Broom (element)

Broom of bromium is een scheikundig element met symbool Br en atoomnummer 35. Het element behoort tot de groep van de halogenen. Als enkelvoudige stof vormt het diatomische moleculen dibroom (Br₂), een stof die op aarde niet in de natuur voorkomt. Het element komt vooral voor onder de vorm van zouten, vooral bromiden en bromaten.

Broom / Bromium
1 18 1 H 2 Periodiek systeem 13 14 15 16 17 He 2 Li Be B C N O F Ne 3 Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar 4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe 6 Cs Ba ↓ Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn 7 Fr Ra ↓↓ Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og   Lanthaniden La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Actiniden Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Algemeen
Naam	Broom / Bromium
Symbool	Br
Atoomnummer	35
Groep	Halogenen
Periode	Periode 4
Blok	P-blok
Reeks	Halogenen
Kleur	Bruin
Chemische eigenschappen
Atoommassa (u)	79,904
Elektronenconfiguratie	[Ar]3d10 4s2 4p5
Oxidatietoestanden	−1, +1, +5, +7
Elektronegativiteit (Pauling)	2,96
Atoomstraal (pm)	114
1e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	1139,87
2e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	2103,40
3e ionisatiepotentiaal (kJ·mol−1)	3473,50
Fysische eigenschappen
Dichtheid (kg·m−3)	3119
Smeltpunt (K)	266
Kookpunt (K)	332
Aggregatietoestand	Vloeibaar
Smeltwarmte (kJ·mol−1)	5,286
Verdampingswarmte (kJ·mol−1)	15,438
Van der Waalse straal (pm)	185
Kristalstructuur	Ortho
Molair volume (m3·mol−1)	25,65·10−6
Specifieke warmte (J·kg−1·K−1)	473
Warmtegeleiding (W·m−1·K−1)	0,12
SI-eenheden en standaardtemperatuur en -druk worden gebruikt, tenzij anders aangegeven
Portaal    Scheikunde

Ontdekking

Broom (het Griekse woord βρῶμος (brōmos = stinkend) werd in 1826 ontdekt door de Franse chemicus Antoine-Jérôme Balard toen hij experimenteerde met residuen uit verdampt zeewater. Hij isoleerde een stof die een nieuw element leek te zijn. Zijn oudere collega Joseph-Louis Gay-Lussac bevestigde de ontdekking. Broom werd voor het eerst industrieel geproduceerd rond 1860.

Toepassingen

Elementair broom wordt op grote schaal gebruikt voor het maken van broomhoudende verbindingen die in de industrie en landbouw worden toegepast. Vroeger werd broom veel gebruikt voor het fabriceren van ethyleendibromide; een toevoeging aan loodhoudende brandstof om het kloppen of pingelen van de motor tegen te gaan.^[1] Vanwege de schadelijke effecten hiervan op het milieu wordt dit tegenwoordig vrijwel niet meer gebruikt. Broom wordt wel veelvuldig gebruikt in boorvloeistoffen en in het verleden in pesticiden (meestal in de vorm methylbromide), ook wordt het gebruikt in verfstoffen, parfums, in de farmaceutische industrie en voor fotochemicaliën.^[2]

Gebroneerde hydantoïnedrivaten zijn zeer efficiënte biociden voor het steriliseren van zwembadwater, afvalwater en houtpulp. Polymeren vormen een kleine maar belangrijke markt voor broom. Met bijvoorbeeld broombutylrubber worden tubeless banden luchtdicht gemaakt.

Decabromodifenylether (DBDE of deca BDE) werd gebruikt als brandvertragend middel, maar door aangescherpte milieuwetgeving loopt het gebruik hiervan terug; in Canada en de Europese Unie is het middel intussen verboden.^[2] Omdat broom met protonen reageert tot waterstofbromide en omdat beiden te verpompen zijn wordt broom ook toegepast in een waterstofbromide-flowbatterij.

Opmerkelijke eigenschappen

Broom is het enige niet-metallische element dat vloeibaar is bij standaardtemperatuur en -druk. Onder deze omstandigheden verdampt het gemakkelijk. De roodbruine damp lijkt op stikstofdioxide, maar heeft een karakteristieke chloorachtige geur. Broom is slechts matig oplosbaar in water en zeer goed in koolstofdisulfide. Net als de andere halogenen reageert het makkelijk met veel andere elementen.

Broom is een reagens op dubbele bindingen.

Verschijning

Van nature komt broom voor in bromiden, die in lage concentraties voorkomen in zeewater. Zeewater bestaat voor ongeveer 0,0065% uit broom en de totale hoeveelheid broom wordt wereldwijd getaxeerd op 100 biljoen ton.^[2] In de Dode Zee alleen zit ongeveer een miljard ton en Israël en Jordanië zijn grote producenten van broom.^[2] Verder zijn de Volksrepubliek China en de Verenigde Staten grote producenten. In de VS is de staat Arkansas veruit het belangrijkst, hier wordt het uit pekel gewonnen. Tot slot wordt ook in zoutmijnen kaliumbromide en kaliumbromaat aangetroffen.

Het zuiden van Arkansas was tijdens het Paleozoïcum (543 tot 248 miljoen jaar geleden) bedekt met zeewater.^[3] Het broom werd door zeewier en plankton uit het water gehaald. In het Jura loste het broom weer op in het zoute water. In de Smackover Formatie zit pekel, op een diepte van 2287 tot 2687 meter, met een bijzonder hoog broomgehalte.^[3] In 1921 werd hier aardolie ontdekt en bij de productie kwam ook pekel naar boven, toen een waardeloos bijproduct. De broomproductie begon pas in 1957. De twee grote producenten zijn Chemtura Corporation en Albemarle Corporation.^[3]

Jaarlijks wordt meer dan 400.000 ton broom gewonnen, maar in dit getal zijn de Verenigde Staten niet opgenomen.^[2]

Isotopen

Zie Isotopen van broom voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Stabielste isotopen
Iso	RA (%)	Halveringstijd	VV	VE (MeV)	VP
76Br	syn	16,2 uur	β+	4,963	76Se
77Br	syn	57,036 uur	β+	1,365	77Se
78Br	syn	6,46 min	β+	3,574	78Se
79Br	50,69	stabiel met 44 neutronen
80Br	syn	17,7 min	β− β+	2,004 1,871	80Kr 80Se
81Br	49,31	stabiel met 46 neutronen
82Br	syn	36 uur	β−	3,093	82Kr
83Br	syn	2,40 uur	β−	3,896	83Kr
87Br	syn	55 sec	β−	3,896	83Kr

Van broom komen op aarde van nature twee stabiele isotopen (⁷⁹Br en ⁸¹Br) in nagenoeg identieke verhouding voor. Daarnaast is er een aantal radioactieve isotopen bekend met halveringstijden van meestal enkele uren.

Toxicologie en veiligheid

Elementair broom is voor mensen zeer giftig. Op de huid aangebracht leidt het tot gele vlekken, die na enige tijd weer verdwijnen. Als het langer kan inwerken, dan sterft de huid af en ontstaan diepe, moeilijk te genezen wonden. Het veroorzaakt bij inademing keelpijn, kortademigheid en duizeligheid, zelfs bij lage concentraties van enkele tientallen ppm. Inslikken kan leiden tot ernstige beschadigingen aan het maag-darm stelsel. Broomdamp irriteert de ogen in ernstige mate. Anorganische bromiden als NaBr en KBr zijn daarentegen veel minder giftig en werden in het verleden zelfs voor medicinale doeleinden gebruikt in vrij grote doses (zie Kaliumbromide, toepassingen).