Bromin
unsur kimia dengan lambang Br dan nomor atom 35 / From Wikipedia, the free encyclopedia
Bromin atau brom adalah sebuah unsur kimia dengan lambang Br dan nomor atom 35. Ia adalah cairan berwarna merah-cokelat yang bersifat volatil pada suhu kamar yang mudah menguap membentuk uap berwarna serupa. Sifat-sifatnya berada di antara klorin dan iodin. Ia diisolasi secara independen oleh dua kimiawan, Carl J. Löwig (pada tahun 1825) dan Antoine J. Balard (pada tahun 1826). Nama unsur ini berasal dari bahasa Yunani Kuno βρῶμος (bromos) yang berarti "bau busuk" atau "berbau pesing", merujuk pada baunya yang tajam dan menyengat.
Bromin elemental sangat bersifat reaktif sehingga ia tidak terjadi sebagai unsur asli di alam, melainkan terjadi pada garam halida mineral kristalin yang nirwarna dan larut, analog dengan garam dapur. Faktanya, bromin dan semua halogen sangatlah reaktif sehingga mereka akan membentuk ikatan yang berpasangan—tidak pernah dalam atom tunggal. Meskipun agak jarang di kerak Bumi, kelarutan ion bromida (Br−) yang tinggi telah menyebabkan akumulasinya di lautan. Secara komersial, unsur ini mudah diekstraksi dari kolam evaporasi air asin, kebanyakan di Amerika Serikat dan Israel. Massa bromin di lautan kira-kira 1⁄300 dari klorin.
Pada kondisi standar untuk suhu dan tekanan, ia adalah cairan; satu-satunya unsur lain yang cair dalam kondisi ini adalah raksa. Pada suhu tinggi, senyawa organobromin mudah berdisosiasi untuk menghasilkan atom bromin bebas, sebuah proses yang menghentikan reaksi rantai kimia radikal bebas. Efek ini membuat senyawa organobromin bermanfaat sebagai penghambat api, dan lebih dari separuh bromin yang diproduksi di seluruh dunia setiap tahun digunakan untuk tujuan ini. Sifat yang sama ini dapat menyebabkan sinar matahari ultraungu memisahkan senyawa organobromin yang volatil di atmosfer untuk menghasilkan atom bromin bebas, menyebabkan penipisan ozon. Akibatnya, banyak senyawa organobromin—seperti pestisida metil bromida—tidak lagi digunakan. Senyawa bromin masih digunakan dalam fluida pengeboran sumur, film gulung, dan sebagai intermediat dalam pembuatan bahan kimia organik.
Sejumlah besar garam bromida bersifat racun dari aksi ion bromida terlarut, menyebabkan bromisme. Namun, peran biologis yang jelas untuk ion bromida dan asam hipobromit baru-baru ini telah dijelaskan, dan sekarang tampak bahwa bromin merupakan unsur yang penting pada manusia. Peran senyawa organobromin biologis dalam kehidupan laut seperti alga telah dikenal jauh lebih lama. Sebagai obat-obatan, ion bromida sederhana (Br−) memiliki efek penghambatan pada sistem saraf pusat, dan garam bromida pernah menjadi obat penenang medis utama, sebelum diganti dengan obat yang bekerja lebih pendek. Mereka mempertahankan penggunaan ceruk sebagai antiepilepsi.
Bromin ditemukan secara terpisah oleh dua kimiawan, Carl J. Löwig[5] dan Antoine J. Balard,[6][7] masing-masing pada tahun 1825 dan 1826.[8]
Löwig mengisolasi bromin dari mata air mineral dari kampung halamannya di Bad Kreuznach pada tahun 1825. Löwig menggunakan sebuah larutan garam mineral jenuh dengan klorin dan mengekstraksi bromin dengan dietil eter. Setelah penguapan eter, cairan cokelat tetap ada. Dengan cairan ini sebagai sampel karyanya, dia melamar posisi di laboratorium Leopold Gmelin di Heidelberg. Publikasi hasilnya ditunda dan Balard menerbitkan hasilnya terlebih dahulu.[9]
Balard menemukan bahan kimia bromin dalam abu rumput laut dari rawa garam Montpellier. Rumput laut itu digunakan untuk menghasilkan iodin, tetapi juga mengandung bromin. Balard kemudian mendistilasi bromin dari larutan abu rumput laut jenuh dengan klorin. Sifat-sifat zat yang dihasilkan berada di antara klorin dan iodin; jadi dia mencoba membuktikan bahwa zat itu adalah iodin monoklorida (ICl), tetapi setelah gagal melakukannya dia yakin bahwa dia telah menemukan unsur baru dan menamainya muride, berasal dari kata Latin muria ("air asin").[7][10][11]
Setelah kimiawan Prancis Louis N. Vauquelin, Louis J. Thénard, dan Joseph L. Gay-Lussac menyetujui percobaan apoteker muda Balard, hasilnya dipresentasikan pada kuliah di Académie des Sciences dan dipublikasikan di Annales de Chimie et Physique.[6] Dalam publikasinya, Balard menyatakan bahwa dia mengubah nama unsur itu dari muride menjadi brôme atas usul M. Anglada. Nama brôme (bromin) berasal dari bahasa Yunani βρῶμος (brômos, "bau busuk").[6][10][12][13] Sumber lain mengklaim bahwa kimiawan dan fisikawan Prancis Joseph L. Gay-Lussac mengusulkan nama brôme karena bau uapnya yang khas.[14][15] Bromin tidak diproduksi dalam jumlah besar hingga tahun 1858, ketika penemuan endapan garam di Stassfurt memungkinkan produksinya sebagai produk sampingan dari garam abu.[16]
Terlepas dari beberapa aplikasi medis kecil, penggunaan komersial pertamanya adalah daguerreotype. Pada tahun 1840, bromin ditemukan memiliki beberapa keunggulan dibandingkan uap iodin yang digunakan sebelumnya untuk membuat lapisan perak halida peka cahaya pada daguerreotype.[17]
Kalium bromida dan natrium bromida digunakan sebagai antikonvulsan dan obat penenang pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, tetapi secara bertahap digantikan oleh hidrat kloral dan kemudian oleh barbiturat.[18] Pada tahun-tahun awal Perang Dunia Pertama, senyawa bromin seperti xilil bromida digunakan sebagai gas beracun.[19]
Bromin adalah halogen ketiga, dan merupakan nonlogam dalam golongan 17 dari tabel periodik. Dengan demikian, sifat-sifatnya mirip dengan fluorin, klorin, dan iodin, dan cenderung menjadi perantara antara dua halogen tetangganya, klorin, dan iodin. Bromin memiliki konfigurasi elektron [Ar]4s23d104p5, dengan tujuh elektron di kulit keempat dan terluar bertindak sebagai elektron valensi. Seperti semua halogen, ia kekurangan satu elektron dari oktet penuh, sehingga ia merupakan zat pengoksidasi yang kuat, bereaksi dengan banyak elemen untuk melengkapi kulit terluarnya.[20] Sesuai dengan tren periodik, elektronegativitasnya berada di antara klorin dan iodin (F: 3,98, Cl: 3,16, Br: 2,96, I: 2,66), sehingga ia kurang reaktif daripada klorin dan lebih reaktif daripada iodin. Ia juga merupakan zat pengoksidasi yang lebih lemah daripada klorin, tetapi lebih kuat daripada iodin. Sebaliknya, ion bromida adalah zat pereduksi yang lebih lemah daripada iodida, tetapi lebih kuat daripada klorida.[20] Kesamaan ini menyebabkan klorin, bromin, dan iodin bersama-sama diklasifikasikan sebagai salah satu tritunggal asli dari Johann W. Döbereiner, yang karyanya meramalkan hukum periodik unsur kimia.[21][22] Jari-jari atomnya berada di antara klorin dan iodin, dan ini menyebabkan banyak dari sifat atomnya yang memiliki nilai perantara yang sama antara klorin dan iodin, seperti energi ionisasi pertama, afinitas elektron, entalpi disosiasi molekul X2 (X = Cl, Br, I), jari-jari ionik, dan panjang ikatan X–X.[20] Volatilitas bromin menonjolkan baunya yang sangat tajam, mencekik, dan tidak sedap.[23]
Keempat halogen stabil mengalami gaya tarik-menarik gaya van der Waals antarmolekul, dan kekuatannya meningkat seiring dengan jumlah elektron di antara semua molekul halogen diatomik homonuklir. Dengan demikian, titik lebur dan titik didih bromin berada di antara klorin dan iodin. Sebagai hasil dari peningkatan berat molekul halogen ke bawah golongan, kepadatan serta kalor fusi dan penguapan bromin lagi-lagi berada di antara klorin dan iodin, meskipun semua kalor penguapan mereka cukup rendah (menyebabkan volatilitas tinggi) berkat struktur molekul diatomik mereka.[20] Semakin ke bawah golongan, warna halogen akan menjadi semakin gelap: fluorin adalah gas berwarna kuning sangat pucat, klorin berwarna kuning kehijauan, dan bromin adalah cairan volatil berwarna cokelat kemerahan yang melebur pada suhu −7,2 °C dan mendidih pada suhu 58,8 °C. (Iodin adalah padatan hitam mengilap.) Tren ini terjadi karena panjang gelombang cahaya tampak yang diserap oleh halogen akan semakin meningkat ke bawah golongan.[20] Secara khusus, warna halogen, seperti bromin, dihasilkan dari transisi elektron antara orbital molekul antiikatan πg terisi tertinggi dan orbital molekul σu antiikatan kosong terendah.[24] Warnanya akan memudar pada suhu rendah sehingga bromin padat pada suhu −195 °C berwarna kuning pucat.[20]
Seperti klorin dan iodin padat, bromin padat mengkristal dalam sistem kristal ortorombus, dalam susunan molekul Br2 berlapis. Jarak Br–Br adalah 227 pm (dekat dengan jarak gas Br–Br sebesar 228 pm) dan jarak Br···Br antarmolekul adalah 331 pm dalam satu lapisan dan 399 pm antarlapisan (bandingkan dengan jari-jari van der Waals dari bromin sebesar 195 pm). Struktur ini mengartikan bahwa bromin adalah konduktor listrik yang sangat buruk, dengan konduktivitas sekitar 5 × 10−13 Ω−1 cm−1 tepat di bawah titik lebur, meskipun nilai ini lebih tinggi daripada konduktivitas klorin yang pada dasarnya tidak terdeteksi.[20]
Pada tekanan 55 GPa (kira-kira 540.000 kali tekanan atmosfer), bromin mengalami transisi insulator-menjadi-logam. Pada tekanan 75 GPa, ia berubah menjadi struktur ortorombus berpusat-muka. Pada tekanan 100 GPa, ia berubah menjadi bentuk ortorombus berpusat-badan monoatomik.[25]
Isotop
Bromin memiliki dua isotop stabil, 79Br dan 81Br. Mereka berdua adalah satu-satunya isotop alami bromin, dengan 79Br membentuk 51% bromin alami dan 81Br membentuk 49% sisanya. Keduanya memiliki spin inti 3/2− sehingga dapat digunakan untuk resonansi magnet inti, meskipun 81Br lebih diminati. Distribusi relatif 1:1 dari dua isotop ini di alam sangat membantu dalam identifikasi senyawa yang mengandung bromin menggunakan spektroskopi massa. Semua isotop bromin lainnya bersifat radioaktif, dengan waktu paruh yang terlalu untuk terjadi di alam. Dari mereka, yang paling penting adalah 80Br (t1/2 = 17,7 menit), 80mBr (t1/2 = 4,421 jam), dan 82Br (t1/2 = 35,28 jam), yang mungkin dihasilkan dari aktivasi neutron dari bromin alami.[20] Radioisotop bromin yang paling stabil adalah 77Br (t1/2 = 57,04 jam). Mode peluruhan utama isotop yang lebih ringan dari 79Br adalah penangkapan elektron menjadi isotop selenium; isotop yang lebih berat dari 81Br mengalami peluruhan beta menjadi isotop kripton; dan 80Br dapat meluruh melalui salah satu dari dua mode tersebut menjadi 80Se atau 80Kr yang stabil. Isotop bromin mulai dari 87Br dan yang lebih berat mengalami peluruhan beta dengan emisi neutron sehingga secara praktis dianggap penting karena merupakan produk fisi; 87Br dengan waktu paruh 55 detik dikenal sebagai pemancar neutron tertunda yang berumur paling panjang.[26]