Бром

Бром (Br) — хімічний елемент з атомним номером 35, що належить до галогенів і утворює однойменну просту речовину Br₂, червоно-буру рідину з різким запахом.

Бром (Br)
Атомний номер	35
Зовнішній вигляд простої речовини	червоно-бура рідина з сильним неприємним запахом
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	79,904 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	n/a пм
Енергія іонізації (перший електрон)	1142,0 (11,84) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Ar] 3d10 4s2 4p5
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	114 пм
Радіус іона	(+5e)47 (−1e)196 пм
Електронегативність (за Полінгом)	2,96
Електродний потенціал	0
Ступені окиснення	7, 5, 3, 1, −1
Термодинамічні властивості
Густина	3,12 г/см³
Молярна теплоємність	(Br—Br) 0,473 Дж/(К·моль)
Теплопровідність	0,005 Вт/(м·К)
Температура плавлення	265,9 К
Теплота плавлення	(Br—Br) 10,57 кДж/моль
Температура кипіння	331,9 К
Теплота випаровування	(Br—Br) 29,56 кДж/моль
Молярний об'єм	23,5 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	орторомбічна
Період ґратки	6,670 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	n/a К
Інші властивості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Бром у Вікісховищі

Кларк брому 1,6·10⁻⁴% за масою. Він проявляє валентність від 1 до 7. Молекула брому двоатомна (формула Br₂).

Історія

Антуан-Жером Балар

Бром добув французький хімік Антуан-Жером Балар у 1826 році з морських водоростей. Промислове виробництво почалося з 1860 року.

Походження назви

Назву запропонував Жозеф Луї Гей-Люссак, яка походить від грец. βρῶμος — сморід (сморід цапа).

Поширення в природі

Ампула з бромом всередині акрилового куба

Бром поширений у природі і в розсіяному стані зустрічається повсюдно. Майже всі сполуки брому розчиняються у воді і тому він легко вилуговується з гірських порід. Як домішка, він присутній в сотнях мінералів. Але є лише невелика кількість нерозчинних у воді мінералів — галогенідів срібла і міді. Найвідоміший з них — бромаргірит AgBr. Інші мінерали — йодоброміт Ag(Br, Cl, I), емболіт Ag(Cl, Br). Власних мінералів брому мало ще й тому, що його йонний радіус дуже великий і йон брому не може надійно закріпитися в кристалічній решітці інших елементів, разом з катіонами середніх розмірів. У накопиченні брому основну роль відіграють процеси випаровування океанічної води, в результаті чого він накопичується як в рідкій, так і у твердій фазах. Найбільші концентрації відзначаються в кінцевих маткових розсолах. У гірських породах бром присутній головним чином у вигляді йонів, які мігрують разом з ґрунтовими водами. Частина земного брому пов'язана в організмах рослин у складні і здебільшого нерозчинні органічні сполуки. Деякі рослини активно накопичують бром. Це в першу чергу бобові — горох, квасоля, сочевиця, а також морські водорості. У морі зосереджена велика частина брому. Є він і у воді солоних озер, і в підземних водоносних пластах, супутніх родовищам горючих копалин, а також калійних солей і кам'яної солі. Є бром і в атмосфері, причому вміст цього елементу в повітрі приморських районів завжди більше, ніж в районах з континентальним кліматом.

Як вихідна сировина для виробництва брому служать:

1. Морська вода (65 мг/л)
2. Розсоли соляних озер
3. Підземні води нафтових і газових родовищ

Австралійський емболіт — Ag(Cl, Br)

Ізотопи

Докладніше: Ізотопи брома

Бром має два стабільні ізотопи: 79Br та 81Br. Це його єдині два природні ізотопи, причому 79Br становить 51% природного брому, а 81Br – решту 49%. Обидва мають ядерний спін 3/2− і тому можуть бути використані для ядерного магнітного резонансу, хоча 81Br є більш сприятливим. Відносний розподіл двох ізотопів 1:1 у природі допомагає ідентифікувати сполуки, що містять бром, за допомогою мас-спектрометрії. Інші ізотопи брому є радіоактивними, з періодами напіврозпаду, занадто короткими, щоб зустрічатися в природі. З них найважливішими є ⁸⁰Br (t_1/2 = 17.7 хв), ^80mBr (t_1/2 = 4.421 год) та 82Br (t_1/2 = 35.28 год), які можуть утворюватися в результаті нейтронної активації природного брому.^[1] Найстабільнішим радіоізотопом брому є 77Br (t_1/2 = 57.04 год). Основним режимом розпаду ізотопів легших за 79Br є захоплення електрона на ізотопи селену; ізотопів важчих за 81Br – бета-розпад на ізотопи криптону; а 80Br може розпадатися будь-яким режимом на стабільні 80Se або 80Kr. Ізотопи Br від ⁸⁷Br і важчих зазнають бета-розпаду з нейтронним випромінюванням і мають практичне значення, оскільки вони є продуктами поділу.^[2]

Отримання

Мінерали: бромаргірит AgBr, емболіт Ag(Cl, Br). У природі бром знаходиться в розсіяному стані, супутник хлору. Легко вилуговується. Міститься у морській воді (0,065 % за масою), розсолах соляних озер (до 0,2 %), підземних розсолах, пов'язаних з соляними і нафтовими родовищами. Ізоморфні домішки брому є в кам'яній солі, сильвіні, карналіті, бішофіті.

Промислово бром отримують окисленням бромідів хлором. Джерелом бромідів служить морська вода:

2 Br⁻ + Cl₂ → 2 Cl⁻ + Br₂

В лабораторії добувають дією сірчаної кислоти на бромід в присутності MnO₂ та нагріванні:

NaBr (тв) + H₂SO₄ (aq) → HBr (aq) + NaHSO₄ (aq)

2 HBr (aq) + H₂SO₄ (aq) → Br₂ (г) + SO₂ (г) + 2 H₂O (р)

Хімічні властивості

Бром належить до головної підгрупи сьомої групи періодичної системи. Маючи в зовнішньому електронному шарі сім електронів, його атоми легко віднімають валентні електрони від атомів інших елементів і перетворюються в негативно одновалентні іони Br⁻. Цим самим проявляються його різко виражені окисні властивості.

Реакції з неметалами

Бром реагує з воднем: Br₂+Н₂ → 2HBr Не реагує з киснем, але відомі його оксиди отримані іншими шляхами: Дає сполуки з фтором

Реакції зі складними неорганічними сполуками

3Br₂+ 3H₂O = HBrO₃+ 5HBr

Реакції з органічними сполуками

Заміщення

Алкани реагують із бромом при нагріванні, реакція проходить по радикальному механізму:

CH₃-CH₃ + Br₂ → C₂H_6−xBr_x + HBr.

Ароматичні сполуки реагують по іонному механізму, в присутності каталізаторів (напр. AlBr₃):

C₆H₆ + Br₂ → C₆H₅Br + HBr

Фенол бромується у водному розчині й без каталізатора. Кетони бромуються набагато легше за відповідні алкани:

Ph-CO-CH₂-CH₃ + Br₂ -H⁺→ Ph-CO-CHBr-CH₃ + HBr

Приєднання

Бром приєднується по подвійному зв'язку алкенів: CH₂=CH₂ + Br₂ → Br-CH₂-CH₂-Br

Окиснення

З оксигеном в реакцію не вступає.

Застосування

Застосовують бром і його сполуки у фотографії (як світлочутлива речовина), медицині (як заспокійливий засіб), виробництві барвників, виробництві зброї (у часи Першої світової війни для виробництва бойових отруйних речовин), у техніці (як потужний окислювач ракетного палива, як інсектициди і пестициди), в нафтовидобутку тощо.

Біологічна роль

Препарати брому діють заспокійливо на організм людини. Бром і його пара сильно токсичні. Вже при вмісті брому в повітрі в концентрації близько 0,001 % (за об'ємом) спостерігається подразнення слизових оболонок, запаморочення, носові кровотечі, а при вищих концентраціях — спазми дихальних шляхів, задуха.

Особливості роботи

При роботі з бромом слід користуватися захисним спецодягом, протигазом, спеціальними рукавичками. Через високу хімічну активність і токсичність, як парів брому, так і рідкого брому його слід зберігати в скляній, щільно закоркованій товстостінній посудині. Склянки з бромом розташовують у ємностях з піском, який охороняє склянки від руйнування при струшуванні. Через високу густину брому склянки з ним в жодному разі не можна брати тільки за горло (горло може відірватися, і тоді бром виявиться на підлозі). По реакції, зазначеної нижче, доцільно посипати протоки карбонатом натрію:

3Br₂ + 3Na₂CO₃ → 5NaBr + NaBrO₃+ 3CO₂↑,

або вологою харчовою содою:

6NaHCO₃+3Br₂=NaBrO₃+5NaBr+6CO₂+3H₂O.

Однак реакція елементарного брому з содою має сильно екзотермічний характер, що веде до збільшення випаровування брому, до того ж виділювана вуглекислота також сприяє випаровуванню, тому користуватися вищеописаними методами не рекомендується. Найкраще для дегазації брому підходить водний розчин тіосульфату натрію Na₂S₂O₃. Для локалізації великих проливів брому можна використовувати розчин тіосульфату натрію з добавками піноутворюючих речовин і аеросилу. Цей же розчин (3—5 % тіосульфат натрію) використовується для змочування ватно-марлевих пов'язок, які допомагають захистити органи дихання від парів брому.

Міф

Існує легенда, буцімто в їжу для військовослужбовців (при виробництві крохмалю, який відправляли на військові склади) додають бромовмісні речовини для зменшення потягу чоловіків до жінок і зниження потенції. Проте бром має лише заспокійливу дію, і якби це було справді так, то смак їжі був би відчутно солоним.^{[джерело?]}

Див. також

• Бромаргірит

Література

• Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey MINERAL COMMODITY SUMMARIES 2022 / U.S. Geological Survey, Reston, Virginia: 2022

Посилання

• БРОМ [Архівовано 10 березня 2016 у Wayback Machine.] // Фармацевтична енциклопедія