СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БРОМА Российский патент 2003 года по МПК C01B7/09 

Изобретение относится к области аналитической и неорганической химии, а именно к получению брома в лабораторных условиях для использования его при анализе органических и неорганических материалов.

Известен способ кулонометрического получения брома путем электрогенерирования его в солянокислых растворах из бромида калия на платиновом или золотом аноде. А.П. Зозуля. Кулонометрический анализ. - Л.: Химия, 1968, с. 62-71.

Метод имеет высокую чувствительность. Однако он не применим к не электропроводным растворам. Кроме того, электрогенерирование брома проводят только в сильнокислых растворах.

Известен способ получения брома в сильнокислых растворах из бромата калия в присутствии избытка бромида калия. Определение в этом случае заканчивается титрометрически, и находится относительно большое содержание анализируемого вещества. Н.Г. Полянский. Аналитическая химия брома. - М.: Наука, 1980.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи создания способа получения брома в слабокислых и нейтральных растворах.

Техническим результатом является расширение арсенала средств получения брома.

Технический результат достигается тем, что в способе получения брома путем генерирования брома из раствора, содержащего бромид калия, генерирование проводят в присутствии сенсибилизатора бенгальского розового, персульфата калия, раствора с рН 6-7 под действием излучения лампы накаливания.

Способ осуществляется следующим образом. В амперометрическую ячейку помещают буферный раствор с рН 6-7, бромид калия, персульфат калия, бенгальский розовый и на полученный раствор действуют светом лампы накаливания в течение 5-10 мин. О концентрации брома в растворе судят по изменению тока в цепи амперометрической установки с двумя поляризованными электродами при разности потенциалов на электродах 0,5 В.

Оптимальным значением рН раствора, в котором протекает фотохимическая реакция, является рН= 6-7. При рН более 7 образующийся бром вступает в реакцию с гидроксид-ионами, присутствующими в растворе, что влияет на скорость образования брома. Вследствии высокой окислительной способности брома (ϕ^o= 1,087 В) для окисления бромида могут быть использованы персульфаты щелочных металлов (ϕ^o= 2,01), реакция с которыми в обычных условиях кинетически затруднена и практически не происходит. Наибольший эффект наблюдается в фосфатном буферном растворе при pН=7 (фиг. 1) и содержании персульфата калия 0,5 мМ и выше (фиг. 2).

Использование бенгальского розового в качестве сенсибилизатора обусловлено тем, что в отличие от других сенсибилизаторов бенгальский розовый не вступает в реакцию с бромом. При содержании бенгальского розового в растворе до 0,8•10^-3 мМ наблюдается увеличение скорости фотогенерирования брома (фиг. 3). Дальнейшее увеличение содержание сенсибилизатора в растворе приводит к уменьшению скорости генерирование брома, так как фотохимическая реакция происходит главным образом на фронте действия света. Установлено, что в процессе многократной генерации брома в одном растворе после его предварительного удаления наблюдается уменьшение содержания бенгальского розового, и это приводит к снижению скорости фотогенерирования брома. При содержании бенгальского розового в растворе 0,004 мМ и более наблюдается линейная зависимость между продолжительностью облучения растворов и количеством фотогенерированного брома (фиг. 4), а также хорошая воспроизводимость результатов при многократном использовании системы.

Способ иллюстрируется следующим примером.

В амперометрическую ячейку помещают 5 мл 2М раствора бромида калия, 5 мл 0,1М свежеприготовленного раствора персульфата калия, 10 мл фосфатного буферного раствора с рН=7, 4 мл 0,001М раствора бенгальского розового. В раствор помещают 2 платиновых микроэлектрода, на которые подаются разность потенциалов 0,5 В. При постоянной скорости перемешивания на раствор действуют светом лампы накаливания мощностью 120 Вт с расстояния 20 см в течение 5 мин. О концентрации брома судят по изменению тока в цепи по шкале гальванометра.

Для определения количества фотогенерированного брома амперометрическую установку предварительно калибруют и рассчитывают цену деления гальванометра. Бромную воду определенной концентрации приливают из микробюретки при постоянном перемешивании раствора, фиксируя изменения показаний гальванометра.

ммоль/деление,
где Х - цена деления гальванометра, ммоль брома;
С - концентрация брома, моль/л;
V - объем введенного брома, мл;
n - показания гальванометра.

Зная цену деления гальванометра, рассчитывают скорость фотогенерирования брома и количество брома

где Х - цена деления гальванометра, ммоль брома;
n₁ - показания гальванометра, соответствующие времени облучения τ, с.

Таким образом, как следует из фиг. 1, предлагаемый способ может быть использован для получения брома в слабокислых и нейтральных растворах. Наибольшая скорость фотогенерирования брома наблюдается при рН 6-7, что приводит к сокращению продолжительности генерирования брома.

Изобретение предназначено для аналитической и неорганической химии и может быть использовано при анализе материалов. В амперометрическую ячейку помещают 2 мл 2М раствора КВr, 5 мл 0,1М свежеприготовленного раствора персульфата калия, 10 мл фосфатного буферного раствора с рН 6-7, 4 мл 0,001М раствора сенсибилизатора - бенгальского розового. В раствор помещают два платиновых микроэлектрода, подают разность потенциалов 0,5 В. При постоянной скорости перемешивания на раствор воздействуют светом лампы накаливания. Концентрацию брома в растворе определяют по изменению тока. Изобретение позволяет получать бром в слабокислых и нейтральных растворах. 4 ил.

Способ получения брома путем генерирования из раствора, содержащего бромид калия, отличающийся тем, что генерирование проводят в присутствии сенсибилизатора бенгальского розового, персульфата калия и буферного раствора при рН 6-7, под действием излучения лампы накаливания.