Brôm (Br) và Iốt (I) B

Chia sẻ: Dao Huong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

381
lượt xem 43
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Brôm là nguyên tố hóa học thuộc nhóm Halogen (bao gồm flo, clo, brôm, iốt, astatin), có ký hiệu Br và số nguyên tử 35. Cả nhóm Halogen thuộc nhóm VIIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Br có nguyên tử khối = 80 1. Lịch sử Brôm được hai nhà hóa học Antoine Balard và Carl Jacob Löwig phát hiện độc lập với nhau năm 1825 và 1826. Balard tìm thấy các muối bromua trong tro của tảo biển từ các đầm lầy nước mặn ở Montpellier năm 1826. Tảo biển được sử dụng để sản xuất iốt, nhưng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Brôm (Br) và Iốt (I) B

Brôm (Br) và Iốt (I) Brôm là nguyên tố hóa học thuộc nhóm Halogen (bao gồm flo, clo, brôm, iốt, astatin), có ký hiệu Br và số nguyên tử 35. Cả nhóm Halogen thuộc nhóm VIIA trong bảng hệ thống tuần hoàn. Br có nguyên tử khối = 80 1. Lịch sử Brôm được hai nhà hóa học Antoine Balard và Carl Jacob Löwig phát hiện độc lập với nhau năm 1825 và 1826. Balard tìm thấy các muối bromua trong tro của tảo biển từ các đầm lầy nước mặn ở Montpellier năm 1826. Tảo biển được sử dụng để sản xuất iốt, nhưng cũng chứa brôm. Balard chưng cất brôm từ dung dịch của tro tảo biển được bão hòa bằng clo. Các tính chất của chất thu được là tương tự như của chất trung gian giữa clo và iốt, với các kết quả này ông cố gắng để chứng minh chất đó là monoclorua iot (ICl), nhưng sau khi thất bại trong việc chứng minh điều đó ông đã tin rằng mình đã tìm ra một nguyên tố mới và đặt tên nó là muride, có nguồn gốc từ tiếng Latinh muria để chỉ nước mặn [1] . Carl Jacob Löwig đã cô lập brôm từ suối nước khoáng tại quê hương ông ở thị trấn Bad Kreuznach năm 1825. Löwig sử dụng dung dịch của muối khoáng này được bão hòa bằng clo và tách brôm bằng dietylête. Sau khi cho bốc hơi ete thì một chất lỏng màu nâu còn đọng lại. Với chất lỏng này như một mẫu vật cho công việc của mình ông đã xin một vị trí tại phòng thí nghiệm của Leopold Gmelin tại Heidelberg. Sự công bố các kết quả bị trì hoãn và Balard đã công bố các kết quả của mình trước [2] . Sau khi các nhà hóa học Pháp là Louis Nicolas Vauquelin, Louis Jacques Thénard và Joseph-Louis Gay-Lussac đã xác nhận các thực nghiệm của dược sĩ trẻ Balard, các kết quả được thể hiện trong bài thuyết trình của Académie des Sciences và công bố trong Annales de Chimie et Physique. Trong bài công bố của mình Balard thông báo rằng ông đổi tên từ muride thành brôme theo đề nghị của M. Anglada. Các nguồn khác lại cho rằng nhà hóa học và nhà vật lý Pháp Joseph-Louis Gay-Lussac đã gợi ý tên gọi brôme do mùi đặc trưng của hơi của chất này. Brôm đã không được sản xuất ở lượng cần thiết cho tới tận năm 1860. Sử dụng thương mại đầu tiên, ngoài các ứng dụng nhỏ trong y học, là sử dụng brôm trong daguerreotype. Năm 1840 người ta phát hiện ra rằng brôm có một số ưu thế so với hơi iốt được sử dụng trước đó để tạo ra lớp halua bạc nhạy sáng trong daguerreotype. Bromua kali và bromua natri từng được sử dụng như là thuốc chống co giật và giảm đau
vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, cho tới khi chúng dần dần bị thay thế bởi chloral hydrat và sau đó là bằng các barbiturat. 2. Trạng thái tự nhiên Brom tồn tại trong tự nhiên chủ yếu ở dạng hợp chất, màu đỏ nâu, hầu hết là muối bromua của kali, natri và magiê. Hàm lượng brom trong tự nhiên ít hơn so với clo và flo. Bromua kim loại có trong nước biển và nước hồ. Brôm và hơi brôm rất độc. Brôm rơi vào da gây bỏng nặng. 2. 1. Đồng vị Brôm có 2 đồng vị ổn định: Br79 (50,69 %) và Br81 (49,31%) và ít nhất là 23 đồng vị phóng xạ đã biết là tồn tại. Nhiều đồng vị của brôm là các sản phẩm phân hạch hạt nhân. Một vài đồng vị nặng của brôm từ phân hạch là các nguồn bức xạ nơtron trễ. Tất cả các đồng vị phóng xạ của brôm đều có thời gian tồn tại tương đối ngắn. Chu kỳ bán rã dài nhất thuộc về đồng vị nghèo nơtron Br77 là 2,376 ngày. Chu kỳ bán rã dài nhất bên nhóm giàu nơtron thuộc Br82 là 1,471 ngày. Một loạt các đồng vị của brôm thể hiện các trạng thái đồng phân giả ổn định. Đồng vị ổn định Br79 cũng có trạng thái đồng phân phóng xạ có chu kỳ bán rã 4,86 giây. Nó phân rã bởi chuyển tiếp đồng phân tới trạng thái nền ổn định. 3. Điều chế Nguồn chính điều chế brom là nước biển. Sau khi đã lấy muối ăn (NaCl) ra khỏi nước biển, phần còn lại chứa nhiều muối bromua của kali và natri. Sau đó, sục khí clo qua dung dịch, ta có phản ứng hóa học sau: * 2NaBr + Cl2 → 2Nacl+ Br2 Sau đó, chưng cất dung dịch, brom sẽ bay hơi rồi ngưng tụ lại. 4. Tính chất Brom là chất ôxi hóa mạnh nhưng kém clo. Brom phản ứng với hidro khi đun nóng (không gây nổ như clo) * H2(k) + Br2(l) → 2HBr(k)
Brom ôxi hoá được ion I-: * Br2 + 2NaI → 2NaBr + I2 Brom tác dụng được với nước nhưng khó khăn hơn Clo: * Br2 + H2O → HBr + HBrO Brom còn thể hiện tính khử khi tác dụng với chất ôxi hóa mạnh: * Br2 + 5Cl2 + 6H2O → 2HBrO3 + 10HCl 5. Điều chế Brom dùng để chế tạo một số dược phẩm, phẩm nhuộm,.... Nó cũng được dùng chế tạo AgBr (bromua bạc) là chất nhạy với ánh sáng để tráng lên phim ảnh. Iốt (I) Iốt (có gốc từ tiếng Hy Lạp Iodes, nghĩa là "tím"; tên gọi chính thức theo Hiệp hội Quốc tế về Hóa Lý thuyết và Ứng dụng là Iodine) là một nguyên tố hoá học. Trong bảng tuần hoàn nó có ký hiệu I và số nguyên tử 53. Đây là một trong các nguyên tố vi lượng cần cho sự sống của nhiều sinh vật. Về mặt hoá học, iốt ít hoạt động nhất và có độ âm điện thấp nhất trong các halogen. Mặc dù Astatin được cho là còn ít hoạt động hơn với độ âm điện thấp hơn, nguyên tố đó quá hiếm để khẳng định giả thuyết này. Iốt được dùng nhiều trong y khoa, nhiếp ảnh, thuốc nhuộm. Giống như các halogen khác (thuộc nhóm nguyên tố VII trong bảng tuần hoàn), iốt thường có mặt ở dạng phân tử hai nguyên tử, I2. 1. Tính chất Iốt là chất rắn có màu tím thẫm/xám có thể thăng hoa tại nhiệt độ thường tạo ra chất khí màu tím hồng có mùi khó chịu. Chất halogen này có thể tạo thành hợp chất với nhiều nguyên tố hóa học khác, nhưng nó ít hoạt động hơn so với các nguyên tố khác trong nhóm nguyên tố VII và nó có thêm một số tính chất hơi giống kim loại. Iốt có thể hòa tan trong cloroform, cacbon têtraclorua, hay carbon đisulfua để tạo thành dung dịch màu tím.
Nó hòa tan yếu trong nước tạo ra dung dịch màu vàng. Màu xanh lam của một chất gây ra khi tương tác với tinh bột chỉ là đặc điểm của nguyên tố tự do. 2. Ứng dụng Iốt là nguyên tố vi lượng cần thiết cho dinh dưỡng của loài người. Tại những vùng đất xa biển hoặc thiếu thức ăn có nguồn gốc từ đại dương; tình trạng thiếu iốt có thể xảy ra và gây nên những tác hại cho sức khỏe, như sinh bệnh bướu cổ hay thiểu năng trí tuệ. Đây là tình trạng xảy ra tại nhiều nơi trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Việc dùng muối iốt như muối ăn hằng ngày (có chứa nhiều hợp chất iốt có thể hấp thụ được) có thể giúp chống lại tình trạng này. Các ứng dụng khác của iốt là: * Là một trong các halogen, nó là vi lượng tố không thể thiếu để hình thành hormone tuyến giáp, thyroxine và triiodothyronine, trong cơ thể sinh vật. * Thuốc bôi iốt (5% iốt trong nước/êtanol) dùng trong tủ thuốc gia đình, để khử trùng vết thương, khử trùng bề mặt chứa nước uống * Hợp chất iốt thường hữu ích trong hóa hữu cơ và y khoa. * Muối Iốđua bạc dùng trong nhiếp ảnh. * Iốđua kali (KI) có thể dùng để điều trị bệnh nhân bị ảnh hưởng của thảm họa hạt nhân để rửa trôi đồng vị phóng xạ Iốt-131, kết quả của phản ứng phân hạch hạt nhân. Chu kỳ bán rã của iốt-131 chỉ là 8 ngày, do đó thời gian điều trị chỉ kéo dài vài tuần, trong thời gian để bán rã hết cần phải có sự hướng dẫn cụ thể của bác sĩ để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe . Trong trường hợp nguy cơ phóng xạ không có phản ứng phân hạch hạt nhân, như bom bẩn, không cần dùng phương pháp này. KI cũng có thể rửa xêzi-137, một sản phẩm khác của phản ứng phân hạch hạt nhân, vì xêzi có quan hệ hóa học với kali, nhưng NaI cũng có tác dụng như vậy. NaI hay có trong muối ăn ít natri. Tuy nhiên xêzi- 137 có chu kỳ bán rã kéo dài tới 30 năm, đòi hỏi thời gian điều trị quá dài. * Iốđua vonfram được dùng để làm ổn định dây tóc của bóng đèn dây tóc. * Nitơ triiôđua là chất gây nổ không bền. * Iốt-123 dùng trong y khoa để tạo ảnh và xét nghiệm hoạt động của tuyến giáp. * Iốt-131 dùng trong y khoa để trị ung thư tuyến giáp và bệnh Grave và cũng dùng trong chụp ảnh tuyến giáp. * Nguyên tố iốt (không nằm trong hợp chất với các nguyên tố khác) tương đối độc đối với mọi sinh vật. 3. Lịch sử Iốt (gốc tiếng Hy Lạp iodes nghĩa là tím) được khám phá bởi Barnard Courtois năm 1811. Ông là con trai của một người sản xuất nitrat kali (dùng trong thuốc súng). Vào thời điểm Pháp đang có chiến tranh, thuốc súng được tiêu thụ mạnh. Nitrat kali được tách
từ rong biển lấy tại bờ biển Normandy và Brittany. Để tách kali nitrat, rong biển được đem đốt và tro đem rửa vào nước. Những chất không phải là nitrat kali bị phá hủy bởi việc thêm axít sunfuríc. Vào một ngày Courtois thêm quá nhiều axít sunfuríc khiến một chất khí màu tím bay ra. Courtois nhận thấy hơi này kết tinh trên các bề mặt lạnh tạo ra các tinh thể màu sẫm. Courtois nghi ngờ rằng đây là một nguyên tố hóa học mới nhưng thiếu kinh phí để theo đuổi các quan sát chi tiết hơn. Tuy vậy ông đã đưa các mẫu tinh thể này cho các bạn, Charles Bernard Desormes (1777- 1862) và Nicolas Clément (1779-1841) để họ tiếp tục nghiên cứu. Ông cũng đem mẫu vật cho Joseph Louis Gay-Lussac (1778-1850), một nhà hóa học nổi tiếng lúc đó, và André- Marie Ampère (1775-1836). Ngày 29 tháng 11 năm 1813 Dersormes và Clément thông báo cho đại chúng về phát hiện của Courtois. Họ miêu tả mẫu vật tại một cuộc họp của Viện Hoàng đế Pháp. Ngày 6 tháng 12 Gay-Lussac thông báo rằng mẫu vật đó có thể là một nguyên tố hóa học mới hoặc một hợp chất ôxy. Ampère đưa một số mẫu vật cho Humphry Davy (1778-1829). Davy đã tiến hành một số thí nghiệm trên mẫu vật và nhận thấy sự tương tự của nó với clo. Davy gửi một bức thư ngày 10 tháng 12 tới Hội Hoàng gia Luân Đôn nói rằng ông đã tìm thấy nguyên tố mới. Một cuộc cãi cọ lớn giữa Davy và Gay-Lussac về việc ai đã tìm ra iốt trước tiên đã nổ ra, nhưng cả hai đều đồng ý rằng Barnard Courtois là người đầu tiên đã tách nguyên tố hóa học mới này. 4. Độ phổ biến và điều chế Hợp chất iốt thường gặp trong muối với natri và kali (KI) hay trong KIO3. Iốt có thể thu được ở dạng rất tinh khiết bằng phản ứng giữa KI với sunfat đồng (II). Cũng có vài cách khác để tách nguyên tố hóa học này. Mặc dù nguyên tố này khá hiếm, tảo bẹ và một số loài cây khác có khả năng hấp thụ và tập trung iốt trong cơ thể chúng, dẫn đến việc mang iốt vào dây chuyền thức ăn tự nhiên và giúp việc điều chế iốt có giá thành thấp. 5. Đồng vị Có 37 đồng vị của iốt, trong đó chỉ có duy nhất 127I là bền. Đồng vị phóng xạ 131I (phát ra tia bêta), còn được biết đến với tên gọi iốt phóng xạ có chu kỳ bán rã là 8,0207 ngày, đã được dùng trong điều trị ung thư và các bệnh khác liên quan đến tuyến giáp. 123I là đồng vị phóng xạ thường dùng trong chụp ảnh tuyến giáp và đánh giá điều trị cho bệnh Grave. 129I (chu kỳ bán rã 15,7 triệu năm) là kết quả của bắn phá hạt nhân 129Xe bởi tia vũ trụ khi đi vào khí quyển Trái Đất và các phản ứng phân hạch của urani và plutoni, trong đất đá trên bề mặt Trái Đất và các lò phản ứng hạt nhân. Các quá trình xử lý nhiên liệu hạt
nhân hoặc thử nghiệm vũ khí hạt nhân đã tạo ra lượng đồng vị lớn lấn át các đồng vị tạo ra bởi quá trình tự nhiên. 129I được dùng trong nghiên cứu nước mưa sau thảm họa Chernobyl. Nó cũng có thể đã được dùng trong nghiên cứu mạch nước ngầm để tìm dấu vết rỏ rỉ chất thải hạt nhân ra môi trường tự nhiên. Nếu 129I được cho tiếp xúc với người, tuyến giáp sẽ hấp thụ nó như thể nó là iốt không phóng xạ thông thường, dẫn đến nguy cơ ung thư tuyến giáp cao. Đối với những người sống gần nơi có phản ứng phân hạch, hay nhứng nơi tương tự, có nguy cơ tiếp xúc với iốt phóng xạ khi tai nạn xảy ra, người ta thỉnh thoảng được cho uống viên iốt. Việc hấp thụ một lượng lớn iốt sẽ làm bão hòa tuyến giáp và ngăn việc thu nhận thêm iốt. 129I có nhiều điểm giống với 36Cl. Nó là halogen hòa tan được, ít hoạt động hóa học, tồn tại chủ yếu ở dạng anion không hấp thụ, và được sinh ra bởi các tia vũ trụ, nhiệt hạt nhân, và các phản ứng phân hạch khác. Trong lĩnh vực nghiên cứu về nước, mật độ 129I được đo theo tỷ lệ 129I trên tổng I (hầu hết là 127I). Tương tự 36Cl/Cl, tỷ lệ 129I/I trong tự nhiên là rất nhỏ, 10-14 đến 10-10 (cực đạt nhiệt hạt nhân của 129I/I trong thập niên 1960 và 1970 là 10-7). 129I khác 36Cl ở chỗ chu kỳ bán rã dài hơn (15,7 so với 0,301 triệu năm), xuất hiện trong các sinh vật ở nhiều dạng ion với nhiều ứng xử hóa học khác nhau. 129I dễ dàng du nhập vào sinh quyển, nằm trong cây cỏ, đất, sữa, mô sinh học... Lượng lớn 129Xe trong thiên thạch được cho là kết quả của phân rã bêta của hạt nhân 129I. Đây là hạt nhân phóng xạ tuyệt chủng đầu tiên được nhận dạng trong hệ Mặt Trời. Nó phân rã theo sơ đồ đo tuổi phóng xạ I-Xe cơ bản, bao trùm 50 triệu năm của sự tiến hóa của hệ Mặt Trời. 6. Cảnh báo Iốt khi tiếp xúc trực tiếp với da có thể gây thương tổn, do đó cần phải cẩn thận khi thao tác với nguyên tố hóa học này. Hơi iốt có thể gây khó chịu cho mắt và các màng nhầy. Đối với các tiếp xúc kéo dài khoảng 8 tiếng đồng hồ, mật độ iốt trong không khí không được vượt quá 1 miligam/mét khối, lấy trung bình theo thời gian. 7. Dinh dưỡng Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa Kỳ khuyến cáo (21 CFR 101.9 (c)(8)(iv)) cả nam và nữ nên tiêu thụ khoảng 150 microgam iốt mỗi ngày.