Br2 – Bromine
Tên cũ: brom · Còn gọi là: brôm
- Halogen, chất lỏng
- Lỏng, nâu đỏ
- Ít tan trong nước
- M = 160
Bromine (Br₂, tên cũ: brom; còn gọi: brôm) là đơn chất, chất lỏng màu nâu đỏ, ít tan trong nước; phân tử khối 160. Phi kim hoạt động mạnh, tính oxi hoá mạnh (yếu hơn Cl₂, mạnh hơn I₂).
Cấu tạo của Br2
- Br
- electron
- Mô hình lớp electron (Bohr) — sơ đồ, không theo tỉ lệ thật
- 1 · Mỗi nguyên tử còn thiếu e ở lớp ngoài
- 2 · Góp chung electron thành cặp
- 3 · Mỗi nguyên tử đủ 8e (H: 2e) → phân tử Br₂
Thông số vật lý của Br2
| Đại lượng | Giá trị | Ghi chú |
|---|---|---|
| Phân tử khối | 160 | tính theo nguyên tử khối làm tròn trong SGK (Br 80) |
| Khối lượng mol chính xác | 159,808 g/mol | theo nguyên tử khối IUPAC (Br 79,904) |
| Trạng thái, màu | lỏng, nâu đỏ, dễ bay hơi, hơi rất độc | |
| Nhiệt độ nóng chảy | −7,2 °C | ở 1 atm (NIST: 266,0 K); đông đặc trong ngăn đá tủ lạnh |
| Nhiệt độ sôi | 58,8 °C | ở 1 atm; halogen duy nhất là chất lỏng ở nhiệt độ thường, bốc hơi nâu đỏ mạnh ngay khi mở nút |
| Nhiệt hoá hơi | 29,96 kJ/mol | NIST: 29,8 kJ/mol ở 358 K |
| Khối lượng riêng (lỏng) | 3,10 g/cm³ | ở 25 °C, nặng gấp ba lần nước; hơi Br₂ nặng hơn không khí (M ≈ 29, quy ước SGK) khoảng 5,5 lần |
| Độ tan trong nước | 3,55 g/100 mL | ở 20 °C (35,5 g/L); nước bromine dùng trong trường thường pha loãng hơn nhiều (dưới 0,2 M); tan tốt hơn trong benzene, CCl₄, ethanol |
| Liên kết Br–Br | 228 pm; 193 kJ/mol | dài và yếu hơn Cl–Cl (199 pm; 243 kJ/mol) |
| Độ âm điện (Pauling) | 2,96 | nhỏ hơn Cl (3,16), lớn hơn I (2,66): tính oxi hoá Cl₂ > Br₂ > I₂ |
| Thuỷ phân trong nước | K = 7,2 × 10⁻⁹ | Br₂ + H₂O ⇌ HOBr + H⁺ + Br⁻ xảy ra rất ít, phần lớn Br₂ vẫn ở dạng phân tử nên nước bromine có màu nâu |
| Điện trở suất | 7,8 × 10¹⁰ Ω·m | ở 20 °C; gần như không dẫn điện vì là chất lỏng phân tử |
Số liệu làm tròn cho phổ thông; nguồn ghi ở mục Tài liệu tham khảo.
Thành phần nguyên tố của Br2
| Nguyên tố | NTKNguyên tử khối | Số ng.tửSố nguyên tử | KLKhối lượng | % khối lượng |
|---|---|---|---|---|
| Br bromine | 80 | 2 | 160 | 100,00 % |
| TổngPhân tử khối Br2 | 2 | 160 | 100 % |
NTK = nguyên tử khối (làm tròn như trong bài tập phổ thông), KL = khối lượng. Ví dụ: %Br = 160 ÷ 160 × 100 % = 100,0 %.
Tính nhanh: mol – khối lượng – nồng độ
- Khối lượng
- m = n × M = 0,25 × 160
- 40 g
- Số phân tử
- N = n × NA = 0,25 × 6,022 × 10²³
- 1,506 × 10²³
- Nồng độ mol
- CM = n / V = 0,25 / 0,25
- 1 M
M = phân tử khối (g/mol); NA = 6,022 × 10²³ là số Avogadro — số phân tử có trong 1 mol của bất kỳ chất nào; V là thể tích dung dịch tính bằng lít.
Điều chế Br2
Sục khí chlorine vào nước biển hoặc nước ót chứa NaBr: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂, rồi chưng cất lấy Br₂.
Tính chất hoá học của Br2
Phi kim hoạt động mạnh, tính oxi hoá mạnh (yếu hơn Cl₂, mạnh hơn I₂).
- Với kim loại (đun nóng): 2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃; 2Na + Br₂ → 2NaBr; 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃.
- Với hydrogen: H₂ + Br₂ → 2HBr (t°).
- Với nước (thuận nghịch, yếu hơn Cl₂): Br₂ + H₂O ⇌ HBr + HBrO.
- Đẩy iodine khỏi muối iodide: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂; bị chlorine đẩy: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂.
- Oxi hoá SO₂ trong nước (nước brom mất màu): Br₂ + SO₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄.
- Với hợp chất hữu cơ không no (mất màu nước brom): C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂.
Lỗi thường gặp với Br2
- Gọi bromine là chất khí như Cl₂. Ở nhiệt độ thường Br₂ là chất lỏng nâu đỏ (sôi ở 58,8 °C) nhưng bay hơi rất mạnh, nên bên trên lọ luôn có "khói" nâu đỏ; hơi này chính là Br₂ chứ không phải sản phẩm phân huỷ.
- Cho Br₂ đẩy được Cl₂ khỏi muối chloride. Chiều đúng là ngược lại: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂ vì Cl₂ oxi hoá mạnh hơn. Br₂ chỉ đẩy được I₂: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂. Đây cũng là cách sản xuất Br₂ từ nước biển.
- Viết Fe + Br₂ tạo FeBr₂. Br₂ tuy yếu hơn Cl₂ vẫn đủ mạnh để đưa Fe lên +3: 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃. Chỉ I₂ mới dừng ở Fe(II): Fe + I₂ → FeI₂.
- Cho mọi chất hữu cơ đều làm mất màu nước bromine. Chỉ chất có liên kết đôi, ba (alkene, alkyne), aldehyde, phenol, aniline mới phản ứng: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂. Alkane, benzene không làm mất màu nước bromine — đó là cách phân biệt ethylene với methane, hexane với hex-1-ene.
- Lẫn lộn "bromine" (Br₂) với "bromide" (Br⁻). Br₂ là đơn chất độc, ăn mòn, oxi hoá mạnh; ion Br⁻ trong NaBr, KBr bền, không màu, không độc như Br₂. Nhận biết Br⁻ bằng AgNO₃ (kết tủa AgBr vàng nhạt); nhận biết Br₂ bằng màu nâu đỏ và khả năng làm mất màu bởi alkene.
Ứng dụng của Br2
| Ứng dụng | Dựa trên tính chất nào |
|---|---|
| Chất chống cháy chứa bromine cho nhựa, vải, mạch điện tử | Khi vật liệu cháy, hợp chất bromine giải phóng HBr; HBr bắt các gốc tự do H•, OH• của ngọn lửa, cắt đứt phản ứng dây chuyền của sự cháy |
| Thuốc thử nhận biết alkene, alkyne, phenol | Nước bromine nâu đỏ mất màu ngay khi gặp liên kết đôi C=C: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂, nên dùng phân biệt hydrocarbon không no với hydrocarbon no |
| Phim ảnh, giấy ảnh (AgBr) | AgBr nhạy sáng: 2AgBr → 2Ag + Br₂ dưới ánh sáng tạo ảnh ẩn; Br₂ là nguyên liệu làm bromide |
| Khử trùng nước bể bơi, tháp giải nhiệt | Trong nước Br₂ tạo HOBr có tính oxi hoá diệt khuẩn |
| Sản xuất HBr, thuốc nhuộm, dược phẩm, dung dịch khoan dầu | H₂ cháy trong hơi Br₂: H₂ + Br₂ → 2HBr; Br₂ thế và cộng vào hợp chất hữu cơ tạo dẫn xuất bromo; muối bromide đậm đặc có khối lượng riêng lớn dùng làm dung dịch khoan |
Nhận biết Br2
Chất lỏng nâu đỏ, bốc hơi nâu; nước brom mất màu khi sục ethylene hoặc SO₂; dung dịch bromide với AgNO₃ cho kết tủa AgBr vàng nhạt.
An toàn và bảo quản Br2
Độc (GHS06), ăn mòn (GHS05), nguy hại môi trường (GHS09) — H330: có thể gây tử vong nếu hít phải; H314: gây bỏng da và tổn thương mắt nghiêm trọng; H400: rất độc với sinh vật thuỷ sinh
Phân loại trên là phân loại hài hoà của bromine lỏng (ECHA C&L) — độc hơn Cl₂ một bậc (H330 so với H331) và thêm tính ăn mòn mạnh. Hơi nâu đỏ bốc lên ngay ở nhiệt độ phòng, nặng hơn không khí, gây cay mắt, ho, phù phổi; giọt Br₂ lỏng gây bỏng sâu, lâu lành. Nước bromine loãng dùng trong trường vẫn làm rát da, hỏng quần áo.
Dính da: rửa ngay dưới vòi nước nhiều phút, rồi thấm dung dịch Na₂S₂O₃ loãng (khử Br₂ thành Br⁻ không độc), đến cơ sở y tế nếu bỏng. Vào mắt: rửa nước ít nhất 15 phút. Hít phải hơi: ra chỗ thoáng, nghỉ, theo dõi y tế vì tổn thương phổi có thể xuất hiện muộn. Đổ tràn: rắc Na₂S₂O₃ hoặc NaHCO₃, phủ cát, làm trong tủ hút, không dùng giấy hay mùn cưa (bắt cháy).
Bảo quản: Br₂ lỏng đựng trong lọ thuỷ tinh tối màu, nút thuỷ tinh mài hoặc nắp bọc PTFE (nút cao su, bấc bị ăn mòn), đặt trong bình chứa thứ cấp có sẵn Na₂S₂O₃, để trong tủ hút hoặc tủ hoá chất thông gió, xa NH₃, kim loại bột, chất hữu cơ dễ cháy. Mọi thao tác rót, lấy Br₂ làm trong tủ hút, đeo găng và kính. Học sinh chỉ dùng nước bromine loãng.
Phản ứng tiêu biểu của Br2 (22)
- Cl₂ tác dụng với dung dịch KBrCl2 + 2KBr 2KCl + Br2
- SO₂ tác dụng với Br₂SO2 + Br2 + 2H2O H2SO4 + 2HBr
- Bromine tác dụng với hydrogenBr2 + H2 2HBr
- Sắt tác dụng với bromine2Fe + 3Br2 2FeBr3
- Cl₂ tác dụng với dung dịch NaBrCl2 + 2NaBr 2NaCl + Br2
- Br₂ tác dụng với dung dịch KIBr2 + 2KI 2KBr + I2
- Br₂ tác dụng với dung dịch NaIBr2 + 2NaI 2NaBr + I2
- NaBr tác dụng với H₂SO₄ đặc2NaBr + 2H2SO4 Na2SO4 + Br2 + SO2 + 2H2O
- AgBr phân huỷ ngoài ánh sáng2AgBr 2Ag + Br2
- HBr bị oxi hoá bởi oxygen không khí4HBr + O2 2Br2 + 2H2O
Tự luyện về Br2
Gom từ bài tập của các phản ứng có bromine và câu hỏi riêng cho chất.
1. Phản ứng Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂ chứng tỏ
A. Br₂ có tính oxi hoá mạnh hơn Cl₂B. Cl₂ có tính oxi hoá mạnh hơn Br₂C. KBr là chất oxi hoáD. Cl₂ là chất khử
Đáp án B. Halogen mạnh hơn đẩy halogen yếu hơn ra khỏi muối; Cl₂ oxi hoá được Br⁻ thành Br₂.
2. Trong phản ứng SO₂ + Br₂ + 2H₂O → H₂SO₄ + 2HBr, SO₂ đóng vai trò
A. chất oxi hoáB. chất khửC. môi trườngD. vừa oxi hoá vừa khử
Đáp án B. S⁺⁴ → S⁺⁶ nhường 2e; Br₂ nhận electron là chất oxi hoá.
3. Tổng hệ số (nguyên, tối giản) của phương trình Br₂ + H₂ → HBr là
A. 3B. 4C. 5D. 6
Đáp án B. Br₂ + H₂ → 2HBr: 1 + 1 + 2 = 4.
4. Chất nào sau đây làm mất màu nước bromine ở điều kiện thường?
A. CH₄B. C₂H₄C. C₆H₆ (benzene)D. C₂H₆
Đáp án B. Ethylene có liên kết đôi C=C nên cộng Br₂: C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂, màu nâu đỏ biến mất. Methane, ethane (alkane) và benzene (vòng thơm bền) không phản ứng với nước bromine ở điều kiện thường.
5. Sục khí Cl₂ vào dung dịch NaBr, hiện tượng quan sát được là
A. dung dịch chuyển sang màu vàng nâuB. có kết tủa trắngC. không có hiện tượng gìD. có khí không màu thoát ra
Đáp án A. Cl₂ oxi hoá mạnh hơn Br₂ nên đẩy bromine ra khỏi muối: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂; Br₂ sinh ra tan trong nước làm dung dịch có màu vàng nâu.
6. Cho Br₂ lần lượt tác dụng với: dung dịch NaCl, dung dịch NaI, dung dịch NaOH, khí H₂ (đun nóng). Số trường hợp xảy ra phản ứng là
A. 1B. 2C. 3D. 4
Đáp án C. Br₂ không đẩy được Cl₂ khỏi NaCl (Cl₂ mạnh hơn). Ba trường hợp còn lại đều phản ứng: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂; Br₂ + 2NaOH → NaBr + NaBrO + H₂O; H₂ + Br₂ → 2HBr.
Câu hỏi thường gặp về Br2
Brom là chất lỏng hay chất khí?
Chất lỏng: Br₂ nóng chảy ở −7,2 °C và sôi ở 58,8 °C, là halogen duy nhất (và một trong hai nguyên tố, cùng thuỷ ngân) ở thể lỏng tại nhiệt độ thường. Nhưng nó bay hơi rất mạnh nên phía trên chất lỏng nâu đỏ luôn có hơi nâu đỏ — vì thế nhiều người tưởng bromine là khí.
Brom có độc không?
Rất độc và ăn mòn: xếp loại có thể gây tử vong nếu hít phải (H330) và gây bỏng da, tổn thương mắt nghiêm trọng (H314), nguy hiểm hơn cả chlorine. Hơi Br₂ làm cay mắt, ho, phù phổi; giọt lỏng gây bỏng sâu lâu lành. Trong trường học chỉ dùng nước bromine loãng, và mọi thao tác với Br₂ nguyên chất phải làm trong tủ hút.
Nước brom là gì và nhận biết chất gì?
Nước bromine là dung dịch Br₂ trong nước, màu vàng đến nâu đỏ tuỳ nồng độ (tối đa 3,55 g/100 mL ở 20 °C). Nó là thuốc thử nhận biết liên kết đôi, ba: ethylene, acetylene làm mất màu ngay (C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂); phenol cho kết tủa trắng; SO₂ cũng làm mất màu (Br₂ + SO₂ + 2H₂O → 2HBr + H₂SO₄). Methane, benzene không làm mất màu.
Brom có tan trong nước không?
Tan ít: 3,55 g/100 mL ở 20 °C (35,5 g/L), phần lớn vẫn ở dạng phân tử Br₂ vì phản ứng với nước rất yếu (Br₂ + H₂O ⇌ HOBr + H⁺ + Br⁻, K = 7,2 × 10⁻⁹). Br₂ tan nhiều hơn trong dung môi hữu cơ như benzene, CCl₄, ethanol — lắc nước bromine với benzene, lớp benzene có màu nâu đỏ đậm hơn.
Brom và clo chất nào mạnh hơn?
Chlorine mạnh hơn: độ âm điện 3,16 so với 2,96, nên Cl₂ đẩy được Br₂ khỏi muối bromide (Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂) còn Br₂ không đẩy được Cl₂ khỏi NaCl. Với H₂, Cl₂ nổ khi chiếu sáng còn Br₂ phải đun nóng. Thứ tự tính oxi hoá trong nhóm halogen: F₂ > Cl₂ > Br₂ > I₂.
Brom tác dụng với gì?
Với hầu hết kim loại khi đun nóng (2Al + 3Br₂ → 2AlBr₃; 2Fe + 3Br₂ → 2FeBr₃), với H₂ khi đun nóng (H₂ + Br₂ → 2HBr), đẩy I₂ khỏi muối iodide, oxi hoá SO₂ và các chất khử khác, cộng vào liên kết đôi C=C của alkene. Br₂ tan trong dung dịch kiềm: Br₂ + 2NaOH → NaBr + NaBrO + H₂O.
Br2 và Cl2
| Br2 | Cl2 | |
|---|---|---|
| Trạng thái, màu ở 25 °C | lỏng nâu đỏ, bốc hơi mạnh | khí vàng lục |
| Nhiệt độ sôi (1 atm) | 58,8 °C | −34 °C |
| Độ tan trong nước (20 °C) | 3,55 g/100 mL | ≈ 0,7 g/100 mL |
| Độ âm điện (Pauling) | 2,96 | 3,16 |
| Năng lượng liên kết X–X | 193 kJ/mol | 243 kJ/mol |
| Tính oxi hoá | yếu hơn Cl₂, mạnh hơn I₂: Br₂ + 2NaI → 2NaBr + I₂ | mạnh hơn: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂ |
| Với H₂ | cần đun nóng: H₂ + Br₂ → 2HBr | nổ khi chiếu sáng: H₂ + Cl₂ → 2HCl |
| Nhận biết ion halide bằng AgNO₃ | AgBr kết tủa vàng nhạt | AgCl kết tủa trắng |
| Phân loại nguy hiểm | tử vong nếu hít (H330), ăn mòn da (H314) | độc khi hít (H331), oxi hoá (H270) |
Tài liệu tham khảo
- Bộ GD&ĐT, Hoá học 10 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2022 — bài 21 Nhóm halogen (tính chất vật lí, xu hướng tính oxi hoá Cl₂ > Br₂ > I₂, phản ứng với H₂, đẩy halogen yếu hơn khỏi muối), bài 22 Hydrogen halide. Muối halide (nhận biết bằng AgNO₃).
- Bộ GD&ĐT, Hoá học 11 (Kết nối tri thức), NXB Giáo dục Việt Nam, 2023 — bài 16 Hydrocarbon không no (phản ứng cộng bromine, nhận biết alkene bằng nước bromine), bài 21 Phenol (kết tủa trắng với nước bromine).
- NIST Chemistry WebBook, "Bromine", Phase change data, webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?ID=C7726956 — nhiệt độ nóng chảy 266,0 K (Weber 1912), nhiệt hoá hơi 29,8 kJ/mol ở 358 K (không có nhiệt độ sôi).
- Wikipedia, "Bromine" (infobox dẫn CRC Handbook 92nd; mục Properties, Chemistry and compounds), en.wikipedia.org — nhiệt độ nóng chảy −7,2 °C, nhiệt độ sôi 58,8 °C, khối lượng riêng 3,1028 g/cm³, nhiệt hoá hơi 29,96 kJ/mol, độ âm điện F/Cl/Br/I, điện trở suất 7,8 × 10¹⁰ Ω·m, liên kết Br–Br 228 pm, hằng số thuỷ phân 7,2 × 10⁻⁹, tính chống cháy của HBr.
- Wikipedia, "Bromine water" (dẫn WHO, Alternative drinking-water disinfectants: bromine, 2018), en.wikipedia.org — độ tan 35,5 g/L ở 20 °C, nước bromine dùng loãng dưới 0,2 M, khử trùng nước.
- Wikipedia, "Chlorine" (infobox; bảng năng lượng liên kết halogen), en.wikipedia.org — nhiệt độ sôi −34 °C, Cl–Cl 199 pm, năng lượng liên kết Cl–Cl 243 và Br–Br 193 kJ/mol (bảng thông số, bảng so sánh).
- ECHA CHEM, C&L Inventory: bromine, EC 231-778-1, chỉ số 035-001-00-5, chem.echa.europa.eu — phân loại hài hoà Acute Tox. 2 (H330), Skin Corr. 1A (H314), Aquatic Acute 1 (H400), hình đồ GHS06, GHS05, GHS09; chlorine, EC 231-959-5 — H331, H270 (bảng so sánh).
Cùng nhóm đơn chất
Xem tất cả hợp chất →Cập nhật: