dari mata air di Bad Kreuznach dan menambahkan klorin ke dalamnya; Setelah menambahkan eter, campuran cair diaduk.

Kemudian, eter didistilasi dan dipekatkan dengan penguapan. Hasilnya ia memperoleh zat coklat kemerahan, yaitu brom.

Karya Antoine Balard

Balard, pada bagiannya, menggunakan abu dari ganggang coklat yang dikenal sebagai fucus dan mencampurnya dengan air garam, yang diekstraksi dari dataran garam Montpellier. Dengan demikian ia merilis bromin, melewati klorin melalui bahan berair mengalami ekstraksi, di mana bromida magnesium, MgBr 2 , hadir .

Selanjutnya, bahan disuling dengan adanya mangan dioksida dan asam sulfat, menghasilkan uap merah yang mengembun menjadi cairan gelap. Balard berpikir bahwa itu adalah unsur baru dan menyebutnya muride, berasal dari kata Latin muria, yang dengannya air garam itu ditunjuk.

Telah dicatat bahwa Balard mengubah nama dari muride menjadi brôme atas saran Anglada atau Gay-Lussac, berdasarkan fakta bahwa brôme berarti busuk, yang mendefinisikan bau dari unsur yang ditemukan.

Hasilnya diterbitkan oleh Belard di Annales of Chemie and Physique, sebelum Löwig menerbitkan karyanya.

Hanya sejak tahun 1858, dimungkinkan untuk memproduksi bromin dalam jumlah yang signifikan; tahun deposit garam Stassfurt ditemukan dan dieksploitasi, menghasilkan bromin sebagai produk sampingan dari kalium.

Struktur dan konfigurasi elektron Bromin

Molekul

molekul Br2. Sumber: Benjah-bmm27 [Domain publik].

Gambar di atas menunjukkan molekul bromin, Br 2 , dengan pola isian yang kompak. Sebenarnya, ada ikatan kovalen tunggal antara dua atom bromin, Br-Br.

Menjadi molekul diatomik dan homogen, ia tidak memiliki momen dipol permanen dan hanya dapat berinteraksi dengan orang lain dari jenis yang sama melalui gaya dispersi London.

Inilah alasan mengapa cairan kemerahannya berasap; dalam molekul Br 2 , meskipun relatif berat, gaya antarmolekulnya menahannya secara longgar.

Brom kurang elektronegatif daripada klorin, dan karena itu memiliki efek yang kurang menarik pada elektron di kulit valensi. Akibatnya, ia membutuhkan lebih sedikit energi untuk menempuh tingkat energi yang lebih tinggi, menyerap foton hijau, dan memantulkan warna kemerahan.

kristal

struktur kristal brom. Sumber: Ben Mills [Domain publik].

Pada fase gas, Br 2 molekul memisahkan jauh sampai tidak ada interaksi efisien di antara mereka. Namun, di bawah titik lelehnya, bromin dapat membeku menjadi kristal ortorombik kemerahan (gambar atas).

Perhatikan bagaimana Br 2 molekul diatur sedemikian rupa sehingga mereka terlihat seperti “cacing bromin.” Di sini, dan pada suhu ini (T <-7,2 ° C), gaya dispersi cukup sehingga getaran molekul tidak segera menghancurkan kristal; tapi tetap saja, beberapa dari mereka akan terus menyublim.

Lapisan valensi dan keadaan oksidasi

Konfigurasi elektron brom adalah:

[Ar] 3d 10 4s 2 4p 5

Menjadi 3d 10 4s 2 4p 5 kulit valensinya (walaupun orbital 3d 10 tidak memainkan peran utama dalam reaksi kimianya). Elektron dalam orbital 4s dan 4p adalah yang terluar, berjumlah 7, hanya berjarak satu elektron untuk melengkapi oktet valensi.

Dari konfigurasi ini, kemungkinan keadaan oksidasi untuk bromin dapat disimpulkan: -1, jika ia memperoleh elektron menjadi isoelektronik menjadi kripton; +1, meninggalkan 3d 10 4s 2 4p 4 ; +3, +4 dan +5, kehilangan semua elektron dari orbital 4p ([Ar] 3d 10 4s 2 4p 0 ); dan +7, tidak meninggalkan elektron pada orbital 4s ([Ar] 3d 10 4s 0 4p 0 ).

Sifat

Penampilan fisik

Cairan berasap coklat kemerahan gelap. Ini ditemukan di alam sebagai molekul diatomik, dengan atom-atom yang disatukan oleh ikatan kovalen. Brom adalah cairan yang lebih padat dari air dan tenggelam di dalamnya.

Berat atom

79,904 gr/mol.

Nomor atom

35.

Bau

Asap yang menyengat, menyesakkan, dan menjengkelkan.

Titik lebur

-7.2 °C.

Titik didih

58,8 °C.

Massa jenis (Br 2 ) cair

3,1028 g / cm 3

Kelarutan air

33,6 g / L pada 25 ° C. Kelarutan brom dalam air rendah dan cenderung meningkat dengan penurunan suhu; perilaku yang mirip dengan gas lainnya.

kelarutan

Bebas larut dalam alkohol, eter, kloroform, karbon tetraklorida, karbon disulfida, dan asam klorida pekat. Larut dalam pelarut nonpolar dan beberapa pelarut polar seperti alkohol, asam sulfat dan dalam banyak pelarut terhalogenasi.

Tiga poin

265,9 K pada 5,8 kPa.

Titik kritis

588 K pada 10,34 MPa.

Panas peleburan (Br 2 )

10,571 kJ / mol.

Panas penguapan (Br 2 )

29,96 kJ / mol.

Kapasitas panas molar (Br 2 )

75,69 kJ / mol.

Tekanan uap

Pada suhu 270 K, 10 kPa.

Suhu pengapian otomatis

Tidak mudah terbakar.

titik nyala

113 °C.

Suhu penyimpanan

Dari 2 sampai 8 C.

Tegangan permukaan

40,9 mN / m pada 25 ° C.

Ambang bau

0,05 – 3,5 ppm. 0,39 mg / m 3

Indeks bias (ηD)

1,6083 pada 20 ° C, dan 1,6478 pada 25 ° C.

Keelektronegatifan

2,96 pada skala Pauling.

Energi ionisasi

– Tingkat pertama: 1.139,9 kJ / mol.

– Tingkat kedua: 2.103 kJ / mol.

– Tingkat ketiga: 3.470 kJ / mol.

radio atom

120 malam.

Jari-jari kovalen

120.3 sore.

Radio Van der Waals

185 sore.

Reaktivitas

Ini kurang reaktif daripada klorin, tetapi lebih reaktif daripada yodium. Ini adalah oksidan kurang kuat dari klorin dan lebih kuat dari yodium. Ini juga merupakan agen pereduksi yang lebih lemah daripada yodium, tetapi lebih kuat dari klorin.

Uap klorin sangat korosif terhadap banyak bahan dan jaringan manusia. Menyerang banyak unsur logam, termasuk platinum dan paladium; tetapi tidak menyerang timbal, nikel, magnesium, besi, seng, dan di bawah 300 C tidak juga natrium.

Brom dalam air mengalami perubahan dan berubah menjadi bromida. Itu juga bisa ada sebagai bromat (BrO 3 ), tergantung pada pH cairan.

Karena aksi oksidasinya, bromin dapat menginduksi pelepasan radikal bebas oksigen. Ini adalah oksidan kuat dan dapat menyebabkan kerusakan jaringan. Juga, brom dapat menyala secara spontan bila dikombinasikan dengan kalium, fosfor, atau timah.

Kegunaan Bromin

Aditif bensin

Etilen dibromida digunakan untuk menghilangkan potensi endapan timbal dari mesin mobil. Setelah pembakaran bensin, yang menggunakan timbal sebagai aditif, brom dikombinasikan dengan timbal membentuk timbal bromida, gas yang mudah menguap yang dikeluarkan melalui knalpot.

Meskipun bromin menghilangkan timbal dari bensin, aksi destruktifnya pada lapisan ozon sangat kuat, itulah sebabnya ia dibuang untuk kegunaan ini.

Pestisida

Metilen atau bromometil bromida digunakan sebagai pestisida untuk memurnikan tanah, terutama untuk menghilangkan nematoda parasit, seperti cacing tambang.

Namun, penggunaan sebagian besar senyawa yang mengandung bromin telah dibuang karena tindakan destruktifnya pada lapisan ozon.

Kontrol emisi merkuri

Brom digunakan di beberapa tanaman untuk mengurangi emisi merkuri, logam yang sangat beracun.

Fotografi

Perak bromida, selain perak iodida dan perak klorida, digunakan sebagai senyawa peka cahaya dalam emulsi fotografi.

Tindakan terapeutik

Kalium bromida, serta lithium bromida, digunakan sebagai obat penenang umum pada abad ke-19 dan awal abad ke-20. Bromida dalam bentuk garam sederhana masih digunakan di beberapa negara sebagai antikonvulsan.

Namun, FDA AS tidak menyetujui penggunaan bromin untuk pengobatan penyakit apa pun saat ini.

Tahan api

Brom diubah oleh api menjadi asam hidrobromat, yang mengganggu reaksi oksidasi yang terjadi selama kebakaran, dan menyebabkan kepunahannya. Polimer yang mengandung bromin digunakan untuk membuat resin tahan api.

Aditif makanan

Jejak kalium bromat telah ditambahkan ke tepung untuk meningkatkan memasak.

Reagen dan zat antara kimia

Hidrogen bromida digunakan sebagai zat pereduksi dan katalis untuk reaksi organik. Brom digunakan sebagai zat antara kimia dalam pembuatan obat-obatan, cairan hidrolik, zat pendingin, penurun kelembapan, dan persiapan pengeritingan rambut.

Ini juga digunakan dalam produksi cairan pengeboran sumur, produk untuk desinfeksi air, zat pemutih, desinfektan permukaan, pewarna, aditif bahan bakar, dll.

Tindakan biologis

Sebuah studi yang dilakukan pada tahun 2014 menunjukkan bahwa bromin adalah kofaktor yang diperlukan untuk biosintesis kolagen IV, yang menjadikan bromin sebagai unsur penting untuk pengembangan jaringan hewan. Namun, tidak ada informasi tentang konsekuensi dari defisit elemen.

Kelimpahan

Bromin diekstraksi secara komersial dari tambang garam dan lubang air asin dalam yang ditemukan di negara bagian Arkansas, dan di Great Salt Lake of Utah, keduanya di Amerika Serikat. Air garam yang terakhir memiliki konsentrasi bromin 0,5%.

Untuk mengekstrak brom, klorin dalam keadaan gas panas ditambahkan ke air garam, untuk mengoksidasi ion bromida dalam larutan, mengumpulkan unsur brom.

Laut Mati, di perbatasan antara Yordania dan Israel, merupakan laut tertutup yang berada di bawah permukaan laut, yang membuatnya memiliki konsentrasi garam yang sangat tinggi.

Brom dan kalium diperoleh di sana secara komersial, dengan menguapkan air asin tinggi dari Laut Mati. Di laut ini konsentrasi bromin bisa mencapai 5 g/L.

Ini juga ditemukan dalam konsentrasi tinggi di beberapa sumber air panas. Brominit, misalnya, adalah mineral bromida perak yang ditemukan di Bolivia dan Meksiko.

Resiko

Brom dalam keadaan cair bersifat korosif terhadap jaringan manusia. Tetapi bahaya terbesar bagi manusia berasal dari asap bromin dan penghirupannya.

Bernapas di lingkungan dengan konsentrasi bromin 11–23 mg / m 3 menghasilkan kejutan yang parah. Konsentrasi 30–60 mg / m 3 sangat berbahaya. Sedangkan konsentrasi 200 mg bisa berakibat fatal.

Referensi

  1. Menggigil & Atkins. (2008). kimia anorganik. (Edisi keempat). Bukit Mc Graw.
  2. Pusat Nasional Informasi Bioteknologi. (2019). Brom. Basis Data PubChem. ID = 23968. Dipulihkan dari: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Ross Rachel. (8 Februari 2017). Fakta tentang bromin. Dipulihkan dari:livescience.com
  4. Wikipedia. (2019). Boraks. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
  5. Lenntech BV (2019). Brom. Dipulihkan dari: lenntech.com

Disprosium: struktur, sifat, perolehan, kegunaan
Fukosa: ciri-ciri, struktur, fungsi
Kegunaan Keton — contoh, rumus, sifat, tata nama
Entalpi larutan: cara menghitung, kegunaan, dan latihan