البروم

1. البروم خواصّه، ومركباته واستعمالاتها وطرق تصنيعها

2. خواص عنصر البروم

3. فترات هامة في تاريخ البروم

4. فترات هامة في تاريخ البروم

5. فترات هامة في تاريخ البروم

6. تفاعلات البروم الكيميائية • مباشرة مع اكتشاف البروم تم البدء ببحث خواصه ومميزاته وبتركيب مواد عدة يدخل البروم في بنائها. • إن البروم يتفاعل في تفاعلات أكسدة واختزال مع العديد من المواد. • في تفاعلات معينة يمر البروم بأكسدة – اختزال ذاتي • جزء من مركبات البروم مؤكسدة وجزء آخر مختزلة.

7. تفاعلات البروم • تفاعل مع الهيدروجين • تفاعلات مع معادن مختلفة • تفاعلات مع لا فلزات مختلفة • تفاعل مع الأمونيا • تفاعل مع الخل • تفاعل مع الإيثين (EDB)

8. تفاعل مع الماء يتعلق التفاعل مع الماء بال pH. في وسط متعادل (pH=7) في وسط قاعدي جدًا (pH>13) في وسط قاعدي (pH<13)

9. البروم البروم • البروم السائل يهاجم الجلد بسرعة وأنسجة أخرى. • يسبب حساسية وحروق تشفى ببطء. • يتسبب لحساسية كبيرة وموجعة في جهاز التنفس وصعوبات في جهاز التنفس • أوجاع رأس, دوار. • نزيف في الأنف. • سعال, تقيؤ, إسهال وغيرها....

10. بروميد الهيدروجين غاز المادة • يسبب لأضرار في الرؤية. • اكتواء في الجلد. • سعال وصعوبة التنفس وتليف رئوي. • أضرار في الأنسجة اللعابية في الجهاز الهضمي والإسهال. • المحلول المركز يسبب بالتلامس مع الجلد لاكتواء صعب وكل الأعراض السابق ذكرها.

11. برومو ميثان • مادة سامة بشكل خاص • حتى في تركيز منخفض يسبب الغاز لأضرار كبيرة: • في جهاز التنفس ولاكتواء في الأنسجة المختلفة. • غاز أو سائل في تركيز مرتفع يسبب لاكتواء شديد في الجلد.

12. 2,1 دي بروموايثانEDB • سام بالتنفس, البلع, والتلامس مع العيون والجلد. • يمكنه الدخول للجسم عن طريق الجلد. • الغاز والسائل منه سام جدا • يسبب هدم الأنسجة, التقيؤ, الاغماء والدوار. • يسبب الأضرار للكلى والكبد.

13. إنتاج البروم في العالم إن إنتاج البروم في العالم مرتبط بعدة عوامل: • استعمالات البروم المتزايدة وزيادة الطلب عليه. • وجود مصادر ملائمة. • إمكانيات تكنولوجية. • موارد اقتصادية (للتمويل).

14. العوامل الأساسية المؤثرة على سعر إنتاج البروم • إنتاجه من مصدر يكون فيه البروم محلولا أرخص من إنتاجه من الصخور. • كلما كان المصدر أقرب إلى سطح الأرض تكون تكلفة إنتاجه أقل (أرخص) وكلما كان المصدر أعمق يحتاج إلى حفر وتنقيب ويرفع من سعر التكلفة الإنتاجية. • كلما كان تركيز أيونات البروم في المحلول أعلى تكون تكلفة إنتاجه أقل والعكس صحيح • بما أن إنتاج البروم يحتاج إلى طاقة, فان توفر مصدر رخيص للطاقة يقلل من سعر التكلفة. • إن جميع العوامل المذكورة تبين أفضلية إنتاج البروم في إسرائيل.

15. مراحل وأسباب إقامة صناعة البروم في البلاد يمكن ملاحظة الأسباب المؤدية إلى تحديدمكان إقامة مصنع يستغل موارد طبيعية للبحر الميت: • القرب من المواد الخام. • تضاريس ملائمة لإقامة أجهزة الإنتاج. • سهولة إمكانية الحصول على خدمات. مثل: تزويد المياه العذبة والكهرباء. • طرق وصول مريحة للمكان. • توفر أيدي عاملة.

16. قرار إقامة المصنع في رمات حوباب • بعيد عن مناطق سكنية ( 15 كم جنوبي بئر السبع) • إمكانية أفضل للحصول على أيدي عاملة ملائمة. • وجود شبكة شوارع وسكة الحديد. • التركيبة الجيولوجية للأرض التي لا تسمح للفضلات الكيماوية بالتغلغل جيدا إلىالمياه الجوفية. • اتجاه نشوب الرياح في المنطقة لا تسبب الخطورة على سكان بئر السبع. • في الموقع يوجد تزويد جيد للمياه. • الموقع قريب من مصدر المواد الخام في سدوم (طرق وصول مريحة).

17. مركبات البروم في الزراعة تقسيم مجال المبيدات إلى ثلاثة مجلات رئيسية: • إبادة المضار من على الجزء العلوي (فوق الأرض: أوراق, ثمار وغيرها) • إبادة المضار في التربة • ديدان ميكروسكوبية تتغذى على الجذور وتقصر من عمر النبتة. • فطريات في التربة تؤدي إلى تعفن الجذور • أعشاب ضارة- تتنافس مع النبتة المزروعة وقد تنقل الأمراض إلى الحقل. • نباتات طفيلية- تمتص غذاء النبتة من جذورها. • حشرات وحيوانات التربة- تأكل الجذور وتجمد النبتة وقد تقتلها. • يتم عن طريق انتشار مواد في الحالة الغازية لها قدرة على الانتشار في التربة. • إبادة الحشرات في التخزين. • تبخير البذور على أنواعها يمكٌن من تخزينها لفترات طويلة (EDB)

18. صفات البروموميثان وأفضلية استعماله • درجة غليان منخفضة وعليه فانه فعال كغاز في الأقاليم الباردة ويتغلغل في التربة جيدا. • يتبخر بسرعة كبيرة من التربة أو من البضاعة (الحبوب عادة) وهذا يمكن من استعمال الأرض مباشرة للزراعة أو استعمال البضاعة وهذه خاصية غير موجودة عند غيره. • يتفاعل مع البروتينات وبشكل أدق مع المجموعة S-H في الحامض ألأميني ستستائين. • هذه خاصية تعطيه القدرة الكبيرة على القتل. • بسبب قدرته الكبيرة على الإبادة لا تتكون ضده مناعة. • بروميد الهيدروجين الناتج هو غاز له ذائبية عالية جدا في الماء. تهوية جيدة وغسل التربة بالماء تمنع تراكمه وتأثيره السام.

19. فعالية مركبات البروم البيولوجية • يوجد عدد كبير من المواد المستعملة في تطهير المياه والكثير منها تعتمد على الهالوجينات (وخاصة الكلور والبروم) ومركباتهما. • كل الهالوجينات تذوب إلى حد معين بالماء. • محاليل مائية للهالوجينات كلور, بروم واليود معروفة بقدرتها على التطهير والتخلص من الميكروبات, حيث أن دخولها عبر أغشية الخلايا تمنع تطور الميكروبات.

20. فعالية مركبات البروم البيولوجية • للمركبات الحوامض الأوكسجينية(HOX) القدرة على التعقيم والتطهير, وتنتج من التفاعل بين الهالوجينات وجزيء الماء: • ( X- هالوجين) , HOXتمثل حوامض اوكسجينيةضعيفة والتي تنتج في الماءأيوناتXO-1(aq)وH3O+1(aq)حسب التفاعل: • إن للحوامض HOX فعالية تعقيم أفضل من XO-1(aq). تركيز HOX يكون أعلى في PH قاعدي ولكن ليس مرتفعا جدا لأنه عندها سيحدث التفاعل 2 .

21. الكلور كمعقّم • أكثر المواد المستعملة للتعقيم, وخاصة مياه الشرب وبرك السباحة, هو الكلور لوفرته وسهولة استعماله. • بجانب حسنات استعمال الكلور توجد سلبياته: • رائحته الحادة • يسبب حساسية في العيون والأنسجة المخاطية. • تقل ذائبيته مع ارتفاع درجات الحرارة. • يسبب تآكل المعادن بسرعة • في برك السباحة ذات تركيز آمونيا مرتفع نسبيا, يتفاعل معها الكلور لينتج • أمينات-الكلور المسببة الكاوية للجلد وذات رائحة حادة والأهم أنها مسببة للسرطان. • فعاليته منوطة بال- PH. بشكل عام في برك السباحة ومياه المصانع الوسط هو وسط قاعدي مما يجعل هناك حاجة لإضافة كميات كلور إضافية حتى نصل لمستوى تعقيم كاف. • الحاجة إلى إضافة كميات كلور كبيرة وبشكل مستمر للمحافظة على تركيز ملائم.

22. حسنات استعمال البروم كمعقّم • أقل حساسية للعيون والأنسجة المخاطية • تزداد ذائبية البروم مع ارتفاع درجة الحرارة. • البروم-أمين الناتج(المسببة للسرطان) من تفاعله مع الأمونيا يتحلل بسرعة ولا تصدر عنها رائحة حادة, ولها قدرة على التعقيم. • تركيز الحامض HOBr في PH 7-8 أعلى بكثير من تركيز الحامض HOCl (لأن القاعدة BrO-1(aq) أقوى من القاعدة ClO-1(aq)) • مع ذلك يوج لاستعمال البروم سيئات وخاصة في كونه مادة مسببة كبيرة على التآكل. • لكن بسبب كونحسناته أكثر من سيئاته فإنّاستعمالاته للتعقيم والتطهير آخذة في الازدياد بأشكاله المختلفة مثل:BrO-1(aq)Br-1(aq)Br2

23. مركبات البروم والكلور معًا كمعقّم • القدرة على التطهير تتحسن عند خلط تركيبات معينة من الكلور والبروم سوية. • مثلا: الخلط بينBr2و NaOClفي وسط قاعدي (7-8) • أيونات Br-1(aq)تتفاعل مع أيونات ClO-1(aq)والتي مصدرها في المحلول لتنتج كمية اضافية منOBr-1(aq)

24. مثلث النار إن الحريق لن يتوقف ما لم ينتفِ واحد من الشروط لحدوث الاشتعال على الأقل. وقد يحدث ذلك بشكل طبيعي أو بتدخل خارجي.

25. مراحل عملية الاشتعال

26. تغيير درجة الحرارة في أثناء عملية الاشتعال

27. عملية اشتعال المادة البداية التطوّر النهاية

28. إطفاء الحريق يمكن إطفاء الحريق عن طريق معالجة أحدمكوّناته

29. تفاعل اشتعال مع ومن غير معيق اشتعال a – تفاعل اشتعال مع معيق اشتعال. b– تفاعل من غير معيق اشتعال. • نلاحظ أن معيق الاشتعال يعمل في مرحلة تطور الاشتعال ويحدّ من عملية الاشتعال بواسطة عدم الراديكالات الحرّة التي تنتج. • لكن إذا كانت كمية المعيق قليلة فإنّه لا يمنع تطوّر الاشتعال • المعيق لا يمنع من عملية الاشتعال لكنّه يقلل من وتيرتها

30. أسباب إقامة صناعة البروم في البلاد يمكن ملاحظة الأسباب المؤدية إلى تحديدمكان إقامة مصنع يستغل موارد طبيعية للبحر الميت: • القرب من المواد الخام. • تضاريس ملائمة لإقامة أجهزة الإنتاج. • سهولة إمكانية الحصول على خدمات. مثل: تزويد المياه العذبة والكهرباء. • طرق وصول مريحة للمكان. • توفر أيدي عاملة.

31. قرار إقامة المصنع في رمات حوباب • بعيد عن مناطق سكنية ( 15 كم جنوبي بئر السبع) • إمكانية أفضل للحصول على أيدي عاملة ملائمة. • وجود شبكة شوارع وسكة الحديد. • التركيبة الجيولوجية للأرض التي لا تسمح للفضلات الكيماوية بالتغلغل جيدا إلىالمياه الجوفية. • اتجاه نشوب الرياح في المنطقة لا تسبب الخطورة على سكان بئر السبع. • في الموقع يوجد تزويد جيد للمياه. • الموقع قريب من مصدر المواد الخام في سدوم (طرق وصول مريحة).

32. نسبة التحويل % המרה • نسبة التحويل % :هي النسبة المئوية بين كمية المواد المتفاعلة التي تفاعلت وبين كمية المواد المتفاعلة التي أدخلت إلى وعاء التفاعل. • نسبة التحويل= ( كمية المواد التي تفاعلت/كمية المواد التي أدخلت إلى وعاء التفاعل) × 100 • هذه القيمة تتعلق بقيمة ثابت الاتزان (k), • إذا كانت قيمة ثابت الاتزان أكبر من 1010تكون نسبة التحويلعالية جدا ونعتبرها تساوي 100%. • إذا كانت قيمة ثابت الاتزان أقل من 1010تكون نسبة التحويلأقل من 100% . • إن حساب نسبة التحويليتعلق عادة بكمية إحدى المواد المتفاعلة والتي هي المادة الأغلى عادة. • تزداد نسبة التحويلفي تفاعلات الاتزان حسب قاعدة لا شتالييه التي بموجبها يتم البحث عن الظروف الخاصة التي تزيد من حدوث التفاعل المباشر حتى تزداد نسبة التحويل.

33. زيادة نسبة التحويل • من أجل زيادة نسبة التحويل يجب ضمان توفر ظروف التفاعل المناسبة والملائمة لقاعدة لا شتالييه لرفع قيمة ثابت الاتزان K : • تغيير درجة الحرارة • تغيير الضغط حتى الحصول على ضغط مناسب • رفع تركيز المواد المتفاعلة وخاصة الرخيصة منها • تقليل التركيز الناتج عن طريق إخراجه من جهاز التفاعل.

34. الفائدة الآلية • الفائدة الآلية: هي عبارة عن النسبة بين كمية الناتج الذي نتج من التفاعل وبين كمية الناتج الذي يفترض فيه أن ينتج نظريا بناء على نص التفاعل. • نسبة الفائدة الآلية = ( كمية الناتج الفعلية/ كمية الناتج النظرية) × 100. • إن الفائدة الآلية للتفاعل تتعلق بفقدان وخسارة كمية من المواد المتفاعلة أو الناتجة, وتتعلق بحدوث أو عدم حدوث تفاعلات منافسة للتفاعل المرغوب. • من أجل زيادة نسبة الفائدة الآلية يجب توفير الأمور التالية: • منع خسارة وفقدان مواد من جهاز التفاعل وذلك عن طريق إحكام إغلاق جهاز التفاعل ومنع خروج مواد منه. • مراقبة ظروف التفاعل باستعمال عامل مساعد ودرجة حرارة مناسبة لمحاولة منع أو تقليل حدوث تفاعلات منافسة والتي من شأنها تقليل الفائدة الآلية.

35. إنتاج البروم في المختبر يمكن تقسيم انتاج البرومإلى ثلاث مراحل: • تحضير الكلور. • تفاعل الحصول على البروم. • فصل البروم. • المرحلة أ: يمكن إنتاج الكلور بطرق مخبرية متعددة، ومن الطرق المقبولة هي التفاعل بين محلول مركز لحامض الكلورودريكHCl(aq) وبين بلورات برمنغنات البوتاسيوم KMnO4(s)

36. إنتاج البروم في المختبر • المرحلة ب: تدفق مباشر للكلور داخل محلول البروميد يمكن من تنفيذ ناجع ومباشر للتفاعل, الذي يتم خلاله إنتاج البروم. وعليه فانه يمكن بناء جهاز مركب: • نتوقع من البروم الناتجBr2أن لا يذوب في الماء لأنه غير قطبي • ولكن ومن مشاهدة التفاعل نرى أن لون المحلول تزداد فيه شدة اللون البني في حين نرى أيضا أن البروم الغازي الخارج من التفاعل قليل جدا. • ويتم شرح ذوبان البروم في المحلول المائي بتكون أيون مركب ذائبيته عالية في الماء حسب التفاعل التالي:

37. إنتاج البروم في المختبر • المرحلة ج: • يمكن تحرير البروم من المحلول بواسطة التسخين، والبروم الغازي الخارج من الوعاء يمكن تكثيفه بواسطة إدخاله إلى أنبوب اختبار الموجود في الثلج ( أو ملح وثلج). • تجميع كل المراحل: • بمتابعة ما يحدث يتبين أنه يخرج من التفاعل مع جزيئات البروم جزيئات ماء، أي نحصل على بروم وماء. • لكن بما أن البروم لا يذوب في الماء فان فصل الطبقات سيكون سهلا.

38. استحضار البروم

39. تفاعل الحصول على البروم • إلى برج التفاعل يتم تمرير: • من الأعلى – تركيز مياه البحر الغنية بأيونات البروم. • من الأسفل – كلور وبخار. • يتم الاهتمام بتمرير الكلور بفائض حتى لا تبقى أيونات بروم في المحلول, حيث تتفاعل جميع أيونات البروم Br(aq)-1 الموجودة بالمحلول, ويمنع تكون Br3(aq)-1. • وظيفة البخار: • تسخين البرج لترتفع درجة الحرارة عن 100 0C (100 – 120 درجة مئوية) • إبعاد البروم عن المحلول. • بقايا مياه البحر المركزة والساخنة تتم إعادتها إلى البحر ولكن فقط بعد استغلال الطاقة التي فيها بواسطة جهاز تبديل الطاقة (الحرارة) بين المحلول البارد الداخل إلى الجهاز وبين المحلول الساخن الخارج من الجهاز والعائد إلى البحر. خليط الغازات الساخنة المحتوية على البروم, الكلور وبخار الماء تخرج من أعلى البرج.

40. فصل البروم • من أجل أن نحصل على البروم السائل النقي من خليط الغازات الخارجة من أعلى البرج يجب أن نقوم بـِ: • تكثيف: خليط الغازات يصل إلى المكثف وفيه درجة الحرارة تلائم تكثيف البروم والماء ولكنها لا تلائم لتكثيف الكلور. الكلور الغازي (الذي ما زال فيه بروم وماء) تتم إعادته إلى وعاء التفاعل لإنتاج البروم. البروم (الذي ما زال فيه بروم وماء ذائبة فيه) والماء يتم نقلهما إلى وعاء الفصل. • فصل: في وعاء الفصل تتكون طبقتان. طبقة البروم الثقيل من الأسفل وطبقة الماء الأخف من الأعلى والتي يتم إعادتها إلى وعاء التفاعل لإنتاج البروم. • إن عملية فصل المواد تعتمد على • ذائبية البروم المنخفضة في الماء • كثافة البروم العالية مقارنة بكثافة الماء

41. درجة النقاوة:البروم الذي نحصل عليه بعد فصل المواد ما زال غير نقي تماما ويحتوي على بقايا من الكلور والماء الذائبة فيه. • يتم فصل الكلور وجزء من الماء عن طريق التبخير وإعادتها إلى وعاء التفاعل. ويتم التخلص من بقايا الماء عن طريق التجفيف وهذه العملية (التجفيف) يقومون بها حسب الطلب فهناك عمليات تحتاج إلى بروم نقي وعمليات لا تحتاج لذلك ويكتفون بالبروم الرطب.

42. التخزين • مشاكل التعامل مع البروم الأساسية وتخزينه هي • سميته • قدرته النسبية على التسبب للتآكل. • وعليه يجب نقل وتخزين البروم بوسائل آمنة ومغلقة تماما ومنع التسرب إلى الهواء الخارجي ولذلك يستعملون مواد لا تتفاعل مع البروم. • طورت شركة البروم صهريج خاص المسمى "ايزوتونك" المصنع من الفولاذ المغطى من الداخل بالرصاص, وفيه يتم نقل البروم الجاف وليس الرطب الذي يهاجم الرصاص ويسبب تآكلها. • يتم نقل أو خزن البروم الرطب في أوعية مغطاة بنوع من الزجاج الخاص الذي لا يتفاعل مع البروم ولا يتآكل بسببه.

43. استحضار بروميد الهيدروجين

44. استحضار بروميد الهيدروجين بروميد الهيدروجين غاز عديم اللون يتبخر في الهواء الرطب. صيغته الكيميائية HBr(g)ويمكن تحضيره بتفاعل الهيدروجين (H2(g)) مع البروم (Br2)بصورة مباشرة حسب التفاعل التالي أمامك قيم لثابت الاتزان لتفاعل استحضار بروميد الهيدروجين في درجات حرارة مختلفة

45. استحضار بروميد الهيدروجين

46. المرحلة الأولى: تفاعل مباشر بين الهيدروجين والبروم • تعتمد المرحلة الأولى على تفاعل مباشر بين الهيدروجين والبروم حسب نص التفاعل التالي: • يحدث التفاعل في درجات حرارة عالية نسبيًا (500 إلى 600 درجة مئوية) حيث تكون نسبة التحويل عالية نسبية (ثابت اتزان عالٍ) وضغط جوي واحد (1 atm) لأن مجموع معاملات المواد المتفاعلة والمواد الناتجة متساوية. • يتم العمل في جهاز مكوّن من طبقتين. • الطبقة الداخلية مكونة من طبقة رقيقة من الزجاج لأن بروميد الهيدروجين له صفات حامضية وخاصّة في درجة حرارة عالية.

47. المرحلة الثانية: فصل البروم بواسطة الالتصاق (ספיחה) • قبل إدخال نواتج المرحلة الأولى إلى برج الامتصاص يتم إخراج البروم من الخليط بواسطة الامتصاص بطريق الالتصاق. في حالة عدم إخراج البروم من الخليط يحدث التفاعل التالي: • هذا التفاعل يمنع من إمكانية فصل بروميد الهيدروجين بواسطة الماء. في عملية الفصل بواسطة الالتصاق بالإضافة إلى امتصاص البروم يتم امتصاص جزء من بروميد الهيدروجين. • المادة الصلبة التي يتم التصاق البروم وجزء من بروميد الهيدروجين يتم معالجتها لإرجاعها للاستعمال المتكرر (מיחזור)

48. المرحلة الثالثة: امتصاص بروميد الهيدروجين داخل الماء • بعد عملية تنقية محلول بروميد الهيدروجين من البروم يتم إدخال المحلول إلى برج امتصاص مبني من الزجاج وفيه أقراص مصنوعة من البلاستيك (PVDF). • يتم تمرير غاز بروميد الهيدروجين باتجاه معاكس لحركة المياه لزيادة امتصاص بروميد الهيدروجين في الماء. • إضافة إلى ذلك يتم إدخال ماء بارد لزيادة ذائبة بروميد الهيدروجين. يمكن أيضًا زيادة ارتفاع البرج لزيادة نجاعة عملية الامتصاص. • الهيدروجين المتبقي لا يذوب في الماء ويتم إرجاعه إلى تفاعل المرحلة الأولى. • في نهاية المرحلة الثالثة يتم الحصول على محلول بروميد الهيدروجين بتركيز 48% أو 62%.

49. استحضار برومو ميثان

50. إنتاج البروموميثان • يعتمد إنتاج CH3Brعلى تفاعل الاستبدال للمجموعةBrبمجموعة OHالموجودة في الميثانول، CH3OHوذلك بوجود عامل محفز حامضي: • التفاعل المباشر مشع للحرارة لذلك يفضل التبريد. • رغم أنه في شروط التفاعل يتحول %95 من المواد الخام إلى نواتج, إلا أن الصعوبة في العملية هو فصل الخام عن المواد الأخرى التي لم تتفاعل وعن المواد غير المرغوب فيها ونتجت خلال التفاعل. • خلال عملية الإنتاج فإنّ CH3Br موجود بالحالة الغازية, وفقط التخزين يتم بالحالة السائلة (لتقليل الحجم!).