Bromo da BCDMH

[luigi_67]

Girando per gli scaffali di un noto brico center, nel reparto prodotti per trattamento acqua per piscine, sono stato attratto da un prodotto a base di bromo utilizzato per la sterilizzazione dell'acqua.
Spinto dalla curiosità, dopo aver letto sull’etichetta di cosa si trattasse ne ho acquistata una confezione.

   

Il prodotto è composto da “1-bromo-3-chloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione” abbreviato in BCDMH, chiamato anche  “bromochloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione”.
I nomi con cui viene poi commercializzato, sono frutto ovviamente dalla fantasia dei distributori
L’azione battericida del prodotto avviene a seguito della formazione in soluzione acquosa di acido ipocloroso e ipobromoso che contribuiscono entrambi all’ossidazione e quindi distruzione dei patogeni organici.
La scarsa solubilità del prodotto ne garantisce un lento rilascio in vasca, prolungandone quindi l'effetto nel tempo, in maniera analoga a quello che avviene con il TCCA a base di cloro.
Il prodotto a mia disposizione è commercializzato in “pastiglie” da circa 20 gr cadauna

   

Di seguito la struttura della molecola:

   

Ho quindi voluto eseguire una semplice prova per vedere se da questo prodotto era possibile veder uscir fuori il bromo.

Premetto che quanto segue è da considerare un mero esperimento “sporcaprovette”, eseguito con quantità minime di reagenti al fine di ottenere un semplice riscontro qualitativo e non quindi una sintesi vera e propria.

 
Materiale utilizzato – Reagenti

5g 1-bromo-3-chloro-5,5-dimethylimidazolidine-2,4-dione

3 ml acido solforico concentrato

5 ml acqua ossigenata 33%

 
Materiale utilizzato – vetreria e strumenti
Pallone da 250 ml
Agitatore riscaldatore
Trappola per gas  (beuta con soluzione di NaOH)
 
Dispositivi di sicurezza individuale:
Guanti
Occhiali a maschera
Indumenti protettivi
Attenzione: il bromo è un elemento irritante e estremamente tossico che può causare seri danni se inalato o qualora venisse a contatto con la pelle: è necessario lavorare sotto cappa o all’aperto e indossare i DPI necessari a prevenire incidenti.

Descrizione dell’esperienza

In un pallone sono posti 5 gr circa di BCDMH e 50 ml circa di acqua. Il prodotto è pochissimo solubile e anche agitando resta corpo di fondo.

Sono aggiunti quindi, con cautela, 3 ml di acido solforico concentrato e successivamente, sempre con molta attenzione, 5 ml di acqua ossigenata. A questo punto chiudere il pallone con un tappo provvisto di tubo con sfiato in soluzione di NaOH e iniziare a riscaldare cautamente la soluzione mantenendo la stessa sotto agitazione.
Si osserva, con l’aumento della temperatura, lo sciogliersi del BCDMH presente sul fondo insieme ad una leggera effervescenza. All’aumentare della temperatura la reazione parte in maniera decisa, la soluzione assume un colore arancione vivo e nel pallone si forma una notevole quantità di vapori di bromo color arancione.

   

Non avendo intenzione di isolare e recuperare il bromo prodotto ho a questo punto bloccato la reazione sospendendo il riscaldamento e “lavando” sotto aspirazione i gas con pompa a vuoto per eliminare il bromo attraverso la soluzione alcalina.

Considerazioni finali.

Come premesso, l’obiettivo di questo esperimento era solamente vedere “come è fatto il bromo” e nulla di più e quindi si può considerare raggiunto.
Considerando comunque la quantità di vapori emessa da pochi grammi di prodotto, sono portato a credere che con quantità maggiori e calcolate, si possa riuscire ad isolare una discreta quantità dell’elemento arancione anche se  in questo modo è prodotto anche del cloro (eventualmente separabile durante la distillazione). 
Naturalmente la procedura di sintesi che prevede di partire da un bromuro, resta la più semplice e pulita.

Aggiungo infine la scheda di sicurezza del prodotto.


  BCDMH.pdf (Dimensione: 65.06 KB / Download: 88)

Vabbè, spero che la cosa vi abbia interessato...

Un saluto

Luigi

[ohilà]

Che bella molecolina! 

Ma è una sostanza pura o il prodotto commerciale è "allungato" con qualcos'altro?

[luigi_67]

Sull'etichetta non ci sono indicati altri eccipienti... immagino che il prodotto abbia una purezza di grado tecnico.
Ciao
Luigi

[quimico]

Bell'esperimento...
A quanto pare l'aver un legame N-Cl non inficia sulla formazione del bromo... Ma sono convinto che in queste condizioni di cloro se ne formi comunque.
Sarebbe stato meglio se ci fossero stati due legami N-Br
Sicuramente mettendo a punto le condizioni penso sia possibile farsi del bromo, anche se, come hai detto, esistono modi più puliti e classici per farselo.

[quimico]

Penso che si formino entrambi gli alogeni. E a quel punto vanno separati in qualche modo.
Sarebbe da vedere se si trova il dibromo derivato. A quel punto avrebbe senso ricavarne del bromo, sempre che coi costi ci si stia...
Tra l'altro per fare questa molecola prima si bromura in presenza di sodio carbonato, poi si clorura in presenza di sodio idrossido.
Quindi, in acidi poi si formano Cl⁺e Br⁺ come ioni ossidati dal perossido nei corrispondenti alogeni.

[quimico]

Riporto quello che dice la Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry:
L'1-bromo-3-cloro-5,5-dimetilidantoina [16079-88-2], M_r 241.48, mp 130 °C (decomp.), pH 2.88 (soluzione allo 0.1%), solubilità in acqua 2 g/L (20 °C), è preparata tramite successiva bromurazione e clorurazione della 5,5-dimetilidantoina [33], [34]. Il composto è una polvere bianca stabile, e la formazione di clorammine non è osservata in soluzioni acquose debolmente basiche. È diventata diffusamente usata ad un livello di alogeno attivo di 0.5 – 3 mg/L per la disinfezione di piscine a causa della sua stabilità in acqua e durante lo stoccaggio, oltre allo spettro battericida ampio [35], [36].

33. Drug Research Inc., US 2 779 764, 1957 (L. O. Paterson).
34. Drug Research Inc., US 3 147 259, 1964 (L. O. Paterson).
35. L. O. Paterson, US 3 147 219, 1964.
36. L.M.G. Padilla, GB 1 139 188, 1969.

[marco the chemistry]

Tra l'altro per fare questa molecola prima si bromura in presenza di sodio carbonato, poi si clorura in presenza di sodio idrossido.
Quindi, in acidi poi si formano bromuro e cloruro come ioni ossidati dal perossido nei corrispondenti alogeni.

Mi permetto di dissentire, questa molecola, come anche il TCCA contiene ioni Cl+ e Br+, che vengono ridotti da H2O2 ad elemento, infatti con le condizioni di alogenazione descritte si introduce X+, non X-, che è sequestrato dalla base.

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Per il resto, ottimo lavoro Luigi!

[zodd01]

Secondo me è possibile farsi del bromo anche se il cloro di mezzo è una rogna.
Quanto hai pagato quella confezione ?

[quimico]

Vero marco. Pirla che sono. Sono scemo.

Si può fare sì, basta poi separare i due alogeni.

[marco the chemistry]

Non l'ho scritto prima, ma anche io concordo sul fatto che si possa fare! Il problema è eliminare (ridurre) il BrCl che si forma....le principali perdite si hanno in questo modo...
La butto lì, ma è abbastanza una cazzata (perchè il BCDMH è solido e esce una schifezza di reazione), ma si potrebbe farlo reagire con KBr e acido solforico, in modo che si sviluppi solo Br2, però a sto punto ossidiamo KBr e si fa prima...