Introdução
Tal como o cloro, o bromo é extremamente perigoso e pode facilmente matar-nos. Para além disso, o bromo é um líquido e é muito mais concentrado e, por isso, mais perigoso do que o cloro. O bromo apresenta-se como um líquido fumegante à temperatura ambiente. Em química orgânica, a principal utilização do bromo é a broominação de vários compostos. Fora da química orgânica, o bromo é utilizado principalmente como substituto do cloro em piscinas ou spas. E isto é muito conveniente porque vamos usar material de piscina para fazer o bromo. Para fazer o bromo, estes são os três produtos químicos de que vai precisar. Ácido muriático, TCCA e bromo de sódio (NaBr). Aqui o NaBr está pré-dissolvido numa solução, mas também pode usar brometo de sódio em pó.
O TCCA e o ácido HCl serão utilizados para produzir cloro gasoso e o NaBr é a fonte de bromo. Em suma, o cloro deslocará o ião brometo para produzir NaCl e Br2. O que é interessante é que a quantidade de ácido muriático ou ácido clorídrico que
é utilizada é três vezes menor do que a necessária se o fizermos estequiometricamente. É possível usar menos HCl, o que significa que a possibilidade de contaminar o bromo final com Hcl é menor. Por outro lado, é utilizada uma quantidade estequiométrica de TCCA e NaBr.
é utilizada é três vezes menor do que a necessária se o fizermos estequiometricamente. É possível usar menos HCl, o que significa que a possibilidade de contaminar o bromo final com Hcl é menor. Por outro lado, é utilizada uma quantidade estequiométrica de TCCA e NaBr.
Equipamento e material de vidro.
- Instalação simples de destilação (balão de fundo redondo de três tubos, termómetro, condensador, recipiente de recolha, etc.).
- Ampola de decantação (facultativa);
- Duas ampolas de decantação de 250 ml;
- Funil;
- Placa de aquecimento com agitador magnético;
- Balança de laboratório (adequada para 0,1-100 g);
- Suporte para retortas e pinça para fixar o aparelho;
- Banho-maria e gelo;
- Copos de 250 mL x2; 100 x2;
- Proveta de medição de 500 mL ou 100 mL.
- Pipeta de Pasteur;
- Ampolas;
- Lanterna;
Reagentes.
- Solução de NaBr 35% aq.
- Ácido HCl 16% 60 ml;
- TCCA (ácido tricloroisocianúrico) 72g;
- H2SO4 conc. 20 ml (opcional);
Síntese
A preparação é uma destilação simples relativamente básica. O balão de fundo redondo (RBF) está ligado a um funil adicional, mas este é facultativo. Para limitar as perdas, utiliza-se um condensador longo que é arrefecido com água gelada. Cada junta é selada com H2SO4 concentrado em vez de massa, porque o ácido é mais resistente ao bromo. O frasco recetor é colocado num banho de ácido para evitar a fuga do bromo condensado. O adaptador de vácuo conduz a um borbulhador em funil invertido para neutralizar qualquer Br2 que se escape. Como medida de precaução contra derrames, a segunda metade do aparelho de destilação é colocada num recipiente.
1. Ao RBF são adicionados 72g de TCCA triturado.
2. No funil adicional, adiciona-se HCl 16% 60 ml.
3. De seguida, adiciona-se NaBr 35% 400 ml ao RBF. Imediatamente após a adição, algum Cl2 sai do TCCA e liberta bromo do sal de sódio.
4. De seguida, adiciona-se ácido HCl gota a gota, com agitação constante. Caso não disponha de um funil adicional, pode simplesmente deitar o ácido HCl e depois tapar rapidamente. A adição do HCl não é exotérmica, pelo que a adição rápida não constitui um perigo. No vídeo, o ácido HCl é adicionado lentamente para manter a concentração do HCl baixa e evitar a formação de vapores de HCl que poderiam contaminar o produto de bromo. Quando o ácido é adicionado, reage com o TCCA para libertar cloro. O Cl2 reage então com NaBr para formar NaCl e Br2. À medida que mais e mais HCl é adicionado, mais Br2 é produzido e a cor vermelha escura do Br2 torna-se muito mais evidente.
5. Após a adição de todo o ácido, a solução adquire uma cor vermelha muito escura com alguns fumos por cima.
6. A destilação é efectuada para separar o Br2.
7. À medida que a mistura é aquecida e mais bromo é libertado, os vapores tornam-se cada vez mais escuros. Quando a mistura reacional atinge um ponto de temperatura suficiente, o Br2 começa a condensar-se em líquido e a descer pelo condensador. Logo que a velocidade de destilação diminui, a temperatura no balão de destilação aumenta e cada vez mais água começa a juntar-se ao Br2, não sendo necessário parar a destilação. Ainda existe uma grande quantidade de bromo. A mistura reacional é fervida a 100°C até ficar completamente límpida. Deve chegar a um ponto em que não se vejam vapores de bromo no balão de destilação.
8. Quando este ponto é atingido, a destilação está terminada e o balão pode ser retirado do calor.
9. Existe bromo no fundo (é três vezes mais denso que a água) e uma camada de água por cima.
10. A camada de Br2 é transferida para um funil de separação para a isolar da água. Durante estes passos, é libertado muito vapor de bromo, pelo que é importante fazê-lo numa área bem ventilada e com um respirador.
12. Quando as camadas estiverem assentadas, a camada inferior de Br2 é drenada diretamente para outro funil de separação.
13. Adicionam-se 20 ml de H2SO4 concentrado ao Br2 para o secar. Este passo deve ser efectuado com muito cuidado porque, se houver água presente, pode ser muito exotérmico e provocar a ebulição do Br2.
14. A parte seguinte é a mais perigosa, que é o tamponamento e a agitação para misturar o ácido sulfúrico e o Br2. É importante que a rolha esteja bem untada com ácido sulfúrico para garantir que não há fuga de bromo.
15. A camada inferior de bromo é então drenada para um RBF.
O rendimento final de Br2 seco é de 109 g (75%). Os passos 12-14 são opcionais, caso necessite de Br2 absolutamente seco.
2. No funil adicional, adiciona-se HCl 16% 60 ml.
3. De seguida, adiciona-se NaBr 35% 400 ml ao RBF. Imediatamente após a adição, algum Cl2 sai do TCCA e liberta bromo do sal de sódio.
4. De seguida, adiciona-se ácido HCl gota a gota, com agitação constante. Caso não disponha de um funil adicional, pode simplesmente deitar o ácido HCl e depois tapar rapidamente. A adição do HCl não é exotérmica, pelo que a adição rápida não constitui um perigo. No vídeo, o ácido HCl é adicionado lentamente para manter a concentração do HCl baixa e evitar a formação de vapores de HCl que poderiam contaminar o produto de bromo. Quando o ácido é adicionado, reage com o TCCA para libertar cloro. O Cl2 reage então com NaBr para formar NaCl e Br2. À medida que mais e mais HCl é adicionado, mais Br2 é produzido e a cor vermelha escura do Br2 torna-se muito mais evidente.
5. Após a adição de todo o ácido, a solução adquire uma cor vermelha muito escura com alguns fumos por cima.
6. A destilação é efectuada para separar o Br2.
7. À medida que a mistura é aquecida e mais bromo é libertado, os vapores tornam-se cada vez mais escuros. Quando a mistura reacional atinge um ponto de temperatura suficiente, o Br2 começa a condensar-se em líquido e a descer pelo condensador. Logo que a velocidade de destilação diminui, a temperatura no balão de destilação aumenta e cada vez mais água começa a juntar-se ao Br2, não sendo necessário parar a destilação. Ainda existe uma grande quantidade de bromo. A mistura reacional é fervida a 100°C até ficar completamente límpida. Deve chegar a um ponto em que não se vejam vapores de bromo no balão de destilação.
8. Quando este ponto é atingido, a destilação está terminada e o balão pode ser retirado do calor.
9. Existe bromo no fundo (é três vezes mais denso que a água) e uma camada de água por cima.
10. A camada de Br2 é transferida para um funil de separação para a isolar da água. Durante estes passos, é libertado muito vapor de bromo, pelo que é importante fazê-lo numa área bem ventilada e com um respirador.
12. Quando as camadas estiverem assentadas, a camada inferior de Br2 é drenada diretamente para outro funil de separação.
13. Adicionam-se 20 ml de H2SO4 concentrado ao Br2 para o secar. Este passo deve ser efectuado com muito cuidado porque, se houver água presente, pode ser muito exotérmico e provocar a ebulição do Br2.
14. A parte seguinte é a mais perigosa, que é o tamponamento e a agitação para misturar o ácido sulfúrico e o Br2. É importante que a rolha esteja bem untada com ácido sulfúrico para garantir que não há fuga de bromo.
15. A camada inferior de bromo é então drenada para um RBF.
O rendimento final de Br2 seco é de 109 g (75%). Os passos 12-14 são opcionais, caso necessite de Br2 absolutamente seco.
Armazenamento
O armazenamento do Br2 é extremamente difícil e este escapa de quase todos os recipientes. A melhor opção para armazenar o Br2 é uma ampola. Usando uma pipeta Pasteur, o Br2 é cuidadosamente transferido para ampolas caseiras. Depois de o Br2 ter sido transferido para a ampola, esta foi selada com um maçarico. As ampolas são guardadas numa mistura de areia e tiossulfato de sódio num recipiente no exterior. Se uma ampola rebentar ou se partir dentro de casa, será um problema muito grave.