Мы поговорим об улитках, императорах и возрасте океанов. И о том, добавляют ли неметалл с именем бром, который имеет 35 протонов в своём ядре, в чай солдатам.
В природе встречается два стабильных изотопа брома: 79Br (50,54 %) и 81Br (49,46 %).
Найти бром в чистом виде на ближайшей свалке промышленного мусора не получится. Этот элемент очень любит вступать в химические реакции. И это значит, что открыли его совсем недавно. А если быть точнее – на закате «химической лихорадки» XVIII-XIX веков.
Бром не образует в горных породах самостоятельных соединений в больших количествах. Его можно найти только в некоторых минералах, примесь которых находится в ничтожной концентрации. В земной коре брома немного – не более 0,0065% от её массы. Из этого можно сделать неправильный вывод о том, что люди не сталкивались с более или менее приличными количествами брома до 19 века. Нет, это не так.
Брому нужен всего один электрон для завершения электронной оболочки. Поэтому бром чрезвычайно нестабилен, поскольку он очень электроотрицателен, то есть обладает ненасытным голодом по электронам. Эта электроотрицательность позволяет элементу довольно легко связываться с атомами водорода молекулы воды. Поэтому он прекрасно в ней растворяется.
Ну и что? Какая разница, хорошо бром растворяется в воде или нет? (Скажет мой юный читатель). Нет. Именно это имеет огромное значение. Но чтобы понять почему, давайте вернёмся на несколько миллиардов лет назад, и представим круговорот воды, который вам объясняли в школе: вода испаряется из океанов, образует облака, дождь выпадает на землю, образует реки, впадающие в море, и потом всё по кругу.
Дело в том, что каждый раз, когда вода проходит свой круговорот, она «тащит» минералы в океан. А когда испаряется, снова образуя облака, минералы не испаряются вместе с ней, что удивительно. Они остаются в океане. Именно поэтому с течением времени океаны становятся всё более солёными. И на их дне откладывается большое количество нерастворимых минералов.
Наиболее распространёнными растворёнными ионами в океанской воде являются те, которых больше всего в горных породах, и которые хорошо растворимы в воде (поскольку в противном случае они оказались бы на дне). Это ионы калия, K+, натрия, Na+, хлора Cl- и, хотя и в меньших количествах, брома, Br-.
Да, соли брома присутствуют в горных породах в ничтожных количествах. Но верно также и то, что они переносились и растворялись в океанской воде на протяжении миллиардов лет!
Зачем я вам все это рассказываю? Потому что важно понимать, что бром в океанской воде присутствует хоть и в относительно небольшой концентрации, но растворён. Поскольку это очень небольшая концентрация, люди не знали, что бром существует в течение длительного времени. Однако другие живые существа научились за миллиарды лет использовать бром для своих нужд.
Как уже отмечалось выше, бром очень электроотрицателен. Это делает его очень эффективным окислителем. Да, это не такой хороший окислитель, как хлор, кислород или фтор, но он всё равно в этом деле просто великолепен. Это означает, что он может действовать как противомикробное средство, и что в высоких концентрациях он может быть токсичным.
Несколько видов морских улиток, проводя нехитрые опыты на дне океана, однажды заметили это полезное свойство брома. И научились его использовать. Эти улитки очень быстро наладили производство молекул, содержащих несколько атомов брома, которые они используют в качестве антибактериальных веществ для покрытия своих яиц, и одновременно в качестве защитного механизма от посягательства на потомство хищниками.
Существует несколько молекул такого типа с разными свойствами. Они различаются в зависимости от количества брома и других атомов, входящих в их состав. Эти молекулы создаются разными улитками.
Но одна из них уникальна.
Речь идёт об улитке Bolinus Brandaris, ранее носившей имя Murex Brandaris. Эта улитка особенна вовсе не тем, что производит вещество с необычайными антибактериальными свойствами. Или что-то особо токсичное. Или что-то в этом роде. Нет, дело не в этом. Молекула, производимая B. Brandaris, 6,6'-диброминдиго, состоящая из углерода, водорода, кислорода, азота и двух атомов брома, помимо своих «нормальных» химических свойств обладает совершенно чудесным цветом, и ещё более чудесными свойствами, если использовать её в качестве красителя.
Улитка производит эту молекулу в специальной железе, фактически том же органе, который вырабатывает чернила у кальмаров и каракатиц. И поведение улитки тоже похоже: при угрозе животное выделяет вязкое вещество тёмного цвета. Однако, в отличие от чернил кальмара, вещество, выделяемое Bolinus Brandaris, имеет настолько красивый цвет, что привлекло внимание древних рыбаков, увидевших это явление в Средиземноморье.
Уже в древние времена несчастных моллюсков ловили в огромных количествах, чтобы извлечь из них вожделенное вязкое вещество.
Конечно, никто не знал, что молекула, делавшая «сокровище» улитки особенным, это 6,6'-диброминдиго.
В древности «улиткины чернила» были известны как «тирский пурпур», поскольку финикийцы из города Тир (Сур, современный Ливан) торговали веществом, и просили за него хорошие деньги: один к одному по весу серебра. Но ещё до финикийцев критяне тоже извлекали из Bolinus Brandaris ценную жидкость. Это стало понятно, когда обнаружились горы измельчённых раковин.
Да, тирские купцы требовали за вещество огромные деньги. Однако спрос на него был всё равно неимоверный. Прежде всего потому, что фиолетовый краситель, полученный от улитки, имел насыщенный и красивый цвет, который невозможно имитировать каким-либо другим способом. И это неудивительно, учитывая колоссальный дефицит брома в любой другой части Земли! Тут без «сборщика» этого химического элемента из морской воды не обойтись никак.
Но особенностью тирийского пурпура был не только его великолепный яркий цвет, в то время, когда такие красивые красители были чрезвычайно редки, но и его поведение после окрашивания ткани.
Красители, и это понятно, получают свой цвет от содержащихся в них молекул (например, той, о которой мы сейчас говорим). И эти молекулы обычно быстро окисляются при контакте с воздухом. Или, что происходит даже чаще, они реагируют на солнечное излучение и со временем меняют цвет, тускнея всё сильнее и сильнее. Если вы когда-нибудь оставляли фотографию на Солнце на несколько лет, то понимаете, о чём я говорю.
Но 6,6'-диброминдиго не такая. Она не теряет своего яркого цвета под воздействием воздуха и Солнца. А, скорее, делает наоборот: становится более яркой!
Именно поэтому это был самый драгоценный краситель из всех имеющихся. И фактически, со временем, его могли использовать только короли и императоры.
Всё производство тирского пурпура было сосредоточено в восточном Средиземноморье даже после того, как Тир потерял свою независимость.
Интересный факт – Карл Великий был похоронен завёрнутым в ткань с золотыми нитями, окрашенную тирским пурпуром.
Учитывая безумную цену фиолетового красителя, многие алхимики пытались найти альтернативные методы, которые позволили бы им получить аналогичный материал. И даже пробовали идентифицировать содержащиеся в нём химические соединения (насколько это было возможно в те времена), которые и придают тирийскому пурпуру его свойства. Однако выделить из чернил улитки отвечавший за всё бром никто, конечно же, тогда не смог. Тирский пурпур оставался очень дорогой жидкостью.
И даже в средние века никто так и не получил чистый бром. Как и в эпоху Возрождения и барокко. Пришлось ждать «химической лихорадки» XVIII-XIX веков.
Это было замечательное время: химики всего мира жадно набрасывались на всё, до чего могли дотянуться, и делали с этим всевозможные сумасшедшие вещи – нагревали, охлаждали, подвергали электролизу, воздействию сильных кислот и щелочей. Всё это делалось для того, чтобы попытаться определить химический состав образца и, если повезёт, открыть какой-то новый элемент.
Любопытно, что первооткрыватели брома (их было двое) не являются какими-то известными учёными. Это два самых обычных химика.
Фактически, выделение брома — единственное важное открытие, сделанное одним из них. Учёные не работали вместе, и были независимы друг от друга. Но обнаружили бром почти одновременно. Что указывает на то, что это было уже неизбежно.
Первым человеком, которого обычно признают первооткрывателем брома, был француз Антуан Жером Балар. Именно он впервые опубликовал информацию об открытии брома в 1826 году. Хотя, строго говоря, сделал он его после другого химика, немца Карла Якоба Лёвиха. Он открыл бром в 1825 году.
Это может показаться несправедливым, но на это есть причина: в науке публикация открытий приветствуется и всячески поощряется. Потому что если учёный хранит что-то в тайне, это вредит прогрессу. Поэтому мотивация к опубликовании открытия очень велика, что и является целью такого подхода. Поэтому немец сам виноват.
По иронии судьбы, ни один из учёных не выделил бром из «улиткиных чернил». Причина заключалась в том, что элемент там является частью довольно сложной органической молекулы, а органическая химия тогда ещё находилась в противозачаточном состоянии. Любопытно также, что источник брома у обоих был совершенно разным, как и метод его выделения. Но, как уже отмечалось выше, это было неизбежно.
Лёвих получал бром из родниковой воды. Немец насыщал родниковую воду хлором, а затем использовали диэтиловый эфир, чаще называемый просто эфиром, чтобы попытаться растворить вещества, которые находились в воде и растворялись в органических соединениях.
Зачем насыщать воду хлором? Потому что, хотя бром и является сильным окислителем, хлор сильнее его. Так, при насыщении раствора хлором этот элемент окисляет ион Br.-, «крадя» электрон и превращая его таким образом в Br. Атомы брома, теперь нейтральные, объединяются, образуя молекулы Br.2.
А вот Br.2 уже плохо растворяется в воде, потому что это неполярная молекула. Однако она очень хорошо растворяется в эфире, который тоже неполярен. В итоге хлор остаётся в воде в виде Cl.-.
Итак, электрон «украден» у брома, и бром растворяется в эфире и готов к извлечению из него. По сути это тот же метод, который продолжает использоваться и сегодня.
Француз же получил бром из гораздо менее удивительного места: морской воды. На самом деле средиземноморские улитки — не единственные живые существа, которые на протяжении всей жизни накапливают растворенный в морской воде бром. Хотя именно они создают с его помощью наибольшую красоту. Балар не работал с родниковой водой. Он исследовал водоросли из солончаков Монпелье, справедливо полагая, что нет лучшего накопителя химических элементов, содержащихся в морской воде.
Эту водоросль уже использовали для получения из неё химического элемента, йода. Однако Балар обнаружил там что-то новое, помимо последнего. На самом деле то, что идентифицировал француз, было чем-то со свойствами более или менее промежуточными между хлором и йодом, и он очень скоро понял, что это новый элемент. Поэтому поспешил задокументировать открытие и сообщить о нем, назвав новый элемент именем мурио от латинского muria (рассол).
Поскольку Балар тщательно задокументировал использованный метод, группа известных французских химиков, в том числе Жозеф-Луи Гей-Люссак, воспроизвели эксперимент. Они получили некое пахучее вещество и подтвердили, что это новый элемент. Однако кто-то (то ли сам Гей-Люссак, то ли его коллеги) предложил название, более созвучное пахучей жидкости: бром, от греческого bronmos (зловонный).
Бром, полученный Лёвихом и Баларом, был особенным. Поскольку помимо своего аромата он интересен тем, что это один из двух химических элементов, находящихся в жидком состоянии при комнатной температуре (второй — ртуть, о которой мы недавно говорили). Жидкость, химически представляющая собой Br2, конечно же, не имеет чудесного фиолетового цвета. Она красновато-бурая.
Несмотря на то, что при комнатной температуре он жидкий, бром легко испаряется, что в сочетании с его запахом делает его не очень приятным в обращении материалом. Хотя он не так активен, как хлор, бром пытается вступить с связь почти со всем, что встречает на своём пути. Он реагирует с кислородом воздуха, с металлами, с органическими соединениями и так далее.
После открытия брома химики, естественно, посвятили себя попыткам найти применение брому и его соединениям. Однако в итоге их оказалось не так много. Поскольку другие, более распространённые элементы ведут себя почти так же. Поэтому открытие брома не сделало никакой революции практически ни в одной области. Однако всё же очень полезное свойство солей брома было обнаружено.
Бромид калия (KBr) и бромид натрия (NaBr) оказались седативными веществами. По-видимому, бромид-ион каким-то образом вмешивается в работу синапсов головного мозга человека, из-за чего нервная система начинает работать по-другому.
Оказалось, что приём солей брома подавляет даже желание интимной близости! (Как и любое другое желание, впрочем, или интерес). То есть снимает возбуждение центральной нервной системы!
(Пользуясь случаем спешу сообщить, что городская легенда о том, что солдатикам и курсантам в пищу добавляют бром, не имеет под собой никакого основания. Это я вам по секрету говорю, как человек, который бесчисленное количество раз принимал участие в приготовлении пищи будучи в наряде по столовой).
Поняв это, врачи попробовали лечить бромидом калия эпилепсию… и это сработало!
Однако в начале 20-го века от использования солей брома в медицинских целях отказались. Поскольку оказалось, что бром может быть токсичным для человека.
Позже соединения брома использовались в качестве химического оружия из-за их сильного окислительного характера.
Нашли брому и другие применения: например, в качестве дезинфицирующего средства и пестицида.
В начале 20-го века было обнаружено, что соединения брома можно использовать в огнетушителях в ситуациях, когда нельзя использовать воду или другие полярные соединения, например, при тушении электрооборудования, находящегося под напряжением.
Между 1920 и 1960 годами производились огнетушители, содержащие бром, но здравомыслие в итоге победило, и его больше не используют для этой цели, потому что другие гораздо более безопасные, дешёвые и менее вредные молекулы делают, по сути, то же самое.
Но неужели люди больше не используют соединения брома в качестве красителя? Используют. Хотя и не так часто, как раньше.
Например, бромтимоловый синий, довольно тяжёлая молекула с двумя атомами брома является очень чувствительным индикатором к изменению рН. Поэтому именно с этой целью его используют в химии. Его особенно часто применяют в ситуациях, когда pH практически нейтрален, и другие индикаторы вообще могут не менять цвет. А вот бромтимоловый синий делает это очень легко.
Но самый полезный бромный краситель бесполезен в видимом спектре: это бромид этидия, который демонстрирует интенсивную флуоресценцию при освещении ультрафиолетовым излучением. Он светится при этом оранжевым светом.
Основная добыча брома, как и в древние времена, происходит на море. И ещё на некоторых озёрных солончаках.
Объём мировой добычи брома составляет около 400 000 тонн в год. Цена на мировых рынках за один килограмм – около 4 долларов США.
Всем добра.
Вы можете поблагодарить автора👉 На закупку рубидия
Приглашаю посетить наш сайт👉 Живой Космос!
(Там можно всё без регистрации и СМС😉)
Всё для дома. Скидки до 50%
Реклама ООО Яндекс ИНН 7736207543
