ब्रोमीन: इतिहास, संरचना, इलेक्ट्रॉन विन्यास, गुण, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

ब्रोमीन आवर्त सारणी के हैलोजन के समूह, समूह 17 (VIIa) से संबंधित एक nonmetallic तत्व है। इसका रासायनिक प्रतीक Br है। यह एक डायटोमिक अणु के रूप में प्रकट होता है, जिसके परमाणु एक सहसंयोजक बंधन द्वारा जुड़े होते हैं, यही कारण है कि इसे आणविक सूत्र Br ₂ सौंपा गया है ।

फ्लोरीन और क्लोरीन के विपरीत, स्थलीय स्थितियों में ब्रोमिन एक गैस नहीं बल्कि एक लाल-भूरे रंग की तरल (नीचे की छवि) है। यह फ्यूमिंग है, और यह पारा के साथ मिलकर एकमात्र तरल तत्व है। इसके नीचे, आयोडीन, हालांकि यह अपने रंग को तेज करता है और बैंगनी हो जाता है, एक अस्थिर ठोस में क्रिस्टलीकृत हो सकता है।

शुद्ध तरल ब्रोमीन के साथ शीशी। स्रोत: रासायनिक तत्वों की हाई-रेज छवियां

ब्रोमीन की खोज, स्वतंत्र रूप से, 1825 में कार्ल लॉविग द्वारा की गई, जो जर्मन रसायनज्ञ लियोपोल्ड गेलिन के निर्देशन में अध्ययन कर रहे थे; और 1826 में, फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंटोनी-जेरोम बालार्ड द्वारा। हालाँकि, बालार्ड के प्रायोगिक परिणामों के प्रकाशन से पहले Löwig की शुरुआत हुई।

ब्रोमीन पृथ्वी पर 62 वां सबसे प्रचुर तत्व है, जिसे पृथ्वी की पपड़ी में कम सांद्रता में वितरित किया जाता है। समुद्र में, औसत एकाग्रता 65 पीपीएम है। मानव शरीर में 0.0004% ब्रोमीन होता है, इसका कार्य निश्चित रूप से ज्ञात नहीं है।

इस तत्व का व्यावसायिक रूप से ब्राइन या स्थानों पर शोषण किया जाता है, जो विशेष परिस्थितियों के कारण, लवण की उच्च सांद्रता वाले स्थान हैं; उदाहरण के लिए, मृत सागर, जिसमें पड़ोसी प्रदेशों का पानी मिलता है, लवण से संतृप्त होता है।

यह एक संक्षारक तत्व है जो प्लैटिनम और पैलेडियम जैसी धातुओं पर हमला करने में सक्षम है। पानी में भंग, ब्रोमीन भी मानव ऊतकों पर अपनी संक्षारक कार्रवाई को बढ़ा सकता है, स्थिति को बढ़ा सकता है क्योंकि हाइड्रोब्रोमिक एसिड उत्पन्न हो सकता है। इसकी विषाक्तता के संबंध में, यह यकृत, गुर्दे, फेफड़े और पेट जैसे अंगों को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचा सकता है।

ब्रोमीन वायुमंडल में बहुत हानिकारक है, क्लोरीन की तुलना में ओजोन परत का 40-100 गुना अधिक विनाशकारी है। अंटार्कटिका में ओजोन परत के नुकसान का आधा हिस्सा ब्रोमोइथाइल से संबंधित प्रतिक्रियाओं से उत्पन्न होता है, एक यौगिक जो एक फ्यूमीगेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।

इसके कई उपयोग हैं, जैसे: अग्निरोधी, विरंजन एजेंट, सतह कीटाणुनाशक, ईंधन योज्य, कार्बनिक रसायनों के निर्माण में शामक के निर्माण में मध्यवर्ती, आदि।

इतिहास

कार्ल लॉविग का काम

ब्रोमिन की खोज स्वतंत्र रूप से और लगभग एक साथ 1825 में जर्मन केमिस्ट कार्ल जैकब लोविग ने की थी, और एंटोनी बालार्ड द्वारा, 1826 में एक फ्रांसीसी रसायनज्ञ।

जर्मन केमिस्ट लियोपोल्ड गेलिन के एक शिष्य कार्ल लॉविग ने बैड क्रुज़ुनाच में एक झरने से पानी एकत्र किया और उसमें क्लोरीन मिलाया; ईथर जोड़ने के बाद, तरल मिश्रण को उभारा गया।

फिर, ईथर को आसुत किया गया और वाष्पीकरण द्वारा केंद्रित किया गया। परिणामस्वरूप उन्होंने एक लाल भूरे रंग का पदार्थ प्राप्त किया, जो ब्रोमीन था।

एंटोनी बालार्ड का काम

बालार्ड ने अपने हिस्से के लिए, एक भूरे रंग के शैवाल से राख का इस्तेमाल किया जिसे फुकस के रूप में जाना जाता है और उन्हें नमकीन के साथ मिलाया जाता है, जिसे मॉन्टेलियर नमक फ्लैट्स से निकाला जाता है। इस प्रकार उन्होंने निष्कर्षण के अधीन जलीय पदार्थ के माध्यम से क्लोरीन पारित करके ब्रोमिन को मुक्त किया, जिसमें मैग्नीशियम ब्रोमाइड, MgBr ₂ मौजूद था ।

बाद में, मैंगनीज डाइऑक्साइड और सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में सामग्री को आसुत किया गया था, जो लाल वाष्प का उत्पादन करता था जो एक गहरे तरल में संघनित होता था। बालार्ड ने सोचा कि यह एक नया तत्व है और इसे मुरीद कहा जाता है, जो लैटिन शब्द मुरिया से लिया गया है, जिसके साथ नमकीन को नामित किया गया था।

यह बताया गया है कि बालार्ड ने अंगलाडा या गे-ल्युसैक के सुझाव पर नाम को मुरीद से ब्राईम में बदल दिया, इस तथ्य के आधार पर कि ब्रोम का अर्थ है बेईमानी, जो खोजे गए तत्व की गंध को परिभाषित करता है।

इससे पहले कि Löwig प्रकाशित किया गया था, परिणाम चेमी और भौतिकी के Annales में Belard द्वारा प्रकाशित किए गए थे।

केवल 1858 से, महत्वपूर्ण मात्रा में ब्रोमिन का उत्पादन करना संभव था; पोटाश के उपोत्पाद के रूप में ब्रॉसमिन की पैदावार और दोहन, स्टासफर्ट साल्ट जमा और खोजा गया।

ब्रोमीन की संरचना और इलेक्ट्रॉन विन्यास

अणु

Br2 अणु। स्रोत: बेनजाह- bmm27

ऊपर की छवि कॉम्पैक्ट भरने पैटर्न के साथ ब्रोमिन अणु, ब्र _{2 को} दिखाती है । दरअसल, दो ब्रोमीन परमाणुओं के बीच एक एकल सहसंयोजक बंधन है, Br-Br।

एक सजातीय और डायटोमिक अणु होने के नाते, इसमें एक स्थायी द्विध्रुवीय क्षण का अभाव होता है और केवल लंदन फैलाव बलों के माध्यम से एक ही प्रकार के अन्य लोगों के साथ बातचीत कर सकता है।

यही कारण है कि इसका लाल तरल धूनी है; Br ₂ अणुओं में, हालांकि अपेक्षाकृत भारी है, उनकी अंतर-आणविक शक्तियां उन्हें एक साथ शिथिल रखती हैं।

ब्रोमीन क्लोरीन की तुलना में कम विद्युत प्रवाहित होता है, और इसलिए घाटी के गोले में इलेक्ट्रॉनों पर कम आकर्षक प्रभाव पड़ता है। नतीजतन, उच्च ऊर्जा स्तरों की यात्रा करने के लिए कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है, हरे फोटॉनों को अवशोषित करना, और एक लाल रंग को प्रतिबिंबित करना।

क्रिस्टल

ब्रोमीन क्रिस्टल संरचना। स्रोत: बेन मिल्स

गैस चरण में, ब्र ₂ अणु काफी अलग हो जाते हैं जब तक कि उनके बीच कोई कुशल बातचीत न हो। हालांकि, इसके गलनांक के नीचे, ब्रोमीन लाल रंग के ऑर्थोरोम्बिक क्रिस्टल (शीर्ष छवि) में जम सकता है।

ध्यान दें कि Br ₂ अणुओं को इतने व्यवस्थित तरीके से कैसे व्यवस्थित किया जाता है कि वे "ब्रोमिन कीड़े" की तरह दिखते हैं। यहां, और इन तापमानों पर (टी <-7.2 डिग्री सेल्सियस), फैलाव बल पर्याप्त हैं ताकि अणुओं के कंपन तुरंत क्रिस्टल को न ढोएं; लेकिन फिर भी, उनमें से कई लगातार उदासीन रहेंगे।

वैलेंस लेयर और ऑक्सीकरण स्टेट्स

ब्रोमीन का इलेक्ट्रॉन विन्यास है:

3 डी ¹⁰ 4 जी ² 4 पी ⁵

3 डी ¹⁰ 4 ^{2 2} 4 पी ⁵ होने के नाते इसकी वैलेंस शेल (हालांकि 3 डी ¹⁰ ऑर्बिटल इसकी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में अग्रणी भूमिका नहीं निभाती है)। 4s और 4p ऑर्बिटल्स में इलेक्ट्रॉनों सबसे बाहरी, कुल 7 हैं, जो वेलेंस ऑक्टेट पूरा करने से सिर्फ एक इलेक्ट्रॉन दूर हैं।

इस विन्यास से, ब्रोमीन के लिए संभावित ऑक्सीकरण अवस्था को घटाया जा सकता है: -1, यदि यह इलेक्ट्रॉन को आइसोटेलेनिक से क्रिप्टन करने के लिए प्राप्त करता है; +1, 3 डी ¹⁰ 4 जी ² 4 पी ^{4 को} छोड़कर; +3, +4 और +5, 4p कक्षीय से सभी इलेक्ट्रॉनों को खोने (3 डी ¹⁰ 4 एस ² 4 पी ⁰); और +7, जो कि 4 डी ऑर्बिटल (3 डी ¹⁰ 4 एस ⁰ 4 पी ⁰) में कोई इलेक्ट्रॉन नहीं छोड़ रहा है ।

गुण

भौतिक उपस्थिति

गहरे लाल भूरे भूरे रंग का तरल। यह प्रकृति में एक डायटोमिक अणु के रूप में पाया जाता है, एक सहसंयोजक बंधन द्वारा जुड़े परमाणुओं के साथ। ब्रोमीन पानी की तुलना में एक तरल पदार्थ है और इसमें डूब जाता है।

परमाण्विक भार

79.904 ग्राम / मोल।

परमाणु क्रमांक

35।

गंध

एक तीखा, दम घुटने वाला और परेशान करने वाला धुआँ।

गलनांक

-7.2 ° C

क्वथनांक

५ C.. 58 ° सें।

घनत्व (Br)

3.1028 ग्राम / सेमी ³

जल में घुलनशीलता

25 डिग्री सेल्सियस पर 33.6 ग्राम / एल। पानी में ब्रोमीन की घुलनशीलता कम है और तापमान में गिरावट के साथ बढ़ता है; अन्य गैसों के समान व्यवहार।

Solubilities

अल्कोहल, ईथर, क्लोरोफॉर्म, कार्बन टेट्राक्लोराइड, कार्बन डाइसल्फ़ाइड और केंद्रित हाइड्रोक्लोरिक एसिड में घुलनशील। गैर-ध्रुवीय और कुछ ध्रुवीय सॉल्वैंट्स जैसे अल्कोहल, सल्फ्यूरिक एसिड और कई हैलोजेनेटेड सॉल्वैंट्स में घुलनशील।

तीन बिंदु

265.9 K 5.8 kPa पर।

महत्वपूर्ण बिंदु

10884 एमपीए पर 588 के।

फ्यूजन की गर्मी (ब्र।)

10.571 केजे / मोल।

वाष्पीकरण की गर्मी (ब्र।)

29.96 केजे / मोल।

मोलर ताप क्षमता (Br)

75.69 केजे / मोल।

वाष्प दबाव

270 K, 10 kPa के तापमान पर।

स्वयं जलने का तापमान

ज्वलनशील नहीं।

प्रज्वलन बिंदु

113 ° से।

भंडारण तापमान

2 से 8 ºC तक।

सतह तनाव

25 डिग्री सेल्सियस पर 40.9 एमएन / मी।

सुगंधित चौखट

0.05 - 3.5 पीपीएम। 0.39 मिलीग्राम / मी ³

अपवर्तक सूचकांक ()D)

20 डिग्री सेल्सियस पर 1.6083, और 25 डिग्री सेल्सियस पर 1.6478।

वैद्युतीयऋणात्मकता

पॉलिंग स्केल पर 2.96।

आयनीकरण ऊर्जा

- पहला स्तर: 1,139.9 kJ / मोल।

- दूसरा स्तर: 2,103 केजे / मोल।

- तीसरा स्तर: 3,470 kJ / मोल।

परमाणु रेडियो

दोपहर 120 बजे।

सहसंयोजक त्रिज्या

दोपहर 120.3 बजे।

वैन डेर वाल्स रेडियो

185 बजे।

जेट

यह क्लोरीन की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है, लेकिन आयोडीन की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील है। यह क्लोरीन से कम ऑक्सीडेंट और आयोडीन से मजबूत होता है। यह आयोडीन की तुलना में एक कमजोर कम करने वाला एजेंट भी है, लेकिन क्लोरीन से अधिक मजबूत है।

क्लोरीन वाष्प कई सामग्रियों और मानव ऊतकों के लिए अत्यधिक संक्षारक है। प्लैटिनम और पैलेडियम सहित कई धातु तत्वों को आकर्षित करता है; लेकिन यह सीसा, निकल, मैग्नीशियम, लोहा, जस्ता, और 300 notC न तो सोडियम पर हमला नहीं करता है।

पानी में ब्रोमीन एक परिवर्तन से गुजरता है और ब्रोमाइड में बदल जाता है। यह तरल के पीएच के आधार पर ब्रोमेट (BrO ₃ ^-) के रूप में भी मौजूद हो सकता है ।

इसकी ऑक्सीकरण क्रिया के कारण, ब्रोमीन ऑक्सीजन मुक्त कणों की रिहाई को प्रेरित कर सकता है। ये मजबूत ऑक्सीडेंट होते हैं और ऊतक क्षति का कारण बन सकते हैं। इसके अलावा, पोटेशियम, फास्फोरस, या टिन के साथ संयुक्त होने पर ब्रोमीन अनायास प्रज्वलित हो सकता है।

अनुप्रयोग

गैसोलीन योजक

ऑटोमोबाइल इंजन से संभावित लीड डिपॉजिट को हटाने के लिए एथिलीन डाइब्रोमाइड का उपयोग किया गया था। गैसोलीन के दहन के बाद, जो एक योजक के रूप में सीसा का उपयोग करता था, ब्रोमिन ने सीसा के साथ मिलकर लेड ब्रोमाइड बनाया, एक वाष्पशील गैस जिसे टेलपाइप के माध्यम से बाहर निकाला गया।

हालांकि ब्रोमिन ने गैसोलीन से सीसा हटा दिया, ओजोन परत पर इसकी विनाशकारी कार्रवाई बहुत शक्तिशाली थी, यही वजह है कि इसे इस एप्लिकेशन के लिए छोड़ दिया गया था।

कीटनाशकों

मिथाइलीन या ब्रोमोमिथाइल ब्रोमाइड का उपयोग कीटनाशकों के रूप में किया गया था ताकि मिट्टी को शुद्ध किया जा सके, विशेष रूप से परजीवी निमेटोड्स जैसे हुकवर्म को खत्म करने के लिए।

हालांकि, ओजोन परत पर उनके विनाशकारी कार्रवाई के कारण ब्रोमीन युक्त अधिकांश यौगिकों का उपयोग छोड़ दिया गया है।

पारा उत्सर्जन नियंत्रण

कुछ पौधों में ब्रोमीन का उपयोग पारा के उत्सर्जन को कम करने के लिए किया जाता है, एक बहुत ही जहरीली धातु है।

फोटोग्राफी

सिल्वर आयोडाइड और सिल्वर क्लोराइड के अलावा सिल्वर ब्रोमाइड का इस्तेमाल फोटोग्राफिक इमल्शन में हल्के-संवेदनशील कंपाउंड के रूप में किया जाता है।

चिकित्सीय क्रियाएं

पोटेशियम ब्रोमाइड, साथ ही लिथियम ब्रोमाइड का उपयोग 19 वीं और 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में सामान्य शामक के रूप में किया गया था। सरल लवण के रूप में ब्रोमाइड का उपयोग अभी भी कुछ देशों में एंटीकोनवल्सेंट के रूप में किया जाता है।

हालांकि, संयुक्त राज्य अमेरिका एफडीए आज किसी भी बीमारी के इलाज के लिए ब्रोमीन के उपयोग को मंजूरी नहीं देता है।

अग्निरोधी

ब्रोमीन आग की लपटों से हाइड्रोब्रोमिक एसिड में तब्दील हो जाता है, जो आग के दौरान होने वाली ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया में हस्तक्षेप करता है और इसके विलुप्त होने का कारण बनता है। ब्रोमीन युक्त पॉलिमर का उपयोग अग्निरोधी रेजिन बनाने के लिए किया जाता है।

खाने के शौकीन

खाना पकाने में सुधार के लिए आटे में पोटेशियम ब्रोमेट के निशान जोड़े गए हैं।

अभिकर्मकों और रासायनिक मध्यवर्ती

हाइड्रोजन ब्रोमाइड का उपयोग कम करने वाले एजेंट और जैविक प्रतिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। ब्रोमीन का उपयोग दवाओं, हाइड्रोलिक तरल पदार्थ, शीतलन एजेंटों, dehumidifiers के निर्माण में एक रासायनिक मध्यवर्ती के रूप में किया जाता है, और बालों को लहराते हुए तैयार किया जाता है।

यह अच्छी तरह से ड्रिलिंग तरल पदार्थ, पानी कीटाणुशोधन के लिए उत्पादों, विरंजन एजेंटों, सतह कीटाणुनाशक, रंजक, ईंधन योजक, आदि के उपयोग में भी पाया जाता है।

जैविक क्रिया

2014 में किए गए एक अध्ययन से संकेत मिलता है कि ब्रोमीन कोलेजन IV के जैवसंश्लेषण के लिए एक आवश्यक कोफ़ेक्टर है, जो ब्रोमिन को पशु ऊतक विकास के लिए एक आवश्यक तत्व बनाता है। हालांकि, किसी तत्व की कमी के परिणामों के बारे में कोई जानकारी नहीं है।

यह कहा स्थित है

ब्रोमिन को वाणिज्यिक रूप से गहरे नमक की खानों और ब्राइन गड्ढों से निकाला जाता है जो अर्कांसस राज्य में पाया जाता है, और यूटा के ग्रेट साल्ट लेक में, दोनों संयुक्त राज्य में। इस अंतिम ब्राइन में 0.5% की ब्रोमीन सांद्रता होती है।

ब्रोमिन निकालने के लिए, गर्म गैसीय क्लोरीन को ब्राइन में जोड़ा जाता है, समाधान में ब्रोमाइड आयनों को ऑक्सीकरण करने के लिए, प्रारंभिक ब्रोमिन इकट्ठा किया जाता है।

जॉर्डन और इज़राइल के बीच की सीमा पर मृत सागर, समुद्र के स्तर से नीचे एक बंद समुद्र है, जिससे इसमें लवण की बहुत अधिक मात्रा होती है।

मृत सागर से उच्च खारे पानी को वाष्पित करके वाणिज्यिक रूप से ब्रोमीन और पोटाश वहां प्राप्त किया जाता है। इस समुद्र में ब्रोमीन की सांद्रता 5 ग्राम / एल तक पहुँच सकती है।

यह कुछ गर्म झरनों में उच्च सांद्रता में भी पाया जाता है। उदाहरण के लिए ब्रोमेट, बोलिविया और मैक्सिको में पाया जाने वाला एक रजत ब्रोमाइड खनिज है।

जोखिम

तरल अवस्था में ब्रोमीन मानव ऊतकों के लिए संक्षारक है। लेकिन मनुष्य के लिए सबसे बड़ा खतरा ब्रोमीन धुएं और उनके साँस लेना से आता है।

11–23 मिलीग्राम / मी ³ की ब्रोमीन सांद्रता वाले वातावरण में साँस लेना गंभीर झटके पैदा करता है। 30-60 मिलीग्राम / मी ³ की एकाग्रता बेहद हानिकारक है। इस बीच, 200 मिलीग्राम की एकाग्रता घातक हो सकती है।

संदर्भ

1. कंपकंपी और एटकिंस। (2008)। अकार्बनिक रसायन शास्त्र। (चौथा संस्करण)। मैक ग्रे हिल।
2. बायोटेक्नोलॉजी सूचना के लिए राष्ट्रीय केंद्र। (2019)। ब्रोमीन। PubChem डेटाबेस। CID = 23968। से पुनर्प्राप्त: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
3. रॉस राहेल। (8 फरवरी, 2017)। ब्रोमीन के बारे में तथ्य। से पुनर्प्राप्त: livesscience.com
4. विकिपीडिया। (2019)। बोरेक्स। से पुनर्प्राप्त: en.wikipedia.org
5. लेनटेक बीवी (2019)। ब्रोमीन। से पुनर्प्राप्त: lenntech.com