Бром

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
35 СеленБромКриптон
Cl

Br

I
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
35Br
Orthorhombic.svg
Electron shell 035 Bromine.svg
Внешний вид простого вещества
Бром
Красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом
Свойства атома
Название, символ, номер

Бром / Bromum (Br), 35

Атомная масса
(молярная масса)

[79,901; 79,907][комм 1][1] а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Ar] 3d10 4s2 4p5

Химические свойства
Ковалентный радиус

114 пм

Радиус иона

(+5e)47 (-1e)196 пм

Электроотрицательность

2,96 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

0

Степени окисления

7, 5, 3, 1, 0, -1

Энергия ионизации
(первый электрон)

 1142,0 (11,84) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

3,102 (25 °C) г/см³

Температура плавления

265,9 К (-7,25 °C)

Температура кипения

331,9 K

Уд. теплота плавления

(Br—Br) 10,57 кДж/моль

Уд. теплота испарения

(Br—Br) 29,56 кДж/моль

Молярная теплоёмкость

75,69[2] Дж/(K·моль)

Молярный объём

23,5 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

орторомбическая

Параметры решётки

a=6,67 b=4,48 c=8,72 Å

Прочие характеристики
Теплопроводность

(300 K) 0,005 Вт/(м·К)

35
Бром
Br
79,904
3d104s24p5

Бром (от др.-греч. βρῶμος «вонючка», «вонючий») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), четвёртого периода, с атомным номером 35[3]. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: 7726-95-6) при нормальных условиях — тяжёлая едкая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2).

История[править | править вики-текст]

Бром был открыт в 1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье А. Ж. Баларом. Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги в другую кочует утверждение, что огорчённый тем, что в открытии брома никому неизвестный Антуан Балар опередил самого Юстуса Либиха, Либих воскликнул, что, дескать, не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Однако это неправда, или, точнее, не совсем правда: фраза принадлежала не Ю. Либиху, а Шарлю Жерару, который очень хотел, чтобы кафедру химии в Парижском университете занял Огюст Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар.

Происхождение названия[править | править вики-текст]

Название элемента происходит от др.-греч. βρῶμος — дурной запах, зловоние[4].

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

Ампула с бромом внутри акрилового куба

Кларк брома — 1,6 г/т. Бром широко распространён в природе и в рассеянном состоянии встречается почти повсеместно. Почти все соединения брома растворимы в воде и поэтому легко выщелачиваются из горных пород. Как примесь, он есть в сотнях минералов. Но имеется лишь небольшое количество нерастворимых в воде минералов — галогенидов серебра и меди. Самый известный из них — бромаргирит AgBr. Другие минералы — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br)[5]. Собственных минералов брома мало ещё и потому, что его ионный радиус очень большой и ион брома не может надёжно закрепиться в кристаллической решетке других элементов, вместе с катионами средних размеров. В накоплении брома основную роль играют процессы испарения океанической воды, в результате чего он накапливается как в жидкой, так и в твёрдой фазах. Наибольшие концентрации отмечаются в конечных маточных рассолах. В горных породах бром присутствует главным образом в виде ионов, которые мигрируют вместе с грунтовыми водами. Часть земного брома связана в организмах растений в сложные и большей частью нерастворимые органические соединения. Некоторые растения активно накапливают бром. Это в первую очередь бобовые — горох, фасоль, чечевица, а также морские водоросли. В море сосредоточена большая часть брома. Есть он и в воде солёных озёр, и в подземных водоносных пластах, сопутствующих месторождениям горючих ископаемых, а также калийных солей и каменной соли. Есть бром и в атмосфере, причем содержание этого элемента в воздухе приморских районов всегда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.

В качестве исходного сырья для производства брома служат:

  1. Морская вода (65 мг/л[6])
  2. Рассолы соляных озёр
  3. Щёлок калийных производств
  4. Подземные воды нефтяных и газовых месторождений

Получение[править | править вики-текст]

Австралийский эмболит — Ag(Cl, Br)

Бром получают химическим путём из рассола Br:

\mathsf{Cl_2 + 2Br^- \rightarrow 2Cl^- + Br_2}

Физические свойства[править | править вики-текст]

При обычных условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Бром — одно из двух простых веществ (и единственное из неметаллов), наряду со ртутью, которое при комнатной температуре является жидким. Плотность при 0 °C — 3,19 г/см³. Температура плавления брома −7,2 °C, кипения 58,8 °C, при кипении бром превращается из жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути. Стандартный электродный потенциал Br2/Br в водном растворе равен +1,065 В.

Природный бром состоит из двух стабильных изотопов 79Br (50,56 %) и 81Br (49,44 %). Искусственно получены многочисленные радиоактивные изотопы брома.

Химические свойства[править | править вики-текст]

В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br2. Заметная диссоциация молекул на атомы наблюдается при температуре 800 °C и быстро возрастает при дальнейшем росте температуры. Диаметр молекулы Br2 равен 0,323 нм, межъядерное расстояние в этой молекуле — 0,228 нм.

Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:

\mathsf{Br_2 + H_2O \rightarrow HBr + HBrO}

С большинством органических растворителей бром смешивается во всех отношениях, при этом часто происходит бромирование молекул органических растворителей.

По химической активности бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом. При реакции брома с растворами иодидов выделяется свободный иод:

\mathsf{Br_2 + 2KI \rightarrow I_2 + 2KBr}

Напротив, при действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный бром:

\mathsf{Cl_2 + 2KBr \rightarrow Br_2 + 2KCl}

При реакции брома с серой образуется S2Br2, при реакции брома с фосфором — PBr3 и PBr5. Бром реагирует также с неметаллами селеном и теллуром.

Реакция брома с водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода HBr. Раствор HBr в воде — это бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной кислоте HCl. Соли бромоводородной кислоты — бромиды (NaBr, MgBr2, AlBr3 и др.). Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в растворе — образование с ионами Ag+ светло-желтого осадка бромида серебра AgBr, практически нерастворимого в воде.

С кислородом и азотом бром непосредственно не реагирует. Бром образует большое число различных соединений с остальными галогенами. Например, со фтором бром образует неустойчивые BrF3 и BrF5, с иодом — IBr. При взаимодействии со многими металлами бром образует бромиды, например, AlBr3, CuBr2, MgBr2 и др. Устойчивы к действию брома тантал и платина, в меньшей степени — серебро, титан и свинец.

Жидкий бром легко взаимодействует с золотом, образуя трибромид золота AuBr3:[7].

\mathsf{2Au + 3Br_2\rightarrow 2AuBr_3}

Бром — сильный окислитель, он окисляет сульфит-ион до сульфата, нитрит-ион — до нитрата и т. д.

При взаимодействии с органическими соединениями, содержащими двойную связь, бром присоединяется, давая соответствующие дибромпроизводные:

\mathsf{C_2H_4 + Br_2 \rightarrow C_2H_4Br_2}

Присоединяется бром и к органическим молекулам, в составе которых есть тройная связь. Обесцвечивание бромной воды при пропускании через неё газа или добавлении к ней жидкости свидетельствует о том, что в газе или в жидкости присутствует непредельное соединение.

При нагревании в присутствии катализатора бром реагирует с бензолом с образованием бромбензола C6H5Br (реакция замещения).

При взаимодействии брома с растворами щелочей и с растворами карбонатов натрия или калия образуются соответствующие бромиды и броматы, например:

\mathsf{3Br_2 + 3Na_2CO_3 \rightarrow 5NaBr + NaBrO_3 + 3CO_2}

Бромсодержащие кислоты[править | править вики-текст]

Помимо бескислородной бромоводородной кислоты HBr, бром образует ряд кислородных кислот: бромную HBrO4, бромноватую HBrO3, бромистую HBrO2, бромноватистую HBrO.

Применение[править | править вики-текст]

В химии[править | править вики-текст]

  • Вещества на основе брома широко применяются в основном органическом синтезе.
  • «Бромная вода» (водный раствор брома) применяется как реагент для качественного определения непредельных органических соединений.

В технике[править | править вики-текст]

  • Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
  • Используется для создания антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам.
  • Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.
  • 1,2-дибромэтан в настоящее время применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе, взамен тетраэтилсвинца.
  • Растворы бромидов используются в нефтедобыче.
  • Растворы бромидов тяжёлых металлов используются как «тяжёлые жидкости» при обогащении полезных ископаемых методом флотации.
  • Многие броморганические соединения применяются как инсектициды и пестициды.

В медицине[править | править вики-текст]

В производстве оружия[править | править вики-текст]

Со времен Первой мировой войны бром используется для производства боевых отравляющих веществ.

Физиологическое действие[править | править вики-текст]

Skull and crossbones.svg

Бром и его пары сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м³. Летальная доза, при которой происходит гибель 50 % животных, при пероральном введении для крыс составляет 1700 мг/кг. Для человека смертельная доза перорально составляет 14 мг/кг. (источник — каталог фирмы MERCK). При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух (как можно в более ранней стадии показаны ингаляции кислорода); для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Рекомендуются ингаляции тиосульфата натрия в виде 2 % водного раствора, обильное питьё теплого молока с минеральной водой или содой, кофе. Особенно опасно отравление парами брома людей, страдающих астмой и заболеваниями лёгких, так как при вдыхании паров брома очень высока вероятность отёка лёгких. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.

Утечкой брома из железнодорожного вагона было вызвано чрезвычайное происшествие в городе Челябинске, приведшее к отравлению сотен жителей. Более 50 из них на следующий день были госпитализированы в больницы города. Большинство пострадавших — жители Ленинского района.

Особенности работы[править | править вики-текст]

При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, специальными перчатками. Из-за высокой химической активности и токсичности как паров брома, так и жидкого брома, его следует хранить в стеклянной, плотно укупоренной толстостенной посуде. Сосуды с бромом располагают в ёмкостях с песком, который предохраняет сосуды от разрушения при встряхивании. Из-за высокой плотности брома сосуды с ним ни в коем случае нельзя брать только за горло (горло может оторваться, и тогда бром окажется на полу).

По реакции, указанной ниже, целесообразно посыпать проливы карбонатом натрия:

\mathsf{3Br_2 + 3Na_2CO_3 \rightarrow 5NaBr + NaBrO_3 + 3CO_2\uparrow}

либо влажной пищевой содой:

\mathsf{6NaHCO_3 + 3Br_2 \rightarrow 5NaBr + NaBrO_3 + 6CO_2\uparrow + 3H_2O}

Однако реакция элементарного брома с содой носит сильно экзотермический характер, что ведёт к увеличению испарения брома, к тому же, выделяющаяся углекислота также способствует испарению, поэтому пользоваться вышеописанными методами не рекомендуется. Лучше всего для дегазации брома подходит водный раствор тиосульфата натрия Na2S2O3. Для локализации больших проливов брома можно использовать раствор тиосульфата натрия с добавками пенообразующих веществ и аэросила. Этот же раствор (3-5 % тиосульфат натрия) используется для смачивания ватно-марлевых повязок, которые помогают защитить органы дыхания от паров брома.

Мифы и легенды[править | править вики-текст]

Существует широко распространенная городская легенда о том, что в армии, местах лишения свободы и психиатрических больницах будто бы добавляют соединения брома в еду для снижения полового влечения. Происхождение этого мифа неизвестно.

Препараты брома солёные на вкус[8][9] и не влияют ни на влечение, ни на потенцию. Они обладают снотворным и успокаивающим эффектом[10].

Ни в коем случае нельзя путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия), который применяют при расстройствах нервной системы, и элементарный бром, который является высокотоксичным веществом. Принимать элементарный бром внутрь ни в коем случае нельзя — это яд[11].

См. также[править | править вики-текст]

Комментарии[править | править вики-текст]

  1. Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02
  2. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.) Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 318. — 623 с. — 100 000 экз.
  3. Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
  4. Большой древнегреческий словарь (αω)
  5. Эмболит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  6. J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
  7. Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0
  8. Натрия бромид
  9. Калия бромид — xumuk.ru
  10. Машковский М. Д. Лекарственные средства. — 15-е изд. — М.: Новая Волна, 2005. — С. 89. — 1200 с. — ISBN 5-7864-0203-7
  11. Сергей Уфимцев. Утечка брома сорвала праздник знаний в школах Челябинска. Комсольская правда. Проверено 24 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 25 февраля 2013.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]