Бром как пишется в химии

Bromine, ₃₅Br

Liquid and gas bromine inside transparent cube
Bromine
Pronunciation	​(BROH-meen, -⁠min, -⁠myne)
Appearance	reddish-brown
Standard atomic weight Ar°(Br)	[79.901, 79.907] 79.904±0.003 (abridged)[1]
Bromine in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Cl ↑ Br ↓  I  selenium ← bromine → krypton
Atomic number (Z)	35
Group	group 17 (halogens)
Period	period 4
Block	p-block
Electron configuration	[Ar] 3d10 4s2 4p5
Electrons per shell	2, 8, 18, 7
Physical properties
Phase at STP	liquid
Melting point	(Br2) 265.8 K ​(−7.2 °C, ​19 °F)
Boiling point	(Br2) 332.0 K ​(58.8 °C, ​137.8 °F)
Density (near r.t.)	Br2, liquid: 3.1028 g/cm3
Triple point	265.90 K, ​5.8 kPa[2]
Critical point	588 K, 10.34 MPa[2]
Heat of fusion	(Br2) 10.571 kJ/mol
Heat of vaporisation	(Br2) 29.96 kJ/mol
Molar heat capacity	(Br2) 75.69 J/(mol·K)
Vapour pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 185 201 220 244 276 332
Atomic properties
Oxidation states	−1, +1, 2,[3] +3, +4, +5, +7 (a strongly acidic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 2.96
Ionisation energies	1st: 1139.9 kJ/mol 2nd: 2103 kJ/mol 3rd: 3470 kJ/mol
Atomic radius	empirical: 120 pm
Covalent radius	120±3 pm
Van der Waals radius	185 pm
Spectral lines of bromine
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​orthorhombic
Speed of sound	206 m/s (at 20 °C)
Thermal conductivity	0.122 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	7.8×1010 Ω⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	diamagnetic[4]
Molar magnetic susceptibility	−56.4×10−6 cm3/mol[5]
CAS Number	7726-95-6
History
Discovery and first isolation	Antoine Jérôme Balard and Carl Jacob Löwig (1825)
Main isotopes of bromine v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 79Br 51% stable 81Br 49% stable
Category: Bromine view talk edit | references

Bromine is a chemical element with the symbol Br and atomic number 35. It is the third-lightest element in group 17 of the periodic table (halogens) and is a volatile red-brown liquid at room temperature that evaporates readily to form a similarly coloured vapour. Its properties are intermediate between those of chlorine and iodine. Isolated independently by two chemists, Carl Jacob Löwig (in 1825) and Antoine Jérôme Balard (in 1826), its name was derived from the Ancient Greek βρῶμος (bromos) meaning «stench», referring to its sharp and pungent smell.

Elemental bromine is very reactive and thus does not occur as a native element in nature but it occurs in colourless soluble crystalline mineral halide salts, analogous to table salt. In fact, bromine and all the halogens are so reactive that they form bonds in pairs—never in single atoms. While it is rather rare in the Earth’s crust, the high solubility of the bromide ion (Br⁻) has caused its accumulation in the oceans. Commercially the element is easily extracted from brine evaporation ponds, mostly in the United States and Israel. The mass of bromine in the oceans is about one three-hundredth that of chlorine.

At standard conditions for temperature and pressure it is a liquid; the only other element that is liquid under these conditions is mercury. At high temperatures, organobromine compounds readily dissociate to yield free bromine atoms, a process that stops free radical chemical chain reactions. This effect makes organobromine compounds useful as fire retardants, and more than half the bromine produced worldwide each year is put to this purpose. The same property causes ultraviolet sunlight to dissociate volatile organobromine compounds in the atmosphere to yield free bromine atoms, causing ozone depletion. As a result, many organobromine compounds—such as the pesticide methyl bromide—are no longer used. Bromine compounds are still used in well drilling fluids, in photographic film, and as an intermediate in the manufacture of organic chemicals.

Large amounts of bromide salts are toxic from the action of soluble bromide ions, causing bromism. However, a clear biological role for bromide ions and hypobromous acid has recently been elucidated, and it now appears that bromine is an essential trace element in humans. The role of biological organobromine compounds in sea life such as algae has been known for much longer. As a pharmaceutical, the simple bromide ion (Br⁻) has inhibitory effects on the central nervous system, and bromide salts were once a major medical sedative, before replacement by shorter-acting drugs. They retain niche uses as antiepileptics.

History[edit]

Bromine was discovered independently by two chemists, Carl Jacob Löwig^[6] and Antoine Balard,^[7][8] in 1825 and 1826, respectively.^[9]

Löwig isolated bromine from a mineral water spring from his hometown Bad Kreuznach in 1825. Löwig used a solution of the mineral salt saturated with chlorine and extracted the bromine with diethyl ether. After evaporation of the ether, a brown liquid remained. With this liquid as a sample of his work he applied for a position in the laboratory of Leopold Gmelin in Heidelberg. The publication of the results was delayed and Balard published his results first.^[10]

Balard found bromine chemicals in the ash of seaweed from the salt marshes of Montpellier. The seaweed was used to produce iodine, but also contained bromine. Balard distilled the bromine from a solution of seaweed ash saturated with chlorine. The properties of the resulting substance were intermediate between those of chlorine and iodine; thus he tried to prove that the substance was iodine monochloride (ICl), but after failing to do so he was sure that he had found a new element and named it muride, derived from the Latin word muria («brine»).^[8][11][12]

After the French chemists Louis Nicolas Vauquelin, Louis Jacques Thénard, and Joseph-Louis Gay-Lussac approved the experiments of the young pharmacist Balard, the results were presented at a lecture of the Académie des Sciences and published in Annales de Chimie et Physique.^[7] In his publication, Balard stated that he changed the name from muride to brôme on the proposal of M. Anglada. The name brôme (bromine) derives from the Greek βρῶμος (brômos, «stench»).^{[7][13][11][14]} Other sources claim that the French chemist and physicist Joseph-Louis Gay-Lussac suggested the name brôme for the characteristic smell of the vapors.^[15][16] Bromine was not produced in large quantities until 1858, when the discovery of salt deposits in Stassfurt enabled its production as a by-product of potash.^[17]

Apart from some minor medical applications, the first commercial use was the daguerreotype. In 1840, bromine was discovered to have some advantages over the previously used iodine vapor to create the light sensitive silver halide layer in daguerreotypy.^[18]

Potassium bromide and sodium bromide were used as anticonvulsants and sedatives in the late 19th and early 20th centuries, but were gradually superseded by chloral hydrate and then by the barbiturates.^[19] In the early years of the First World War, bromine compounds such as xylyl bromide were used as poison gas.^[20]

Properties[edit]

Bromine is the third halogen, being a nonmetal in group 17 of the periodic table. Its properties are thus similar to those of fluorine, chlorine, and iodine, and tend to be intermediate between those of the two neighbouring halogens, chlorine, and iodine. Bromine has the electron configuration [Ar]4s²3d¹⁰4p⁵, with the seven electrons in the fourth and outermost shell acting as its valence electrons. Like all halogens, it is thus one electron short of a full octet, and is hence a strong oxidising agent, reacting with many elements in order to complete its outer shell.^[21] Corresponding to periodic trends, it is intermediate in electronegativity between chlorine and iodine (F: 3.98, Cl: 3.16, Br: 2.96, I: 2.66), and is less reactive than chlorine and more reactive than iodine. It is also a weaker oxidising agent than chlorine, but a stronger one than iodine. Conversely, the bromide ion is a weaker reducing agent than iodide, but a stronger one than chloride.^[21] These similarities led to chlorine, bromine, and iodine together being classified as one of the original triads of Johann Wolfgang Döbereiner, whose work foreshadowed the periodic law for chemical elements.^[22][23] It is intermediate in atomic radius between chlorine and iodine, and this leads to many of its atomic properties being similarly intermediate in value between chlorine and iodine, such as first ionisation energy, electron affinity, enthalpy of dissociation of the X₂ molecule (X = Cl, Br, I), ionic radius, and X–X bond length.^[21] The volatility of bromine accentuates its very penetrating, choking, and unpleasant odour.^[24]

All four stable halogens experience intermolecular van der Waals forces of attraction, and their strength increases together with the number of electrons among all homonuclear diatomic halogen molecules. Thus, the melting and boiling points of bromine are intermediate between those of chlorine and iodine. As a result of the increasing molecular weight of the halogens down the group, the density and heats of fusion and vaporisation of bromine are again intermediate between those of chlorine and iodine, although all their heats of vaporisation are fairly low (leading to high volatility) thanks to their diatomic molecular structure.^[21] The halogens darken in colour as the group is descended: fluorine is a very pale yellow gas, chlorine is greenish-yellow, and bromine is a reddish-brown volatile liquid that melts at −7.2 °C and boils at 58.8 °C. (Iodine is a shiny black solid.) This trend occurs because the wavelengths of visible light absorbed by the halogens increase down the group.^[21] Specifically, the colour of a halogen, such as bromine, results from the electron transition between the highest occupied antibonding π_g molecular orbital and the lowest vacant antibonding σ_u molecular orbital.^[25] The colour fades at low temperatures so that solid bromine at −195 °C is pale yellow.^[21]

Like solid chlorine and iodine, solid bromine crystallises in the orthorhombic crystal system, in a layered arrangement of Br₂ molecules. The Br–Br distance is 227 pm (close to the gaseous Br–Br distance of 228 pm) and the Br···Br distance between molecules is 331 pm within a layer and 399 pm between layers (compare the van der Waals radius of bromine, 195 pm). This structure means that bromine is a very poor conductor of electricity, with a conductivity of around 5 × 10⁻¹³ Ω⁻¹ cm⁻¹ just below the melting point, although this is higher than the essentially undetectable conductivity of chlorine.^[21]

At a pressure of 55 GPa (roughly 540,000 times atmospheric pressure) bromine undergoes an insulator-to-metal transition. At 75 GPa it changes to a face-centered orthorhombic structure. At 100 GPa it changes to a body centered orthorhombic monatomic form.^[26]

Isotopes[edit]

Bromine has two stable isotopes, ⁷⁹Br and ⁸¹Br. These are its only two natural isotopes, with ⁷⁹Br making up 51% of natural bromine and ⁸¹Br making up the remaining 49%. Both have nuclear spin 3/2− and thus may be used for nuclear magnetic resonance, although ⁸¹Br is more favourable. The relatively 1:1 distribution of the two isotopes in nature is helpful in identification of bromine containing compounds using mass spectroscopy. Other bromine isotopes are all radioactive, with half-lives too short to occur in nature. Of these, the most important are ⁸⁰Br (t_1/2 = 17.7 min), ^80mBr (t_1/2 = 4.421 h), and ⁸²Br (t_1/2 = 35.28 h), which may be produced from the neutron activation of natural bromine.^[21] The most stable bromine radioisotope is ⁷⁷Br (t_1/2 = 57.04 h). The primary decay mode of isotopes lighter than ⁷⁹Br is electron capture to isotopes of selenium; that of isotopes heavier than ⁸¹Br is beta decay to isotopes of krypton; and ⁸⁰Br may decay by either mode to stable ⁸⁰Se or ⁸⁰Kr.^[27]

Chemistry and compounds[edit]

Halogen bond energies (kJ/mol)^[25]

X	XX	HX	BX3	AlX3	CX4
F	159	574	645	582	456
Cl	243	428	444	427	327
Br	193	363	368	360	272
I	151	294	272	285	239

Bromine is intermediate in reactivity between chlorine and iodine, and is one of the most reactive elements. Bond energies to bromine tend to be lower than those to chlorine but higher than those to iodine, and bromine is a weaker oxidising agent than chlorine but a stronger one than iodine. This can be seen from the standard electrode potentials of the X₂/X⁻ couples (F, +2.866 V; Cl, +1.395 V; Br, +1.087 V; I, +0.615 V; At, approximately +0.3 V). Bromination often leads to higher oxidation states than iodination but lower or equal oxidation states to chlorination. Bromine tends to react with compounds including M–M, M–H, or M–C bonds to form M–Br bonds.^[25]

Hydrogen bromide[edit]

The simplest compound of bromine is hydrogen bromide, HBr. It is mainly used in the production of inorganic bromides and alkyl bromides, and as a catalyst for many reactions in organic chemistry. Industrially, it is mainly produced by the reaction of hydrogen gas with bromine gas at 200–400 °C with a platinum catalyst. However, reduction of bromine with red phosphorus is a more practical way to produce hydrogen bromide in the laboratory:^[28]

2 P + 6 H₂O + 3 Br₂ → 6 HBr + 2 H₃PO₃

H₃PO₃ + H₂O + Br₂ → 2 HBr + H₃PO₄

At room temperature, hydrogen bromide is a colourless gas, like all the hydrogen halides apart from hydrogen fluoride, since hydrogen cannot form strong hydrogen bonds to the large and only mildly electronegative bromine atom; however, weak hydrogen bonding is present in solid crystalline hydrogen bromide at low temperatures, similar to the hydrogen fluoride structure, before disorder begins to prevail as the temperature is raised.^[28] Aqueous hydrogen bromide is known as hydrobromic acid, which is a strong acid (pK_a = −9) because the hydrogen bonds to bromine are too weak to inhibit dissociation. The HBr/H₂O system also involves many hydrates HBr·nH₂O for n = 1, 2, 3, 4, and 6, which are essentially salts of bromine anions and hydronium cations. Hydrobromic acid forms an azeotrope with boiling point 124.3 °C at 47.63 g HBr per 100 g solution; thus hydrobromic acid cannot be concentrated beyond this point by distillation.^[29]

Unlike hydrogen fluoride, anhydrous liquid hydrogen bromide is difficult to work with as a solvent, because its boiling point is low, it has a small liquid range, its dielectric constant is low and it does not dissociate appreciably into H₂Br⁺ and HBr⁻
₂ ions – the latter, in any case, are much less stable than the bifluoride ions (HF⁻
₂) due to the very weak hydrogen bonding between hydrogen and bromine, though its salts with very large and weakly polarising cations such as Cs⁺ and NR⁺
₄ (R = Me, Et, Buⁿ) may still be isolated. Anhydrous hydrogen bromide is a poor solvent, only able to dissolve small molecular compounds such as nitrosyl chloride and phenol, or salts with very low lattice energies such as tetraalkylammonium halides.^[29]

Other binary bromides[edit]

Nearly all elements in the periodic table form binary bromides. The exceptions are decidedly in the minority and stem in each case from one of three causes: extreme inertness and reluctance to participate in chemical reactions (the noble gases, with the exception of xenon in the very unstable XeBr₂); extreme nuclear instability hampering chemical investigation before decay and transmutation (many of the heaviest elements beyond bismuth); and having an electronegativity higher than bromine’s (oxygen, nitrogen, fluorine, and chlorine), so that the resultant binary compounds are formally not bromides but rather oxides, nitrides, fluorides, or chlorides of bromine. (Nonetheless, nitrogen tribromide is named as a bromide as it is analogous to the other nitrogen trihalides.)^[30]

Bromination of metals with Br₂ tends to yield lower oxidation states than chlorination with Cl₂ when a variety of oxidation states is available. Bromides can be made by reaction of an element or its oxide, hydroxide, or carbonate with hydrobromic acid, and then dehydrated by mildly high temperatures combined with either low pressure or anhydrous hydrogen bromide gas. These methods work best when the bromide product is stable to hydrolysis; otherwise, the possibilities include high-temperature oxidative bromination of the element with bromine or hydrogen bromide, high-temperature bromination of a metal oxide or other halide by bromine, a volatile metal bromide, carbon tetrabromide, or an organic bromide. For example, niobium(V) oxide reacts with carbon tetrabromide at 370 °C to form niobium(V) bromide.^[30] Another method is halogen exchange in the presence of excess «halogenating reagent», for example:^[30]

FeCl₃ + BBr₃ (excess) → FeBr₃ + BCl₃

When a lower bromide is wanted, either a higher halide may be reduced using hydrogen or a metal as a reducing agent, or thermal decomposition or disproportionation may be used, as follows:^[30]

3 WBr₅ + Al thermal gradient→475 °C → 240 °C 3 WBr₄ + AlBr₃

EuBr₃ + 1/2 H₂ → EuBr₂ + HBr

2 TaBr₄ 500 °C→  TaBr₃ + TaBr₅

Most metal bromides with the metal in low oxidation states (+1 to +3) are ionic. Nonmetals tend to form covalent molecular bromides, as do metals in high oxidation states from +3 and above. Both ionic and covalent bromides are known for metals in oxidation state +3 (e.g. scandium bromide is mostly ionic, but aluminium bromide is not). Silver bromide is very insoluble in water and is thus often used as a qualitative test for bromine.^[30]

Bromine halides[edit]

The halogens form many binary, diamagnetic interhalogen compounds with stoichiometries XY, XY₃, XY₅, and XY₇ (where X is heavier than Y), and bromine is no exception. Bromine forms a monofluoride and monochloride, as well as a trifluoride and pentafluoride. Some cationic and anionic derivatives are also characterised, such as BrF⁻
₂, BrCl⁻
₂, BrF⁺
₂, BrF⁺
₄, and BrF⁺
₆. Apart from these, some pseudohalides are also known, such as cyanogen bromide (BrCN), bromine thiocyanate (BrSCN), and bromine azide (BrN₃).^[31]

The pale-brown bromine monofluoride (BrF) is unstable at room temperature, disproportionating quickly and irreversibly into bromine, bromine trifluoride, and bromine pentafluoride. It thus cannot be obtained pure. It may be synthesised by the direct reaction of the elements, or by the comproportionation of bromine and bromine trifluoride at high temperatures.^[31] Bromine monochloride (BrCl), a red-brown gas, quite readily dissociates reversibly into bromine and chlorine at room temperature and thus also cannot be obtained pure, though it can be made by the reversible direct reaction of its elements in the gas phase or in carbon tetrachloride.^[30] Bromine monofluoride in ethanol readily leads to the monobromination of the aromatic compounds PhX (para-bromination occurs for X = Me, Bu^t, OMe, Br; meta-bromination occurs for the deactivating X = –CO₂Et, –CHO, –NO₂); this is due to heterolytic fission of the Br–F bond, leading to rapid electrophilic bromination by Br⁺.^[30]

At room temperature, bromine trifluoride (BrF₃) is a straw-coloured liquid. It may be formed by directly fluorinating bromine at room temperature and is purified through distillation. It reacts violently with water and explodes on contact with flammable materials, but is a less powerful fluorinating reagent than chlorine trifluoride. It reacts vigorously with boron, carbon, silicon, arsenic, antimony, iodine, and sulfur to give fluorides, and will also convert most metals and many metal compounds to fluorides; as such, it is used to oxidise uranium to uranium hexafluoride in the nuclear power industry. Refractory oxides tend to be only partially fluorinated, but here the derivatives KBrF₄ and BrF₂SbF₆ remain reactive. Bromine trifluoride is a useful nonaqueous ionising solvent, since it readily dissociates to form BrF⁺
₂ and BrF⁻
₄ and thus conducts electricity.^[32]

Bromine pentafluoride (BrF₅) was first synthesised in 1930. It is produced on a large scale by direct reaction of bromine with excess fluorine at temperatures higher than 150 °C, and on a small scale by the fluorination of potassium bromide at 25 °C. It also reacts violently with water and is a very strong fluorinating agent, although chlorine trifluoride is still stronger.^[33]

Polybromine compounds[edit]

Although dibromine is a strong oxidising agent with a high first ionisation energy, very strong oxidisers such as peroxydisulfuryl fluoride (S₂O₆F₂) can oxidise it to form the cherry-red Br⁺
₂ cation. A few other bromine cations are known, namely the brown Br⁺
₃ and dark brown Br⁺
₅.^[34] The tribromide anion, Br⁻
₃, has also been characterised; it is analogous to triiodide.^[31]

Bromine oxides and oxoacids[edit]

Standard reduction potentials for aqueous Br species^[35]

E°(couple)	a(H+) = 1 (acid)	E°(couple)	a(OH−) = 1 (base)
Br2/Br−	+1.052	Br2/Br−	+1.065
HOBr/Br−	+1.341	BrO−/Br−	+0.760
BrO− 3/Br−	+1.399	BrO− 3/Br−	+0.584
HOBr/Br2	+1.604	BrO−/Br2	+0.455
BrO− 3/Br2	+1.478	BrO− 3/Br2	+0.485
BrO− 3/HOBr	+1.447	BrO− 3/BrO−	+0.492
BrO− 4/BrO− 3	+1.853	BrO− 4/BrO− 3	+1.025

Bromine oxides are not as well-characterised as chlorine oxides or iodine oxides, as they are all fairly unstable: it was once thought that they could not exist at all. Dibromine monoxide is a dark-brown solid which, while reasonably stable at −60 °C, decomposes at its melting point of −17.5 °C; it is useful in bromination reactions^[36] and may be made from the low-temperature decomposition of bromine dioxide in a vacuum. It oxidises iodine to iodine pentoxide and benzene to 1,4-benzoquinone; in alkaline solutions, it gives the hypobromite anion.^[37]

So-called «bromine dioxide», a pale yellow crystalline solid, may be better formulated as bromine perbromate, BrOBrO₃. It is thermally unstable above −40 °C, violently decomposing to its elements at 0 °C. Dibromine trioxide, syn-BrOBrO₂, is also known; it is the anhydride of hypobromous acid and bromic acid. It is an orange crystalline solid which decomposes above −40 °C; if heated too rapidly, it explodes around 0 °C. A few other unstable radical oxides are also known, as are some poorly characterised oxides, such as dibromine pentoxide, tribromine octoxide, and bromine trioxide.^[37]

The four oxoacids, hypobromous acid (HOBr), bromous acid (HOBrO), bromic acid (HOBrO₂), and perbromic acid (HOBrO₃), are better studied due to their greater stability, though they are only so in aqueous solution. When bromine dissolves in aqueous solution, the following reactions occur:^[35]

Br2 + H2O	⇌ HOBr + H+ + Br−	Kac = 7.2 × 10−9 mol2 l−2
Br2 + 2 OH−	⇌ OBr− + H2O + Br−	Kalk = 2 × 108 mol−1 l

Hypobromous acid is unstable to disproportionation. The hypobromite ions thus formed disproportionate readily to give bromide and bromate:^[35]

3 BrO− ⇌ 2 Br− + BrO− 3

K = 1015

Bromous acids and bromites are very unstable, although the strontium and barium bromites are known.^[38] More important are the bromates, which are prepared on a small scale by oxidation of bromide by aqueous hypochlorite, and are strong oxidising agents. Unlike chlorates, which very slowly disproportionate to chloride and perchlorate, the bromate anion is stable to disproportionation in both acidic and aqueous solutions. Bromic acid is a strong acid. Bromides and bromates may comproportionate to bromine as follows:^[38]

BrO⁻
₃ + 5 Br⁻ + 6 H⁺ → 3 Br₂ + 3 H₂O

There were many failed attempts to obtain perbromates and perbromic acid, leading to some rationalisations as to why they should not exist, until 1968 when the anion was first synthesised from the radioactive beta decay of unstable ⁸³
SeO²⁻
₄. Today, perbromates are produced by the oxidation of alkaline bromate solutions by fluorine gas. Excess bromate and fluoride are precipitated as silver bromate and calcium fluoride, and the perbromic acid solution may be purified. The perbromate ion is fairly inert at room temperature but is thermodynamically extremely oxidising, with extremely strong oxidising agents needed to produce it, such as fluorine or xenon difluoride. The Br–O bond in BrO⁻
₄ is fairly weak, which corresponds to the general reluctance of the 4p elements arsenic, selenium, and bromine to attain their group oxidation state, as they come after the scandide contraction characterised by the poor shielding afforded by the radial-nodeless 3d orbitals.^[39]

Organobromine compounds[edit]

Like the other carbon–halogen bonds, the C–Br bond is a common functional group that forms part of core organic chemistry. Formally, compounds with this functional group may be considered organic derivatives of the bromide anion. Due to the difference of electronegativity between bromine (2.96) and carbon (2.55), the carbon atom in a C–Br bond is electron-deficient and thus electrophilic. The reactivity of organobromine compounds resembles but is intermediate between the reactivity of organochlorine and organoiodine compounds. For many applications, organobromides represent a compromise of reactivity and cost.^[40]

Organobromides are typically produced by additive or substitutive bromination of other organic precursors. Bromine itself can be used, but due to its toxicity and volatility, safer brominating reagents are normally used, such as N-bromosuccinimide. The principal reactions for organobromides include dehydrobromination, Grignard reactions, reductive coupling, and nucleophilic substitution.^[40]

Organobromides are the most common organohalides in nature, even though the concentration of bromide is only 0.3% of that for chloride in sea water, because of the easy oxidation of bromide to the equivalent of Br⁺, a potent electrophile. The enzyme bromoperoxidase catalyzes this reaction.^[41] The oceans are estimated to release 1–2 million tons of bromoform and 56,000 tons of bromomethane annually.^[42]

An old qualitative test for the presence of the alkene functional group is that alkenes turn brown aqueous bromine solutions colourless, forming a bromohydrin with some of the dibromoalkane also produced. The reaction passes through a short-lived strongly electrophilic bromonium intermediate. This is an example of a halogen addition reaction.^[43]

Occurrence and production[edit]

Bromine is significantly less abundant in the crust than fluorine or chlorine, comprising only 2.5 parts per million of the Earth’s crustal rocks, and then only as bromide salts. It is the forty-sixth most abundant element in Earth’s crust. It is significantly more abundant in the oceans, resulting from long-term leaching. There, it makes up 65 parts per million, corresponding to a ratio of about one bromine atom for every 660 chlorine atoms. Salt lakes and brine wells may have higher bromine concentrations: for example, the Dead Sea contains 0.4% bromide ions.^[44] It is from these sources that bromine extraction is mostly economically feasible.^[45][46][47]

The main sources of bromine are in the United States and Israel.^{[citation needed]} The element is liberated by halogen exchange, using chlorine gas to oxidise Br⁻ to Br₂. This is then removed with a blast of steam or air, and is then condensed and purified.^[48] Today, bromine is transported in large-capacity metal drums or lead-lined tanks that can hold hundreds of kilograms or even tonnes of bromine. The bromine industry is about one-hundredth the size of the chlorine industry. Laboratory production is unnecessary because bromine is commercially available and has a long shelf life.^[49]

Applications[edit]

A wide variety of organobromine compounds are used in industry. Some are prepared from bromine and others are prepared from hydrogen bromide, which is obtained by burning hydrogen in bromine.^[50]

Flame retardants[edit]

Brominated flame retardants represent a commodity of growing importance, and make up the largest commercial use of bromine. When the brominated material burns, the flame retardant produces hydrobromic acid which interferes in the radical chain reaction of the oxidation reaction of the fire. The mechanism is that the highly reactive hydrogen radicals, oxygen radicals, and hydroxy radicals react with hydrobromic acid to form less reactive bromine radicals (i.e., free bromine atoms). Bromine atoms may also react directly with other radicals to help terminate the free radical chain-reactions that characterise combustion.^[51][52]

To make brominated polymers and plastics, bromine-containing compounds can be incorporated into the polymer during polymerisation. One method is to include a relatively small amount of brominated monomer during the polymerisation process. For example, vinyl bromide can be used in the production of polyethylene, polyvinyl chloride or polypropylene. Specific highly brominated molecules can also be added that participate in the polymerisation process For example, tetrabromobisphenol A can be added to polyesters or epoxy resins, where it becomes part of the polymer. Epoxies used in printed circuit boards are normally made from such flame retardant resins, indicated by the FR in the abbreviation of the products (FR-4 and FR-2). In some cases, the bromine-containing compound may be added after polymerisation. For example, decabromodiphenyl ether can be added to the final polymers.^[53]

A number of gaseous or highly volatile brominated halomethane compounds are non-toxic and make superior fire suppressant agents by this same mechanism, and are particularly effective in enclosed spaces such as submarines, airplanes, and spacecraft. However, they are expensive and their production and use has been greatly curtailed due to their effect as ozone-depleting agents. They are no longer used in routine fire extinguishers, but retain niche uses in aerospace and military automatic fire suppression applications. They include bromochloromethane (Halon 1011, CH₂BrCl), bromochlorodifluoromethane (Halon 1211, CBrClF₂), and bromotrifluoromethane (Halon 1301, CBrF₃).^[54]

Other uses[edit]

Silver bromide is used, either alone or in combination with silver chloride and silver iodide, as the light sensitive constituent of photographic emulsions.^[49]

Ethylene bromide was an additive in gasolines containing lead anti-engine knocking agents. It scavenges lead by forming volatile lead bromide, which is exhausted from the engine. This application accounted for 77% of the bromine use in 1966 in the US. This application has declined since the 1970s due to environmental regulations (see below).^[55]

Brominated vegetable oil (BVO), a complex mixture of plant-derived triglycerides that have been reacted to contain atoms of the element bromine bonded to the molecules, is used primarily to help emulsify citrus-flavored soft drinks, preventing them from separating during distribution.

Poisonous bromomethane was widely used as pesticide to fumigate soil and to fumigate housing, by the tenting method. Ethylene bromide was similarly used.^[56] These volatile organobromine compounds are all now regulated as ozone depletion agents. The Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer scheduled the phase out for the ozone depleting chemical by 2005, and organobromide pesticides are no longer used (in housing fumigation they have been replaced by such compounds as sulfuryl fluoride, which contain neither the chlorine or bromine organics which harm ozone). Before the Montreal protocol in 1991 (for example) an estimated 35,000 tonnes of the chemical were used to control nematodes, fungi, weeds and other soil-borne diseases.^[57][58]

In pharmacology, inorganic bromide compounds, especially potassium bromide, were frequently used as general sedatives in the 19th and early 20th century. Bromides in the form of simple salts are still used as anticonvulsants in both veterinary and human medicine, although the latter use varies from country to country. For example, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) does not approve bromide for the treatment of any disease, and it was removed from over-the-counter sedative products like Bromo-Seltzer, in 1975.^[59] Commercially available organobromine pharmaceuticals include the vasodilator nicergoline, the sedative brotizolam, the anticancer agent pipobroman, and the antiseptic merbromin. Otherwise, organobromine compounds are rarely pharmaceutically useful, in contrast to the situation for organofluorine compounds. Several drugs are produced as the bromide (or equivalents, hydrobromide) salts, but in such cases bromide serves as an innocuous counterion of no biological significance.^[40]

Other uses of organobromine compounds include high-density drilling fluids, dyes (such as Tyrian purple and the indicator bromothymol blue), and pharmaceuticals. Bromine itself, as well as some of its compounds, are used in water treatment, and is the precursor of a variety of inorganic compounds with an enormous number of applications (e.g. silver bromide for photography).^[49] Zinc–bromine batteries are hybrid flow batteries used for stationary electrical power backup and storage; from household scale to industrial scale.

Bromine is used in cooling towers (in place of chlorine) for controlling bacteria, algae, fungi, and zebra mussels.^[60]

Because it has similar antiseptic qualities to chlorine, bromine can be used in the same manner as chlorine as a disinfectant or antimicrobial in applications such as swimming pools. However, bromine is usually not used outside for these applications due to it being relatively more expensive than chlorine and the absence of a stabilizer to protect it from the sun. For indoor pools, it can be a good option as it is effective at a wider pH range. It is also more stable in a heated pool or hot tub.

Biological role and toxicity[edit]

Bromine

Hazards
GHS labelling:[61]
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H314, H330, H400
Precautionary statements	P260, P273, P280, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338
NFPA 704 (fire diamond)	[62] 3 0 0

A 2014 study suggests that bromine (in the form of bromide ion) is a necessary cofactor in the biosynthesis of collagen IV, making the element essential to basement membrane architecture and tissue development in animals.^[63] Nevertheless, no clear deprivation symptoms or syndromes have been documented.^[64] In other biological functions, bromine may be non-essential but still beneficial when it takes the place of chlorine. For example, in the presence of hydrogen peroxide, H₂O₂, formed by the eosinophil, and either chloride or bromide ions, eosinophil peroxidase provides a potent mechanism by which eosinophils kill multicellular parasites (such as the nematode worms involved in filariasis) and some bacteria (such as tuberculosis bacteria). Eosinophil peroxidase is a haloperoxidase that preferentially uses bromide over chloride for this purpose, generating hypobromite (hypobromous acid), although the use of chloride is possible.^[65]

α-Haloesters are generally thought of as highly reactive and consequently toxic intermediates in organic synthesis. Nevertheless, mammals, including humans, cats, and rats, appear to biosynthesize traces of an α-bromoester, 2-octyl 4-bromo-3-oxobutanoate, which is found in their cerebrospinal fluid and appears to play a yet unclarified role in inducing REM sleep.^[42] Neutrophil myeloperoxidase can use H₂O₂ and Br⁻ to brominate deoxycytidine, which could result in DNA mutations.^[66] Marine organisms are the main source of organobromine compounds, and it is in these organisms that bromine is more firmly shown to be essential. More than 1600 such organobromine compounds were identified by 1999. The most abundant is methyl bromide (CH₃Br), of which an estimated 56,000 tonnes is produced by marine algae each year.^[42] The essential oil of the Hawaiian alga Asparagopsis taxiformis consists of 80% bromoform.^[67] Most of such organobromine compounds in the sea are made by the action of a unique algal enzyme, vanadium bromoperoxidase.^[68]

The bromide anion is not very toxic: a normal daily intake is 2 to 8 milligrams.^[64] However, high levels of bromide chronically impair the membrane of neurons, which progressively impairs neuronal transmission, leading to toxicity, known as bromism. Bromide has an elimination half-life of 9 to 12 days, which can lead to excessive accumulation. Doses of 0.5 to 1 gram per day of bromide can lead to bromism. Historically, the therapeutic dose of bromide is about 3 to 5 grams of bromide, thus explaining why chronic toxicity (bromism) was once so common. While significant and sometimes serious disturbances occur to neurologic, psychiatric, dermatological, and gastrointestinal functions, death from bromism is rare.^[69] Bromism is caused by a neurotoxic effect on the brain which results in somnolence, psychosis, seizures and delirium.^[70]

Elemental bromine is toxic and causes chemical burns on human flesh. Inhaling bromine gas results in similar irritation of the respiratory tract, causing coughing, choking, shortness of breath, and death if inhaled in large enough amounts. Chronic exposure may lead to frequent bronchial infections and a general deterioration of health. As a strong oxidising agent, bromine is incompatible with most organic and inorganic compounds.^[71] Caution is required when transporting bromine; it is commonly carried in steel tanks lined with lead, supported by strong metal frames.^[49] The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) of the United States has set a permissible exposure limit (PEL) for bromine at a time-weighted average (TWA) of 0.1 ppm. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of TWA 0.1 ppm and a short-term limit of 0.3 ppm. The exposure to bromine immediately dangerous to life and health (IDLH) is 3 ppm.^[72] Bromine is classified as an extremely hazardous substance in the United States as defined in Section 302 of the U.S. Emergency Planning and Community Right-to-Know Act (42 U.S.C. 11002), and is subject to strict reporting requirements by facilities which produce, store, or use it in significant quantities.^[73]

Citations[edit]

General and cited references[edit]

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.

Bromine, ₃₅Br

Liquid and gas bromine inside transparent cube
Bromine
Pronunciation	​(BROH-meen, -⁠min, -⁠myne)
Appearance	reddish-brown
Standard atomic weight Ar°(Br)	[79.901, 79.907] 79.904±0.003 (abridged)[1]
Bromine in the periodic table
Hydrogen Helium Lithium Beryllium Boron Carbon Nitrogen Oxygen Fluorine Neon Sodium Magnesium Aluminium Silicon Phosphorus Sulfur Chlorine Argon Potassium Calcium Scandium Titanium Vanadium Chromium Manganese Iron Cobalt Nickel Copper Zinc Gallium Germanium Arsenic Selenium Bromine Krypton Rubidium Strontium Yttrium Zirconium Niobium Molybdenum Technetium Ruthenium Rhodium Palladium Silver Cadmium Indium Tin Antimony Tellurium Iodine Xenon Caesium Barium Lanthanum Cerium Praseodymium Neodymium Promethium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Thulium Ytterbium Lutetium Hafnium Tantalum Tungsten Rhenium Osmium Iridium Platinum Gold Mercury (element) Thallium Lead Bismuth Polonium Astatine Radon Francium Radium Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Americium Curium Berkelium Californium Einsteinium Fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium Flerovium Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson Cl ↑ Br ↓  I  selenium ← bromine → krypton
Atomic number (Z)	35
Group	group 17 (halogens)
Period	period 4
Block	p-block
Electron configuration	[Ar] 3d10 4s2 4p5
Electrons per shell	2, 8, 18, 7
Physical properties
Phase at STP	liquid
Melting point	(Br2) 265.8 K ​(−7.2 °C, ​19 °F)
Boiling point	(Br2) 332.0 K ​(58.8 °C, ​137.8 °F)
Density (near r.t.)	Br2, liquid: 3.1028 g/cm3
Triple point	265.90 K, ​5.8 kPa[2]
Critical point	588 K, 10.34 MPa[2]
Heat of fusion	(Br2) 10.571 kJ/mol
Heat of vaporisation	(Br2) 29.96 kJ/mol
Molar heat capacity	(Br2) 75.69 J/(mol·K)
Vapour pressure P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k at T (K) 185 201 220 244 276 332
Atomic properties
Oxidation states	−1, +1, 2,[3] +3, +4, +5, +7 (a strongly acidic oxide)
Electronegativity	Pauling scale: 2.96
Ionisation energies	1st: 1139.9 kJ/mol 2nd: 2103 kJ/mol 3rd: 3470 kJ/mol
Atomic radius	empirical: 120 pm
Covalent radius	120±3 pm
Van der Waals radius	185 pm
Spectral lines of bromine
Other properties
Natural occurrence	primordial
Crystal structure	​orthorhombic
Speed of sound	206 m/s (at 20 °C)
Thermal conductivity	0.122 W/(m⋅K)
Electrical resistivity	7.8×1010 Ω⋅m (at 20 °C)
Magnetic ordering	diamagnetic[4]
Molar magnetic susceptibility	−56.4×10−6 cm3/mol[5]
CAS Number	7726-95-6
History
Discovery and first isolation	Antoine Jérôme Balard and Carl Jacob Löwig (1825)
Main isotopes of bromine v e
Iso­tope Decay abun­dance half-life (t1/2) mode pro­duct 79Br 51% stable 81Br 49% stable
Category: Bromine view talk edit | references

Bromine is a chemical element with the symbol Br and atomic number 35. It is the third-lightest element in group 17 of the periodic table (halogens) and is a volatile red-brown liquid at room temperature that evaporates readily to form a similarly coloured vapour. Its properties are intermediate between those of chlorine and iodine. Isolated independently by two chemists, Carl Jacob Löwig (in 1825) and Antoine Jérôme Balard (in 1826), its name was derived from the Ancient Greek βρῶμος (bromos) meaning «stench», referring to its sharp and pungent smell.

Elemental bromine is very reactive and thus does not occur as a native element in nature but it occurs in colourless soluble crystalline mineral halide salts, analogous to table salt. In fact, bromine and all the halogens are so reactive that they form bonds in pairs—never in single atoms. While it is rather rare in the Earth’s crust, the high solubility of the bromide ion (Br⁻) has caused its accumulation in the oceans. Commercially the element is easily extracted from brine evaporation ponds, mostly in the United States and Israel. The mass of bromine in the oceans is about one three-hundredth that of chlorine.

At standard conditions for temperature and pressure it is a liquid; the only other element that is liquid under these conditions is mercury. At high temperatures, organobromine compounds readily dissociate to yield free bromine atoms, a process that stops free radical chemical chain reactions. This effect makes organobromine compounds useful as fire retardants, and more than half the bromine produced worldwide each year is put to this purpose. The same property causes ultraviolet sunlight to dissociate volatile organobromine compounds in the atmosphere to yield free bromine atoms, causing ozone depletion. As a result, many organobromine compounds—such as the pesticide methyl bromide—are no longer used. Bromine compounds are still used in well drilling fluids, in photographic film, and as an intermediate in the manufacture of organic chemicals.

Large amounts of bromide salts are toxic from the action of soluble bromide ions, causing bromism. However, a clear biological role for bromide ions and hypobromous acid has recently been elucidated, and it now appears that bromine is an essential trace element in humans. The role of biological organobromine compounds in sea life such as algae has been known for much longer. As a pharmaceutical, the simple bromide ion (Br⁻) has inhibitory effects on the central nervous system, and bromide salts were once a major medical sedative, before replacement by shorter-acting drugs. They retain niche uses as antiepileptics.

History[edit]

Bromine was discovered independently by two chemists, Carl Jacob Löwig^[6] and Antoine Balard,^[7][8] in 1825 and 1826, respectively.^[9]

Löwig isolated bromine from a mineral water spring from his hometown Bad Kreuznach in 1825. Löwig used a solution of the mineral salt saturated with chlorine and extracted the bromine with diethyl ether. After evaporation of the ether, a brown liquid remained. With this liquid as a sample of his work he applied for a position in the laboratory of Leopold Gmelin in Heidelberg. The publication of the results was delayed and Balard published his results first.^[10]

Balard found bromine chemicals in the ash of seaweed from the salt marshes of Montpellier. The seaweed was used to produce iodine, but also contained bromine. Balard distilled the bromine from a solution of seaweed ash saturated with chlorine. The properties of the resulting substance were intermediate between those of chlorine and iodine; thus he tried to prove that the substance was iodine monochloride (ICl), but after failing to do so he was sure that he had found a new element and named it muride, derived from the Latin word muria («brine»).^[8][11][12]

After the French chemists Louis Nicolas Vauquelin, Louis Jacques Thénard, and Joseph-Louis Gay-Lussac approved the experiments of the young pharmacist Balard, the results were presented at a lecture of the Académie des Sciences and published in Annales de Chimie et Physique.^[7] In his publication, Balard stated that he changed the name from muride to brôme on the proposal of M. Anglada. The name brôme (bromine) derives from the Greek βρῶμος (brômos, «stench»).^{[7][13][11][14]} Other sources claim that the French chemist and physicist Joseph-Louis Gay-Lussac suggested the name brôme for the characteristic smell of the vapors.^[15][16] Bromine was not produced in large quantities until 1858, when the discovery of salt deposits in Stassfurt enabled its production as a by-product of potash.^[17]

Apart from some minor medical applications, the first commercial use was the daguerreotype. In 1840, bromine was discovered to have some advantages over the previously used iodine vapor to create the light sensitive silver halide layer in daguerreotypy.^[18]

Potassium bromide and sodium bromide were used as anticonvulsants and sedatives in the late 19th and early 20th centuries, but were gradually superseded by chloral hydrate and then by the barbiturates.^[19] In the early years of the First World War, bromine compounds such as xylyl bromide were used as poison gas.^[20]

Properties[edit]

Bromine is the third halogen, being a nonmetal in group 17 of the periodic table. Its properties are thus similar to those of fluorine, chlorine, and iodine, and tend to be intermediate between those of the two neighbouring halogens, chlorine, and iodine. Bromine has the electron configuration [Ar]4s²3d¹⁰4p⁵, with the seven electrons in the fourth and outermost shell acting as its valence electrons. Like all halogens, it is thus one electron short of a full octet, and is hence a strong oxidising agent, reacting with many elements in order to complete its outer shell.^[21] Corresponding to periodic trends, it is intermediate in electronegativity between chlorine and iodine (F: 3.98, Cl: 3.16, Br: 2.96, I: 2.66), and is less reactive than chlorine and more reactive than iodine. It is also a weaker oxidising agent than chlorine, but a stronger one than iodine. Conversely, the bromide ion is a weaker reducing agent than iodide, but a stronger one than chloride.^[21] These similarities led to chlorine, bromine, and iodine together being classified as one of the original triads of Johann Wolfgang Döbereiner, whose work foreshadowed the periodic law for chemical elements.^[22][23] It is intermediate in atomic radius between chlorine and iodine, and this leads to many of its atomic properties being similarly intermediate in value between chlorine and iodine, such as first ionisation energy, electron affinity, enthalpy of dissociation of the X₂ molecule (X = Cl, Br, I), ionic radius, and X–X bond length.^[21] The volatility of bromine accentuates its very penetrating, choking, and unpleasant odour.^[24]

All four stable halogens experience intermolecular van der Waals forces of attraction, and their strength increases together with the number of electrons among all homonuclear diatomic halogen molecules. Thus, the melting and boiling points of bromine are intermediate between those of chlorine and iodine. As a result of the increasing molecular weight of the halogens down the group, the density and heats of fusion and vaporisation of bromine are again intermediate between those of chlorine and iodine, although all their heats of vaporisation are fairly low (leading to high volatility) thanks to their diatomic molecular structure.^[21] The halogens darken in colour as the group is descended: fluorine is a very pale yellow gas, chlorine is greenish-yellow, and bromine is a reddish-brown volatile liquid that melts at −7.2 °C and boils at 58.8 °C. (Iodine is a shiny black solid.) This trend occurs because the wavelengths of visible light absorbed by the halogens increase down the group.^[21] Specifically, the colour of a halogen, such as bromine, results from the electron transition between the highest occupied antibonding π_g molecular orbital and the lowest vacant antibonding σ_u molecular orbital.^[25] The colour fades at low temperatures so that solid bromine at −195 °C is pale yellow.^[21]

Like solid chlorine and iodine, solid bromine crystallises in the orthorhombic crystal system, in a layered arrangement of Br₂ molecules. The Br–Br distance is 227 pm (close to the gaseous Br–Br distance of 228 pm) and the Br···Br distance between molecules is 331 pm within a layer and 399 pm between layers (compare the van der Waals radius of bromine, 195 pm). This structure means that bromine is a very poor conductor of electricity, with a conductivity of around 5 × 10⁻¹³ Ω⁻¹ cm⁻¹ just below the melting point, although this is higher than the essentially undetectable conductivity of chlorine.^[21]

At a pressure of 55 GPa (roughly 540,000 times atmospheric pressure) bromine undergoes an insulator-to-metal transition. At 75 GPa it changes to a face-centered orthorhombic structure. At 100 GPa it changes to a body centered orthorhombic monatomic form.^[26]

Isotopes[edit]

Bromine has two stable isotopes, ⁷⁹Br and ⁸¹Br. These are its only two natural isotopes, with ⁷⁹Br making up 51% of natural bromine and ⁸¹Br making up the remaining 49%. Both have nuclear spin 3/2− and thus may be used for nuclear magnetic resonance, although ⁸¹Br is more favourable. The relatively 1:1 distribution of the two isotopes in nature is helpful in identification of bromine containing compounds using mass spectroscopy. Other bromine isotopes are all radioactive, with half-lives too short to occur in nature. Of these, the most important are ⁸⁰Br (t_1/2 = 17.7 min), ^80mBr (t_1/2 = 4.421 h), and ⁸²Br (t_1/2 = 35.28 h), which may be produced from the neutron activation of natural bromine.^[21] The most stable bromine radioisotope is ⁷⁷Br (t_1/2 = 57.04 h). The primary decay mode of isotopes lighter than ⁷⁹Br is electron capture to isotopes of selenium; that of isotopes heavier than ⁸¹Br is beta decay to isotopes of krypton; and ⁸⁰Br may decay by either mode to stable ⁸⁰Se or ⁸⁰Kr.^[27]

Chemistry and compounds[edit]

Halogen bond energies (kJ/mol)^[25]

X	XX	HX	BX3	AlX3	CX4
F	159	574	645	582	456
Cl	243	428	444	427	327
Br	193	363	368	360	272
I	151	294	272	285	239

Bromine is intermediate in reactivity between chlorine and iodine, and is one of the most reactive elements. Bond energies to bromine tend to be lower than those to chlorine but higher than those to iodine, and bromine is a weaker oxidising agent than chlorine but a stronger one than iodine. This can be seen from the standard electrode potentials of the X₂/X⁻ couples (F, +2.866 V; Cl, +1.395 V; Br, +1.087 V; I, +0.615 V; At, approximately +0.3 V). Bromination often leads to higher oxidation states than iodination but lower or equal oxidation states to chlorination. Bromine tends to react with compounds including M–M, M–H, or M–C bonds to form M–Br bonds.^[25]

Hydrogen bromide[edit]

The simplest compound of bromine is hydrogen bromide, HBr. It is mainly used in the production of inorganic bromides and alkyl bromides, and as a catalyst for many reactions in organic chemistry. Industrially, it is mainly produced by the reaction of hydrogen gas with bromine gas at 200–400 °C with a platinum catalyst. However, reduction of bromine with red phosphorus is a more practical way to produce hydrogen bromide in the laboratory:^[28]

2 P + 6 H₂O + 3 Br₂ → 6 HBr + 2 H₃PO₃

H₃PO₃ + H₂O + Br₂ → 2 HBr + H₃PO₄

At room temperature, hydrogen bromide is a colourless gas, like all the hydrogen halides apart from hydrogen fluoride, since hydrogen cannot form strong hydrogen bonds to the large and only mildly electronegative bromine atom; however, weak hydrogen bonding is present in solid crystalline hydrogen bromide at low temperatures, similar to the hydrogen fluoride structure, before disorder begins to prevail as the temperature is raised.^[28] Aqueous hydrogen bromide is known as hydrobromic acid, which is a strong acid (pK_a = −9) because the hydrogen bonds to bromine are too weak to inhibit dissociation. The HBr/H₂O system also involves many hydrates HBr·nH₂O for n = 1, 2, 3, 4, and 6, which are essentially salts of bromine anions and hydronium cations. Hydrobromic acid forms an azeotrope with boiling point 124.3 °C at 47.63 g HBr per 100 g solution; thus hydrobromic acid cannot be concentrated beyond this point by distillation.^[29]

Unlike hydrogen fluoride, anhydrous liquid hydrogen bromide is difficult to work with as a solvent, because its boiling point is low, it has a small liquid range, its dielectric constant is low and it does not dissociate appreciably into H₂Br⁺ and HBr⁻
₂ ions – the latter, in any case, are much less stable than the bifluoride ions (HF⁻
₂) due to the very weak hydrogen bonding between hydrogen and bromine, though its salts with very large and weakly polarising cations such as Cs⁺ and NR⁺
₄ (R = Me, Et, Buⁿ) may still be isolated. Anhydrous hydrogen bromide is a poor solvent, only able to dissolve small molecular compounds such as nitrosyl chloride and phenol, or salts with very low lattice energies such as tetraalkylammonium halides.^[29]

Other binary bromides[edit]

Nearly all elements in the periodic table form binary bromides. The exceptions are decidedly in the minority and stem in each case from one of three causes: extreme inertness and reluctance to participate in chemical reactions (the noble gases, with the exception of xenon in the very unstable XeBr₂); extreme nuclear instability hampering chemical investigation before decay and transmutation (many of the heaviest elements beyond bismuth); and having an electronegativity higher than bromine’s (oxygen, nitrogen, fluorine, and chlorine), so that the resultant binary compounds are formally not bromides but rather oxides, nitrides, fluorides, or chlorides of bromine. (Nonetheless, nitrogen tribromide is named as a bromide as it is analogous to the other nitrogen trihalides.)^[30]

Bromination of metals with Br₂ tends to yield lower oxidation states than chlorination with Cl₂ when a variety of oxidation states is available. Bromides can be made by reaction of an element or its oxide, hydroxide, or carbonate with hydrobromic acid, and then dehydrated by mildly high temperatures combined with either low pressure or anhydrous hydrogen bromide gas. These methods work best when the bromide product is stable to hydrolysis; otherwise, the possibilities include high-temperature oxidative bromination of the element with bromine or hydrogen bromide, high-temperature bromination of a metal oxide or other halide by bromine, a volatile metal bromide, carbon tetrabromide, or an organic bromide. For example, niobium(V) oxide reacts with carbon tetrabromide at 370 °C to form niobium(V) bromide.^[30] Another method is halogen exchange in the presence of excess «halogenating reagent», for example:^[30]

FeCl₃ + BBr₃ (excess) → FeBr₃ + BCl₃

When a lower bromide is wanted, either a higher halide may be reduced using hydrogen or a metal as a reducing agent, or thermal decomposition or disproportionation may be used, as follows:^[30]

3 WBr₅ + Al thermal gradient→475 °C → 240 °C 3 WBr₄ + AlBr₃

EuBr₃ + 1/2 H₂ → EuBr₂ + HBr

2 TaBr₄ 500 °C→  TaBr₃ + TaBr₅

Most metal bromides with the metal in low oxidation states (+1 to +3) are ionic. Nonmetals tend to form covalent molecular bromides, as do metals in high oxidation states from +3 and above. Both ionic and covalent bromides are known for metals in oxidation state +3 (e.g. scandium bromide is mostly ionic, but aluminium bromide is not). Silver bromide is very insoluble in water and is thus often used as a qualitative test for bromine.^[30]

Bromine halides[edit]

The halogens form many binary, diamagnetic interhalogen compounds with stoichiometries XY, XY₃, XY₅, and XY₇ (where X is heavier than Y), and bromine is no exception. Bromine forms a monofluoride and monochloride, as well as a trifluoride and pentafluoride. Some cationic and anionic derivatives are also characterised, such as BrF⁻
₂, BrCl⁻
₂, BrF⁺
₂, BrF⁺
₄, and BrF⁺
₆. Apart from these, some pseudohalides are also known, such as cyanogen bromide (BrCN), bromine thiocyanate (BrSCN), and bromine azide (BrN₃).^[31]

The pale-brown bromine monofluoride (BrF) is unstable at room temperature, disproportionating quickly and irreversibly into bromine, bromine trifluoride, and bromine pentafluoride. It thus cannot be obtained pure. It may be synthesised by the direct reaction of the elements, or by the comproportionation of bromine and bromine trifluoride at high temperatures.^[31] Bromine monochloride (BrCl), a red-brown gas, quite readily dissociates reversibly into bromine and chlorine at room temperature and thus also cannot be obtained pure, though it can be made by the reversible direct reaction of its elements in the gas phase or in carbon tetrachloride.^[30] Bromine monofluoride in ethanol readily leads to the monobromination of the aromatic compounds PhX (para-bromination occurs for X = Me, Bu^t, OMe, Br; meta-bromination occurs for the deactivating X = –CO₂Et, –CHO, –NO₂); this is due to heterolytic fission of the Br–F bond, leading to rapid electrophilic bromination by Br⁺.^[30]

At room temperature, bromine trifluoride (BrF₃) is a straw-coloured liquid. It may be formed by directly fluorinating bromine at room temperature and is purified through distillation. It reacts violently with water and explodes on contact with flammable materials, but is a less powerful fluorinating reagent than chlorine trifluoride. It reacts vigorously with boron, carbon, silicon, arsenic, antimony, iodine, and sulfur to give fluorides, and will also convert most metals and many metal compounds to fluorides; as such, it is used to oxidise uranium to uranium hexafluoride in the nuclear power industry. Refractory oxides tend to be only partially fluorinated, but here the derivatives KBrF₄ and BrF₂SbF₆ remain reactive. Bromine trifluoride is a useful nonaqueous ionising solvent, since it readily dissociates to form BrF⁺
₂ and BrF⁻
₄ and thus conducts electricity.^[32]

Bromine pentafluoride (BrF₅) was first synthesised in 1930. It is produced on a large scale by direct reaction of bromine with excess fluorine at temperatures higher than 150 °C, and on a small scale by the fluorination of potassium bromide at 25 °C. It also reacts violently with water and is a very strong fluorinating agent, although chlorine trifluoride is still stronger.^[33]

Polybromine compounds[edit]

Although dibromine is a strong oxidising agent with a high first ionisation energy, very strong oxidisers such as peroxydisulfuryl fluoride (S₂O₆F₂) can oxidise it to form the cherry-red Br⁺
₂ cation. A few other bromine cations are known, namely the brown Br⁺
₃ and dark brown Br⁺
₅.^[34] The tribromide anion, Br⁻
₃, has also been characterised; it is analogous to triiodide.^[31]

Bromine oxides and oxoacids[edit]

Standard reduction potentials for aqueous Br species^[35]

E°(couple)	a(H+) = 1 (acid)	E°(couple)	a(OH−) = 1 (base)
Br2/Br−	+1.052	Br2/Br−	+1.065
HOBr/Br−	+1.341	BrO−/Br−	+0.760
BrO− 3/Br−	+1.399	BrO− 3/Br−	+0.584
HOBr/Br2	+1.604	BrO−/Br2	+0.455
BrO− 3/Br2	+1.478	BrO− 3/Br2	+0.485
BrO− 3/HOBr	+1.447	BrO− 3/BrO−	+0.492
BrO− 4/BrO− 3	+1.853	BrO− 4/BrO− 3	+1.025

Bromine oxides are not as well-characterised as chlorine oxides or iodine oxides, as they are all fairly unstable: it was once thought that they could not exist at all. Dibromine monoxide is a dark-brown solid which, while reasonably stable at −60 °C, decomposes at its melting point of −17.5 °C; it is useful in bromination reactions^[36] and may be made from the low-temperature decomposition of bromine dioxide in a vacuum. It oxidises iodine to iodine pentoxide and benzene to 1,4-benzoquinone; in alkaline solutions, it gives the hypobromite anion.^[37]

So-called «bromine dioxide», a pale yellow crystalline solid, may be better formulated as bromine perbromate, BrOBrO₃. It is thermally unstable above −40 °C, violently decomposing to its elements at 0 °C. Dibromine trioxide, syn-BrOBrO₂, is also known; it is the anhydride of hypobromous acid and bromic acid. It is an orange crystalline solid which decomposes above −40 °C; if heated too rapidly, it explodes around 0 °C. A few other unstable radical oxides are also known, as are some poorly characterised oxides, such as dibromine pentoxide, tribromine octoxide, and bromine trioxide.^[37]

The four oxoacids, hypobromous acid (HOBr), bromous acid (HOBrO), bromic acid (HOBrO₂), and perbromic acid (HOBrO₃), are better studied due to their greater stability, though they are only so in aqueous solution. When bromine dissolves in aqueous solution, the following reactions occur:^[35]

Br2 + H2O	⇌ HOBr + H+ + Br−	Kac = 7.2 × 10−9 mol2 l−2
Br2 + 2 OH−	⇌ OBr− + H2O + Br−	Kalk = 2 × 108 mol−1 l

Hypobromous acid is unstable to disproportionation. The hypobromite ions thus formed disproportionate readily to give bromide and bromate:^[35]

3 BrO− ⇌ 2 Br− + BrO− 3

K = 1015

Bromous acids and bromites are very unstable, although the strontium and barium bromites are known.^[38] More important are the bromates, which are prepared on a small scale by oxidation of bromide by aqueous hypochlorite, and are strong oxidising agents. Unlike chlorates, which very slowly disproportionate to chloride and perchlorate, the bromate anion is stable to disproportionation in both acidic and aqueous solutions. Bromic acid is a strong acid. Bromides and bromates may comproportionate to bromine as follows:^[38]

BrO⁻
₃ + 5 Br⁻ + 6 H⁺ → 3 Br₂ + 3 H₂O

There were many failed attempts to obtain perbromates and perbromic acid, leading to some rationalisations as to why they should not exist, until 1968 when the anion was first synthesised from the radioactive beta decay of unstable ⁸³
SeO²⁻
₄. Today, perbromates are produced by the oxidation of alkaline bromate solutions by fluorine gas. Excess bromate and fluoride are precipitated as silver bromate and calcium fluoride, and the perbromic acid solution may be purified. The perbromate ion is fairly inert at room temperature but is thermodynamically extremely oxidising, with extremely strong oxidising agents needed to produce it, such as fluorine or xenon difluoride. The Br–O bond in BrO⁻
₄ is fairly weak, which corresponds to the general reluctance of the 4p elements arsenic, selenium, and bromine to attain their group oxidation state, as they come after the scandide contraction characterised by the poor shielding afforded by the radial-nodeless 3d orbitals.^[39]

Organobromine compounds[edit]

Like the other carbon–halogen bonds, the C–Br bond is a common functional group that forms part of core organic chemistry. Formally, compounds with this functional group may be considered organic derivatives of the bromide anion. Due to the difference of electronegativity between bromine (2.96) and carbon (2.55), the carbon atom in a C–Br bond is electron-deficient and thus electrophilic. The reactivity of organobromine compounds resembles but is intermediate between the reactivity of organochlorine and organoiodine compounds. For many applications, organobromides represent a compromise of reactivity and cost.^[40]

Organobromides are typically produced by additive or substitutive bromination of other organic precursors. Bromine itself can be used, but due to its toxicity and volatility, safer brominating reagents are normally used, such as N-bromosuccinimide. The principal reactions for organobromides include dehydrobromination, Grignard reactions, reductive coupling, and nucleophilic substitution.^[40]

Organobromides are the most common organohalides in nature, even though the concentration of bromide is only 0.3% of that for chloride in sea water, because of the easy oxidation of bromide to the equivalent of Br⁺, a potent electrophile. The enzyme bromoperoxidase catalyzes this reaction.^[41] The oceans are estimated to release 1–2 million tons of bromoform and 56,000 tons of bromomethane annually.^[42]

An old qualitative test for the presence of the alkene functional group is that alkenes turn brown aqueous bromine solutions colourless, forming a bromohydrin with some of the dibromoalkane also produced. The reaction passes through a short-lived strongly electrophilic bromonium intermediate. This is an example of a halogen addition reaction.^[43]

Occurrence and production[edit]

Bromine is significantly less abundant in the crust than fluorine or chlorine, comprising only 2.5 parts per million of the Earth’s crustal rocks, and then only as bromide salts. It is the forty-sixth most abundant element in Earth’s crust. It is significantly more abundant in the oceans, resulting from long-term leaching. There, it makes up 65 parts per million, corresponding to a ratio of about one bromine atom for every 660 chlorine atoms. Salt lakes and brine wells may have higher bromine concentrations: for example, the Dead Sea contains 0.4% bromide ions.^[44] It is from these sources that bromine extraction is mostly economically feasible.^[45][46][47]

The main sources of bromine are in the United States and Israel.^{[citation needed]} The element is liberated by halogen exchange, using chlorine gas to oxidise Br⁻ to Br₂. This is then removed with a blast of steam or air, and is then condensed and purified.^[48] Today, bromine is transported in large-capacity metal drums or lead-lined tanks that can hold hundreds of kilograms or even tonnes of bromine. The bromine industry is about one-hundredth the size of the chlorine industry. Laboratory production is unnecessary because bromine is commercially available and has a long shelf life.^[49]

Applications[edit]

A wide variety of organobromine compounds are used in industry. Some are prepared from bromine and others are prepared from hydrogen bromide, which is obtained by burning hydrogen in bromine.^[50]

Flame retardants[edit]

Brominated flame retardants represent a commodity of growing importance, and make up the largest commercial use of bromine. When the brominated material burns, the flame retardant produces hydrobromic acid which interferes in the radical chain reaction of the oxidation reaction of the fire. The mechanism is that the highly reactive hydrogen radicals, oxygen radicals, and hydroxy radicals react with hydrobromic acid to form less reactive bromine radicals (i.e., free bromine atoms). Bromine atoms may also react directly with other radicals to help terminate the free radical chain-reactions that characterise combustion.^[51][52]

To make brominated polymers and plastics, bromine-containing compounds can be incorporated into the polymer during polymerisation. One method is to include a relatively small amount of brominated monomer during the polymerisation process. For example, vinyl bromide can be used in the production of polyethylene, polyvinyl chloride or polypropylene. Specific highly brominated molecules can also be added that participate in the polymerisation process For example, tetrabromobisphenol A can be added to polyesters or epoxy resins, where it becomes part of the polymer. Epoxies used in printed circuit boards are normally made from such flame retardant resins, indicated by the FR in the abbreviation of the products (FR-4 and FR-2). In some cases, the bromine-containing compound may be added after polymerisation. For example, decabromodiphenyl ether can be added to the final polymers.^[53]

A number of gaseous or highly volatile brominated halomethane compounds are non-toxic and make superior fire suppressant agents by this same mechanism, and are particularly effective in enclosed spaces such as submarines, airplanes, and spacecraft. However, they are expensive and their production and use has been greatly curtailed due to their effect as ozone-depleting agents. They are no longer used in routine fire extinguishers, but retain niche uses in aerospace and military automatic fire suppression applications. They include bromochloromethane (Halon 1011, CH₂BrCl), bromochlorodifluoromethane (Halon 1211, CBrClF₂), and bromotrifluoromethane (Halon 1301, CBrF₃).^[54]

Other uses[edit]

Silver bromide is used, either alone or in combination with silver chloride and silver iodide, as the light sensitive constituent of photographic emulsions.^[49]

Ethylene bromide was an additive in gasolines containing lead anti-engine knocking agents. It scavenges lead by forming volatile lead bromide, which is exhausted from the engine. This application accounted for 77% of the bromine use in 1966 in the US. This application has declined since the 1970s due to environmental regulations (see below).^[55]

Brominated vegetable oil (BVO), a complex mixture of plant-derived triglycerides that have been reacted to contain atoms of the element bromine bonded to the molecules, is used primarily to help emulsify citrus-flavored soft drinks, preventing them from separating during distribution.

Poisonous bromomethane was widely used as pesticide to fumigate soil and to fumigate housing, by the tenting method. Ethylene bromide was similarly used.^[56] These volatile organobromine compounds are all now regulated as ozone depletion agents. The Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer scheduled the phase out for the ozone depleting chemical by 2005, and organobromide pesticides are no longer used (in housing fumigation they have been replaced by such compounds as sulfuryl fluoride, which contain neither the chlorine or bromine organics which harm ozone). Before the Montreal protocol in 1991 (for example) an estimated 35,000 tonnes of the chemical were used to control nematodes, fungi, weeds and other soil-borne diseases.^[57][58]

In pharmacology, inorganic bromide compounds, especially potassium bromide, were frequently used as general sedatives in the 19th and early 20th century. Bromides in the form of simple salts are still used as anticonvulsants in both veterinary and human medicine, although the latter use varies from country to country. For example, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) does not approve bromide for the treatment of any disease, and it was removed from over-the-counter sedative products like Bromo-Seltzer, in 1975.^[59] Commercially available organobromine pharmaceuticals include the vasodilator nicergoline, the sedative brotizolam, the anticancer agent pipobroman, and the antiseptic merbromin. Otherwise, organobromine compounds are rarely pharmaceutically useful, in contrast to the situation for organofluorine compounds. Several drugs are produced as the bromide (or equivalents, hydrobromide) salts, but in such cases bromide serves as an innocuous counterion of no biological significance.^[40]

Other uses of organobromine compounds include high-density drilling fluids, dyes (such as Tyrian purple and the indicator bromothymol blue), and pharmaceuticals. Bromine itself, as well as some of its compounds, are used in water treatment, and is the precursor of a variety of inorganic compounds with an enormous number of applications (e.g. silver bromide for photography).^[49] Zinc–bromine batteries are hybrid flow batteries used for stationary electrical power backup and storage; from household scale to industrial scale.

Bromine is used in cooling towers (in place of chlorine) for controlling bacteria, algae, fungi, and zebra mussels.^[60]

Because it has similar antiseptic qualities to chlorine, bromine can be used in the same manner as chlorine as a disinfectant or antimicrobial in applications such as swimming pools. However, bromine is usually not used outside for these applications due to it being relatively more expensive than chlorine and the absence of a stabilizer to protect it from the sun. For indoor pools, it can be a good option as it is effective at a wider pH range. It is also more stable in a heated pool or hot tub.

Biological role and toxicity[edit]

Bromine

Hazards
GHS labelling:[61]
Pictograms
Signal word	Danger
Hazard statements	H314, H330, H400
Precautionary statements	P260, P273, P280, P303+P361+P353, P304+P340+P310, P305+P351+P338
NFPA 704 (fire diamond)	[62] 3 0 0

A 2014 study suggests that bromine (in the form of bromide ion) is a necessary cofactor in the biosynthesis of collagen IV, making the element essential to basement membrane architecture and tissue development in animals.^[63] Nevertheless, no clear deprivation symptoms or syndromes have been documented.^[64] In other biological functions, bromine may be non-essential but still beneficial when it takes the place of chlorine. For example, in the presence of hydrogen peroxide, H₂O₂, formed by the eosinophil, and either chloride or bromide ions, eosinophil peroxidase provides a potent mechanism by which eosinophils kill multicellular parasites (such as the nematode worms involved in filariasis) and some bacteria (such as tuberculosis bacteria). Eosinophil peroxidase is a haloperoxidase that preferentially uses bromide over chloride for this purpose, generating hypobromite (hypobromous acid), although the use of chloride is possible.^[65]

α-Haloesters are generally thought of as highly reactive and consequently toxic intermediates in organic synthesis. Nevertheless, mammals, including humans, cats, and rats, appear to biosynthesize traces of an α-bromoester, 2-octyl 4-bromo-3-oxobutanoate, which is found in their cerebrospinal fluid and appears to play a yet unclarified role in inducing REM sleep.^[42] Neutrophil myeloperoxidase can use H₂O₂ and Br⁻ to brominate deoxycytidine, which could result in DNA mutations.^[66] Marine organisms are the main source of organobromine compounds, and it is in these organisms that bromine is more firmly shown to be essential. More than 1600 such organobromine compounds were identified by 1999. The most abundant is methyl bromide (CH₃Br), of which an estimated 56,000 tonnes is produced by marine algae each year.^[42] The essential oil of the Hawaiian alga Asparagopsis taxiformis consists of 80% bromoform.^[67] Most of such organobromine compounds in the sea are made by the action of a unique algal enzyme, vanadium bromoperoxidase.^[68]

The bromide anion is not very toxic: a normal daily intake is 2 to 8 milligrams.^[64] However, high levels of bromide chronically impair the membrane of neurons, which progressively impairs neuronal transmission, leading to toxicity, known as bromism. Bromide has an elimination half-life of 9 to 12 days, which can lead to excessive accumulation. Doses of 0.5 to 1 gram per day of bromide can lead to bromism. Historically, the therapeutic dose of bromide is about 3 to 5 grams of bromide, thus explaining why chronic toxicity (bromism) was once so common. While significant and sometimes serious disturbances occur to neurologic, psychiatric, dermatological, and gastrointestinal functions, death from bromism is rare.^[69] Bromism is caused by a neurotoxic effect on the brain which results in somnolence, psychosis, seizures and delirium.^[70]

Elemental bromine is toxic and causes chemical burns on human flesh. Inhaling bromine gas results in similar irritation of the respiratory tract, causing coughing, choking, shortness of breath, and death if inhaled in large enough amounts. Chronic exposure may lead to frequent bronchial infections and a general deterioration of health. As a strong oxidising agent, bromine is incompatible with most organic and inorganic compounds.^[71] Caution is required when transporting bromine; it is commonly carried in steel tanks lined with lead, supported by strong metal frames.^[49] The Occupational Safety and Health Administration (OSHA) of the United States has set a permissible exposure limit (PEL) for bromine at a time-weighted average (TWA) of 0.1 ppm. The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) has set a recommended exposure limit (REL) of TWA 0.1 ppm and a short-term limit of 0.3 ppm. The exposure to bromine immediately dangerous to life and health (IDLH) is 3 ppm.^[72] Bromine is classified as an extremely hazardous substance in the United States as defined in Section 302 of the U.S. Emergency Planning and Community Right-to-Know Act (42 U.S.C. 11002), and is subject to strict reporting requirements by facilities which produce, store, or use it in significant quantities.^[73]

Citations[edit]

General and cited references[edit]

• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.

Бром
Красно-бурая жидкость с сильным неприятным «тяжёлым» запахом
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
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)
Плотность (при н. у.)	3,102 (25 °C) г/см³
Температура плавления	265,9 К (−7,25 °C)
Температура кипения	331,9 К (58,6 °C)
Уд. теплота плавления	(Br—Br) 10,57 кДж/моль
Уд. теплота испарения	(Br—Br) 29,56 кДж/моль
Молярная теплоёмкость	75,69 Дж/(K·моль)
Молярный объём	23,5 см³/моль
Структура решётки	орторомбическая
Параметры решётки	a = 6,67, b = 4,48, c = 8,72 Å
Теплопроводность	(300 K) 0,005 Вт/(м·К)
Номер CAS	7726-95-6

Бром (от др.-греч. βρῶμος — «вонючка», «вонючий») — химический элемент с атомным номером 35. Принадлежит к 17-й группе периодической таблицы химических элементов (по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIA), находится в четвёртом периоде таблицы. Атомная масса элемента 79,901…79,907 а. е. м.. Обозначается символом Br (от лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром при нормальных условиях является тяжёлой едкой жидкостью красно-бурого цвета с сильным неприятным «тяжёлым» запахом, отдалённо напоминающим запах одновременно йода и хлора. Летуч, ядовит. Молекула брома двухатомна (формула Br₂).

История

Бром был независимо открыт двумя химиками: Карлом Якобом Лёвихом (нем. Carl Jacob Löwig) в 1825 году, и Антуаном Жеромом Баларом в 1826 году. Открытие Балара, молодого преподавателя колледжа города Монпелье, сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги в другую кочует утверждение, что, огорчённый тем, что в открытии брома никому не известный Антуан Балар опередил самого Юстуса фон Либиха, последний воскликнул, что, дескать, не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Однако это утверждение неточно: фраза принадлежала не фон 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

Название элемента происходит от др.-греч. βρῶμος — «дурной запах, зловоние».

Нахождение в природе

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). 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),
2. рассолы соляных озёр,
3. щёлок калийных производств,
4. подземные воды нефтяных и газовых месторождений.

Получение

Бром получают химическим путём из природных рассолов и других растворов, содержащих ион Br⁻, окисляя его газообразным хлором:

 Cl₂ + 2 Br⁻ ⟶ 2Cl⁻ + Br₂

Затем элементный бром выделяют из раствора потоком водяного пара или воздуха и конденсируют.

Физические свойства

При обычных условиях бром — красно-бурая летучая 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 равна −7,2 °C. Температура кипения составляет +58,6 °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.

Твёрдый бром образует молекулярные (состоящие из молекул Br₂) кристаллы ромбической сингонии, параметры ячейки a = 0,667 нм, b = 0,448 нм, c = 0,872 нм.

Изотопы

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

Химические свойства

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 на 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:

 Br₂ + H₂O ⟶ 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 йодом. При реакции брома с растворами йодидов выделяется свободный йод:

 Br₂ + 2KI ⟶ I₂↓ + 2KBr

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

 Cl₂ + 2KBr ⟶ Br₂ + 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 йодом — 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:

 2Au + 3Br₂ ⟶ 2AuBr₃

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:

 C₂H₄ + Br2 ⟶ C₂H₄Br₂

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:

 3Br₂ + 3Na₂CO₃ ⟶ 5NaBr + NaBrO₃ + 3CO₂

Реагирует с родановодородом:

 HSCN + Br₂ ⟶ BrCN + HBr + S↓

Бромсодержащие кислоты

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

Применение

В химии

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

Промышленное применение

Значительная часть элементарного брома до начала 1980-х использовалась для производства 1,2-дибромэтана, входившего в состав этиловой жидкости — антидетонирующей добавки в бензины, содержащей тетраэтилсвинец; дибромэтан в этом случае служил источником брома для образования относительно летучего дибромида свинца для предотвращения осаждения твёрдых оксидов свинца на деталях двигателя. Бром также используется в синтезе антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам.

• Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
• Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.
• 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

• В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

В производстве оружия

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

Физиологическое действие

Бром и его пары 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. ЛД₅₀ при пероральном введении для крыс составляет 1700 мг/кг. Для человека смертельная доза перорально составляет 14 мг/кг. 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.

Биологическое значение

В 2014 году исследование показало, что бром (в форме бромид-иона) является необходимым кофактором в ходе биосинтеза коллагена IV, делая элемент существенным в архитектуре базальной мембраны и развитии тканей у животных. Тем не менее, не было отмечено никаких чётких симптомов или синдромов дефицита при полном удалении брома из пищи. В других биологических функциях бром может не быть необходимым, но всё же приносить пользу, особенно когда он заменяет хлор. Например, в присутствии перекиси водорода H₂O₂ синтезируемая эозинофилами с ионами хлорида или бромида эозинофильная пероксидаза обеспечивает мощный механизм, с помощью которого эозинофилы убивают многоклеточных паразитов (таких, как, например, нематодные черви, участвующие в филяриозе) и некоторые бактерии, такие как бактерии туберкулёза). Эозинофильная пероксидаза — это галопероксидаза, которая более эффективно использует бром, а не хлор для этой цели, производя гипобромит (бромводородную кислоту), хотя использование хлорид-иона также возможно. Хотя α-галоэфиры, как правило, считаются высокореактивными и, следовательно, токсичными промежуточными продуктами в биоорганическом синтезе, млекопитающие, включая людей, кошек и крыс, по-видимому, биосинтезируют следы α-бромэфира, 2-октил-4-бром-3-оксобутаноата, которые присутствуют в их спинномозговой жидкости и, вероятно, играют пока неясную роль в возникновении быстрого сна.

Морские организмы являются основным источником броморганических соединений, и именно в этих организмах роль брома могла бы быть намного более высокой. Более 1600 таких броморганических соединений были идентифицированы к 1999 году. Наиболее распространённым является метилбромид (CH₃Br), около 56 000 тонн которого синтезируется за год морскими водорослями. Эфирное масло гавайской водоросли Asparagopsis taxiformis состоит из 80 % бромоформа. Большинство таких броморганических соединений в море синтезируется водорослями под действием уникального фермента, ванадийбромпероксидазы.

Особенности работы

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 закупоренной 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).

Проливы брома целесообразно посыпать карбонатом натрия:

 3Br₂ + 3Na₂CO₃ ⟶ 5NaBr + NaBrO₃ + 3CO₂↑

либо влажной пищевой содой:

 6NaHCO₃ + 3Br₂ ⟶ 5NaBr + NaBrO₃ + 6CO₂↑ + 3H₂O

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-процентный тиосульфат натрия) используется для смачивания ватно-марлевых повязок, которые помогают защитить органы дыхания от паров брома.

Мифы, легенды, заблуждения и их опровержения

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

Препараты брома имеют солёный вкус и оказывают седативный (успокаивающий) и снотворный эффект.

Ни в коем случае не следует путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия), который применяют при расстройствах нервной системы, и элементарный бром, который является весьма токсичным веществом с раздражающим действием. Принимать элементарный бром внутрь ни в коем случае не следует — это сильнейший яд.

Br	35
79,904
[Ar]3d104s24p5
Бром

Бром — элемент главной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, атомный номер 35. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: 7726-95-6) при нормальных условиях — тяжёлая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2).

История

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 огорченный 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-то была, но принадлежала она не Ю. Либиху, а Шарлю Жерару, который очень хотел, чтобы кафедру химии в Сорбонне занял Огюст Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар.

Происхождение названия

Название элемента происходит βρῶμος — зловоние.

Получение

Бром получают химическим путём из рассола Br^—:

Физические свойства

При обычных условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Плотность при 0 °C — 3, 19 г./см³. Температура плавления (затвердевания) 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/Вr^— в водном растворе равен +1,065 В.

Обычный бром состоит из изотопов ⁷⁹Br (50,56 %) и ⁸¹Br (49,44 %). Искусственно получены радиоактивные изотопы.

Химические свойства

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:

Br₂ + H₂O → 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:

Br₂ + 2KI → I₂↓ + 2KBr.

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

Cl₂ + 2NaBr → Br₂ + 2NaCl.

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.

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:

C₂H₄ + Br₂ → C₂H₄Br₂.

Присоединяется бром и к органическим молекулам, в составе которых есть тройная связь. Обесцвечивание бромной воды при пропускании через нее 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:

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

Бромсодержащие кислоты

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

Применение

В химии

Вещества на основе брома широко применяются в основном органическом синтезе.

В технике

— 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.

В медицине

В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

В производстве оружия

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

Физиологическое действие

Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м³. При попадании в организм токсическая доза составляет 3 г, летальная — от 35 г. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух; 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. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные ожоги.

Особенности работы

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. Склянки с бромом располагают в ёмкостях с песком, который предохраняет склянки от разрушения при встряхивании. Из-за высокой плотности брома склянки с ним ни в коем случае нельзя брать только за горло (горло может оторваться, и тогда бром окажется на полу).

Для нейтрализации пролитого брома поверхность с ним надо залить раствором сульфита натрия Na₂SO₃

Мифы и легенды

Существует широко распространенная легенда о том, что в армии будто бы добавляют бром в еду для снижения полового влечения. Этот миф не имеет под собой никаких оснований — влечение успешно снижают физические нагрузки, а действительно добавляемые в еду добавки чаще всего оказываются аскорбиновой кислотой для предотвращения авитаминоза. К тому же, препараты брома соленые на вкус и не влияют ни на влечение, ни на потенцию. Они обладают снотворным и успокаивающим эффектом.

БРОМ (лат. Bromum), Br, хи­мич. эле­мент VII груп­пы ко­рот­кой фор­мы (17-й груп­пы длин­ной фор­мы) пе­рио­дич. сис­те­мы; от­но­сит­ся к га­ло­ге­нам; ат. н. 35, ат. м. 79,904. В при­ро­де два ста­биль­ных нук­ли­да: $ce{^{79}Br}$ (50,56% по мас­се) и $ce{^{81}Br}$ (49,44%). Для ис­кус­ст­вен­но по­лу­чен­но­го ра­дио­нук­ли­да $ce{^{80}Br}$ ха­рак­тер­на ядер­ная изо­ме­рия.

Историческая справка

Б. впер­вые вы­де­лил в 1826 франц. хи­мик А. Ж. Ба­лар, дей­ст­вуя хло­ром на вод­ный рас­твор, по­лу­чен­ный по­сле про­мы­ва­ния зо­лы мор­ских во­до­рос­лей. Лат. назв. эле­мен­та про­ис­хо­дит от греч. βρῶμος – зло­во­ние и свя­за­но с силь­ным не­при­ят­ным за­па­хом его па­ров.

Распространённость в природе

Со­дер­жа­ние Б. в зем­ной ко­ре ок. 1,6·10^–4% по мас­се. Вслед­ст­вие вы­со­кой хи­мич. ак­тив­но­сти в сво­бод­ном ви­де не встре­ча­ет­ся. Б. в ви­де изо­морф­ной при­ме­си бро­ми­дов на­трия, ка­лия, маг­ния и др. вхо­дит в со­став при­род­ных хло­ри­дов (в силь­ви­не и кар­нал­ли­те со­дер­жа­ние Б. до 3%). Собств. ми­не­ра­лы Б. – бро­м­ар­ги­рит $ce{AgBr}$ и эм­бо­лит $ce{Ag(Cl, Br)}$ – чрез­вы­чай­но ред­ки. Ис­точ­ни­ком Б. слу­жат мор­ская во­да, ра­па со­ля­ных озёр, под­зем­ные во­ды, со­пут­ст­вую­щие неф­тя­ным и разл. со­ля­ным ме­сто­ро­ж­де­ни­ям.

Свойства

Кон­фи­гу­ра­ция внеш­ней элек­трон­ной обо­лоч­ки ато­ма Б. $4s^24p^5$; в со­еди­не­ни­ях Б. про­яв­ля­ет сте­пе­ни окис­ле­ния –1, +1, +5, ред­ко +3 и +7; элек­тро­от­ри­ца­тель­ность по По­лин­гу 2,8; атом­ный ра­ди­ус 119 пм, ра­диу­сы ио­нов $ce{Br^-}$ и $ce{Br^{5+}}$ со­от­вет­ст­вен­но 182 и 45 пм. В сво­бод­ном ви­де во всех аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях су­ще­ст­ву­ет в ви­де двух­атом­ных мо­ле­кул Br₂. Дис­со­циа­ция мо­ле­кул на ато­мы в за­мет­ной сте­пе­ни на­чи­на­ет­ся при темп-ре вы­ше 800 °C.

При обыч­ных ус­ло­ви­ях Б. – тя­жё­лая (при 25 °C плот­ность 3105,5 кг/м³) тём­но-бу­рая жид­кость с рез­ким за­па­хом; $t_{пл}$ –7,25 °C, $t_{кип}$ 59,2 °C. В во­де ма­ло­рас­тво­рим (при 20 °C ок. 3,5% по мас­се $ce{Br2}$), рас­твор Б. в во­де – бром­ная во­да. Б. хо­ро­шо рас­тво­рим во мн. ор­га­нич. рас­тво­ри­те­лях. Стан­дарт­ный элек­трод­ный по­тен­ци­ал па­ры $ce{Br2 / Br^-}$ в вод­ном рас­тво­ре +1,065 В.

Б. ха­рак­те­ри­зу­ет­ся вы­со­кой хи­мич. ак­тив­но­стью, при ком­нат­ной темп-ре ак­тив­но, с вы­де­ле­ни­ем боль­шо­го ко­ли­че­ст­ва те­п­ло­ты, реа­ги­ру­ет со мно­ги­ми ме­тал­ла­ми и не­ме­тал­ла­ми. При ре­ак­ци­ях с ме­тал­ла­ми об­ра­зу­ют­ся со­ле­об­раз­ные ве­ще­ст­ва – бро­ми­ды, в ко­то­рых Б. про­яв­ля­ет сте­пень окис­ле­ния –1 (напр., бро­мид ка­лия $ce{KBr}$, бро­мид маг­ния $ce{MgBr2}$, бро­мид алю­ми­ния $ce{AlBr3}$). Б. не реа­ги­ру­ет с се­реб­ром, свин­цом и пла­ти­ной; бро­ми­ды этих ме­тал­лов по­лу­ча­ют кос­вен­ным пу­тём. Боль­шин­ст­во бро­ми­дов ме­тал­лов хо­ро­шо рас­тво­ри­мы в во­де, блед­но-жёл­тый бро­мид се­реб­ра $ce{AgBr}$ не­рас­тво­рим. С не­ме­тал­ла­ми Б. реа­ги­ру­ет при ком­нат­ной темп-ре или при на­гре­ва­нии. Напр., взаи­мо­дей­ст­вие па­ров Б. с во­до­ро­дом при на­гре­ва­нии при­во­дит к об­ра­зо­ва­нию бро­мо­во­до­ро­да $ce{HBr}$. Не­по­сред­ст­вен­но Б. не взаи­мо­дей­ст­ву­ет с уг­ле­ро­дом, ки­сло­ро­дом, азо­том и бла­го­род­ны­ми га­за­ми. Со мно­ги­ми ор­га­нич. со­еди­не­ния­ми Б. всту­па­ет в ре­ак­ции за­ме­ще­ния (напр., с бен­зо­лом) или при­сое­ди­не­ния по крат­ным свя­зям (напр., c эти­ле­ном или аце­ти­ле­ном). По хи­мич. ак­тив­но­сти Б. не­мно­го ус­ту­па­ет хло­ру, но пре­вос­хо­дит иод. Так, хлор вы­тес­ня­ет бром из рас­тво­ров его со­лей (напр., $ce{2KBr  +  Cl2 = 2KCl + Br2}$), но бром спо­со­бен вы­тес­нять иод ($ce{Br2 + 2KI = 2KBr + I2}$). Со­еди­не­ния, в ко­то­рых Б. про­яв­ля­ет сте­пень окис­ле­ния +5, – бро­ма­ты. Так, при ре­ак­ци­ях Б. с рас­тво­ра­ми ще­ло­чей или кар­бо­на­тов ще­лоч­ных ме­тал­лов обыч­но об­ра­зу­ет­ся смесь бро­ми­да и бро­ма­та (напр., бро­ми­да на­трия $ce{NaBr}$ и бро­ма­та на­трия $ce{NaBrO3}$). При взаи­мо­дей­ст­вии Б. со ще­ло­ча­ми на хо­ло­ду об­ра­зу­ют­ся ги­по­броми­ты (напр., $ce{NaBrO}$) – со­ли не­ста­биль­ной бром­но­ва­ти­стой ки­сло­ты $ce{HBrO}$, ко­то­рые при на­гре­ва­нии и при $ce{pH < 9}$ пре­вра­ща­ют­ся в бро­ма­ты. Б. – силь­ный окис­ли­тель; в ще­лоч­ной сре­де бром мо­жет окис­лить со­еди­не­ния хро­ма(III) до хро­ма(VI): $ce{2K[Cr(OH)4] + 3Br2 + 8KOH = 2K2CrO4 + 6KBr + 8H2O}$.

Б. в мик­ро­ко­ли­че­ст­вах со­дер­жит­ся в тка­нях жи­вот­ных (ок. 1·10^–4%) и рас­те­ний (ок. 1·10^–4%). Бро­мид-ио­ны $ce{Br^-}$ уси­ли­ва­ют про­цес­сы тор­мо­же­ния в ко­ре го­лов­но­го моз­га, по­это­му вод­ный рас­твор бро­ми­да ка­лия или на­трия при­ме­ня­ют как ус­по­ко­и­тель­ное сред­ст­во.

Получение

Б. вы­де­ля­ют из мор­ской во­ды, ра­пы со­ля­ных озёр, от­хо­дов ка­лий­но­го про­из-ва и пр. пу­тём окис­ле­ния бро­ми­дов хло­ром и по­сле­дую­щей от­гон­ки $ce{Br2}$ с во­дя­ным па­ром или воз­ду­хом. Па­ры $ce{Br2}$ от­де­ля­ют от во­ды и при­ме­сей рек­ти­фи­ка­ци­ей, из бро­мо­воз­душ­ной сме­си – пу­тём по­гло­ще­ния $ce{Br2}$ рас­тво­ром бро­ми­да же­ле­за(II).

Применение

Б. в осн. при­ме­ня­ют для по­лу­че­ния бром­со­дер­жа­щих не­ор­га­нич. ($ce{NaBr, KBr, HBr}$ и пр.) и ор­га­нич. (гл. обр. мо­но- и диб­ро­мэ­та­на, ис­поль­зуе­мых в ка­че­ст­ве при­са­док к то­п­ли­ву и пр.) со­еди­не­ний, ши­ро­ко при­ме­няе­мо­го в фо­то­гра­фии бро­ми­да се­реб­ра $ce{AgBr}$, при син­те­зе ря­да ор­га­нич. кра­си­те­лей и ле­кар­ст­вен­ных пре­па­ра­тов.

Б. ток­си­чен. Па­ры Б. раз­дра­жа­ют сли­зи­стые обо­лоч­ки, вы­зы­ва­ют уду­шье, спаз­мы и за­бо­ле­ва­ния верх­них ды­ха­тель­ных пу­тей, го­ло­во­кру­же­ние и пр.; жид­кий Б. вы­зы­ва­ет ожо­ги ко­жи, дер­ма­ти­ты.

БРОМ (Bromum, Br) – элемент 17 (VIIa) группы периодической системы, атомный номер 35, относительная атомная масса 79,904. Природный бром состоит из двух стабильных изотопов: ⁷⁹Br (50,69 ат.%) и ⁸¹Br (49,31 ат.%), а всего известно 28 изотопов с массовыми числами от 67 до 94. В химических соединениях бром проявляет степени окисления от –1 до +7, в природе встречается исключительно в степени окисления –1.

История открытия.

Вплотную к открытию брома практически одновременно подошли сразу трое ученых, но официально признанным первооткрывателем суждено было стать только одному из них.

В 1825 молодой французский химик Антуан Жером Балар (Antoine-Jérôme Balard), работавший препаратором в Фармакологической школе при университете небольшого южного городка Монпелье, приступил к своим первым самостоятельным научным исследованиям. С древнейших времен Монпелье был знаменит своими соляными промыслами. Для добычи соли на берегу моря вырывали бассейны и заполняли их морской водой. После того, как под действием солнечных лучей вода испарялась, выпавшие кристаллы соли вычерпывали, а оставшийся маточный раствор (рапу) возвращали обратно в море.

Руководитель Балара, профессор Жозеф Англада (Joseph Anglada), поручил ему изучить химический состав сливаемого рассола и прибрежных морских водорослей. Действуя на рапу различными реактивами, Болар заметил, что при пропускании через нее хлора раствор приобретает интенсивный желтый цвет. Аналогично окрашивал хлор и щелочной экстракт золы водорослей. Вначале Балар предположил, что наблюдаемая окраска вызвана присутствием в исследуемых образцах иода, который, реагируя с хлором, и образует неизвестное вещество. Для начала он экстрагировал его последовательно эфиром и водным гидроксидом калия. Обработав полученный щелочной раствор пиролюзитом (MnO₂) в сернокислой среде, Балар выделил неприятно пахнущую красно-бурую жидкость и попробовал разделить ее на составные части. Когда все попытки не принесли результата, стало ясно, что это новый элемент. Определив плотность и температуру кипения жидкости, а также изучив ее важнейшие химические свойства, 30 ноября 1825 Балар отправил доклад о своих опытах в Парижскую академию наук. В нем, в частности, для нового элемента было предложено название «мурид» (от латинского слова «muria» – рассол).

Для проверки сообщения была назначена комиссия из трех химиков: Луи Вокелена (Louis Nicolas Vauquelin), Луи Тенара (Louis Jacques Thénard) и Жозефа Гей-Люссака. Повторив описанные эксперименты, они подтвердили выводы Балара, но название «мурид» признали неудачным, т.к. что соляная кислота называлась тогда acidum muriaticum – муриевой (от гипотетического элемента мурия), а ее соли – муриатами и употребление столь похожих названий «мурид» и «мурий» могло вызвать недоразумения. Согласно рекомендации номенклатурного комитета при академии наук новый элемент было предложено назвать бромом от греческого brwmoV – зловонный. В России название «бром» утвердилось не сразу, в течение долгого времени для элемента № 35 использовались названия «вром», «мурид», и «вромид».

Позднее выяснилось, что впервые элементарный бром получил не Балар а студент известного немецкого химика Леопольда Гмелина Карл Левиг (Carl Jacob Löwig, Leopold Gmelin), который в 1825 в Гейдельбергском университете выделил его из воды источника в Крейцнахе. Пока он приготовлял большее количество препарата для исследования, появилось сообщение Балара.

Вплотную к открытию брома подошел и знаменитый немецкий химик Юстус Любих, точно так же, как и Балар, принявший его за соединение хлора и иода.

Можно сказать, что открытие брома лежало на поверхности, и французский химик Шарль Жерар (Charles Frédéric Gerhardt) сказал даже, что «Не Балар открыл бром, а бром открыл Балара».

В природе бром почти всегда встречается вместе с хлором в виде изоморфной примеси в природных хлоридах (до 3% в сильвине KCl и карналлите KCl·MgCl₂·6H₂O). Собственные минералы брома: бромаргирит AgBr, бромсильвинит KMgBr₃·6H₂O и эмболит Ag(Br, Cl) – встречаются редко и промышленного значения не имеют. Они были открыты гораздо позже элементарного брома (бромаргирит – в Мексике, в 1841). Кларк (среднее содержание в земной коре) брома в земной коре составляет 2,1·10^–4%.

Большое количество брома содержится в гидросфере Земли (около 3/4 от имеющегося в земной коре): в океанах (6,6·10^–3%), соляных озерах, подземных рассолах и грунтовых водах. Наибольшая концентрация растворенных бромидов – около 6 мг/л – отмечена в воде Мертвого моря, а общее количество брома в нем оценивается в 1 млрд. тонн. Вместе с брызгами соленой воды соединения брома попадают в атмосферу.

Бром есть и в живых организмах. Содержание брома в живой фитомассе составляет 1,6·10^–4%. В человеческом теле средняя концентрация брома составляет около 3,7 мг/кг, большая часть его сосредоточена в мозге, печени, крови и почках. Среди неорганических анионов, входящих в состав крови бромид-ион занимает пятое место по количеству после хлорида, гидрокарбоната, фосфата и сульфата; его концентрация в плазме крови находится в пределах 20–150 мкмоль/л. Некоторые животные, грибы и растения (прежде всего бобовые), способны накапливать бром, особенно много его в морских рыбах и водорослях.

Получение брома.

Промышленное производство брома началось в 1865 на базе Страссфуртского соляного месторождения в Германии, двумя годами позже бром стали добывать в США, в штате Вирджиния. В 1924 на борту судна «Этила» была продемонстрирована возможность добычи брома из морской воды, а в 1934 организовано промышленное производство, основанное на этом методе. В России первый бромный завод был построен в 1917 на соляном озере Сакское.

Все промышленные способы получения брома из соляных растворов основаны на его вытеснении хлором из бромидов:

MgBr₂ + Cl₂ = MgCl₂ + Br₂

При получении брома методом выдувания исходное сырье (рапу соляных озер, попутные воды нефтяных скважин, морскую воду) подкисляют серной кислотой до pH»3,5 и обрабатывают избыточным количеством хлора. Затем рассол, содержащий растворенный бром, подают в верхнюю часть колонны, заполненной небольшими керамическими кольцами. Раствор стекает по кольцам, а навстречу ему продувают мощную струю воздуха, при этом бром переходит в газовую фазу. Бромовоздушную смесь пропускают через раствор карбоната натрия:

3Na₂CO₃ + 3Br₂ = 5NaBr + NaBrO₃ + 3CO₂

Для выделения брома из полученной смеси бромида и бромата натрия, ее подкисляют серной кислотой:

5NaBr + NaBrO₃ + 3H₂SO₄ = 3Na₂SO₄ + 3Br₂ + 3H₂O

Если содержание бромидов в исходном сырье достаточно велико, то вместо воздуха экономически выгоднее использовать водяной пар.

Другие предложенные способы извлечения брома из хлорированного рассола: экстракция углеводородами или адсорбция ионообменными смолами – не получили широкого распространения.

Часть используемых в промышленности растворов бромидов (в США до 35%) отправляют на повторную переработку с целью получения дополнительных количеств брома.

Мировое производство брома (по данным на 2003) составило около 550 тыс. тонн в год, большая часть его производится в США (39,4%), Израиле (37,6%), и Китае (7,7%). Динамика производства брома в различных странах мира приведена в таблице 1.

Таблица 1. Динамика мирового производства брома

Табл. 1. ДИНАМИКА МИРОВОГО ПРОИЗВОДСТВА БРОМА (в тыс. тонн).
Страна	1999	2000	2001	2002	2003
США	239	228	212	222	216
Израиль	181	210	206	206	206
Китай	42	42	40	42	42
Великобритания	55	32	35	35	35
Иордания	–	–	–	5	20
Япония	20	20	20	20	20
Украина	3	3	3	3	3
Азербайджан	2	2	2	2	2
Франция	1,95	2	2	2	2
Индия	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Германия	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Италия	0,3	0,3	0,3	0,3	0,3
Туркменистан	0,15	0,15	0,15	0,15	0,15
Испания	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
Всего в мире	547	542	523	540	548

Цена элементного брома колеблется от 700 до 1000 долл. за тонну. Годовая потребность России в броме оценивается в 20–25 тыс. тонн, она удовлетворяется, в основном, за счет импорта из США и Израиля.

В лаборатории бром можно получить взаимодействием бромидов с подходящим окислителем, например перманганатом калия или диоксидом марганца, в кислой среде.

MnO₂ + 2H₂SO₄ + 2NaBr = Br₂ + MnSO₄ + Na₂SO₄

Выделившийся бром отделяют экстракцией неполярными растворителями или перегонкой с водяным паром.

Простое вещество.

Бром – единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Элементный бром представляет собой тяжелую красно-бурую жидкость с неприятным запахом (плотность при 20° C – 3,1 г/см³, температура кипения +59,82° C), пары брома имеют желто-бурый цвет. При температуре –7,25° C бром затвердевает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском.

В твердом, жидком и газообразном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул Br₂, заметная диссоциация на атомы начинается только при 800° C, диссоциация происходит и под действием света. Элементный бром является сильным окислителем, он непосредственно реагирует почти со всеми неметаллами (за исключением инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами, эти реакции зачастую сопровождаются воспламенением (например, с фосфором, сурьмой, оловом):

2S + Br₂ = S₂Br₂

2P + 3Br₂ = 2PBr₃; PBr₃ + Br₂ = 2PBr₅

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

Ni + Br₂ = NiBr₂

Многие металлы медленно реагируют с безводным бромом из-за образования на их поверхности пленки бромида, нерастворимого в броме. Из металлов наиболее устойчивы к действию брома (даже при повышенных температурах и в присутствии влаги) серебро, свинец, платина и тантал. Золото, в отличие от платины, легко реагирует с ним, образуя AuBr₃.

В водной среде бром окисляет нитриты до нитратов, аммиак до азота, иодиды до свободного иода, серу и сульфиты до серной кислоты:

2NH₃ + 6Br₂ = N₂+ 6HBr

3Br₂ + S + 4H₂O = 6HBr + H₂SO₄

Бром умеренно растворим в воде (3,58 г в 100 г при 20° C), при охлаждении этого раствора до 6° C из него выпадают гранатово-красные кристаллы клатратного гидрата брома состава 6Br₂·46H₂O. Растворимость брома существенно возрастает при добавлении бромидов за счет образования прочных комплексных соединений:

KBr + Br₂ = KBr₃

В водном растворе брома («бромной воде») существует равновесие между молекулярным бромом, бромид-ионом и оксокислотами брома:

Br₂ + H₂O = HBr + HBrO

В насыщенном растворе бром диссоциирован на 0,85%, в 0,001-молярном – на 17%.

При хранении бромной воды на свету она постепенно разлагается с выделением кислорода из-за фотолиза бромноватистой кислоты:

2HOBr + hv = 2HBr + O₂

При взаимодействии брома с растворами щелочей образуются соответствующие бромиды и гипобромиты (на холоду) или броматы:

Br₂ + 2NaOH = NaBr + NaBrO + H₂O (при t < 0° C)

3Br₂ + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO₃ + 3H₂O

Вследствие высокой химической активности брома, для его транспортировки используются цистерны с внутренней свинцовой или никелевой обкладкой. Малые объемы брома хранят в стеклянной посуде.

Соединения брома.

Известны химические соединения брома, в которых он может проявлять степени окисления –1, 0, +1, +3, +5 и +7. Наибольший практический интерес представляют вещества, содержащие бром в степени окисления –1, к ним относятся бромоводород, а также неорганические и органические бромиды. Соединения брома в положительных степенях окисления представлены, в основном, кислородными кислотами брома и их солями; все они являются сильными окислителями.

Бромоводород HBr, представляет собой ядовитый (ПДК = 2 мг/м³) бесцветный газ с резким запахом, дымящий на воздухе из-за взаимодействия с парами воды. При охлаждении до –67° C бромоводород переходит в жидкое состояние. HBr хорошо растворим в воде: при 0° C в одном объеме воды растворяется 612 объемов бромоводорода, в растворе HBr диссоциирует на ионы:

HBr + H₂O = H₃O⁺ + Br^–

Водный раствор HBr называется бромоводородной кислотой, она относится к числу сильных кислот (pK_a = –9,5). В HBr бром имеет степень окисления –1 и поэтому бромоводородная кислота проявляет восстановительные свойства, она окисляется концентрированной серной кислотой и кислородом воздуха (на свету):

H₂SO₄ + 2HBr = Br₂ + SO₂+ 2H₂O

4HBr + O₂ = 2Br₂ + 2H₂O

При взаимодействии с металлами, а также с оксидами и гидроксидами металлов бромоводородная кислота образует соли – бромиды:

HBr + KOH = KBr + H₂O

В промышленности бромоводород получают прямым синтезом из элементов в присутствии катализатора (платины или активированного угля) H₂ + Br₂ = 2HBr и, в качестве побочного продукта, при бромировании органических соединений:

В лаборатории HBr может быть получен при действии концентрированной фосфорной кислоты на бромиды щелочных металлов при нагревании:

NaBr + H₃PO₄ = NaH₂PO₄ + HBr

Удобным лабораторным методом синтеза HBr является также взаимодействие брома с бензолом или декалином в присутствии железа:

C₁₀H₁₈ + Br₂ = C₁₀H₁₇Br + HBr

Бромоводород применяется для получения бромидов и некоторых органических соединений брома.

Бромид калия KBr – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде (65 г в 100 г воды при 20° C), t_пл = 730° C. Бромид калия применяется при изготовлении фотоэмульсий и в качестве противовуалирующего вещества в фотографии. KBr хорошо пропускает инфракрасные лучи и поэтому служит материалом для изготовления линз для ИК-спектроскопии.

Бромид лития LiBr, представляет собой бесцветное гигроскопичное вещество (t_пл = 552° C), хорошо растворимое в воде (63,9% при 20° C). Известен кристаллогидрат LiBr·2H₂O. Бромид лития получают при взаимодействии водных растворов карбоната лития и бромоводородной кислоты:

Li₂CO₃ + 2HBr = 2LiBr + H₂O + CO₂

Бромид лития применяют при лечении психических заболеваний и хронического алкоголизма. Из-за высокой гигроскопичности LiBr используется как осушающее вещество в системах кондиционирования воздуха и для обезвоживания минеральных масел.

Бромноватистая кислота HOBr относится к слабым кислотам, она существует лишь в разбавленных водных растворах, которые получают взаимодействием брома с суспензией оксида ртути:

2Br₂ + 2HgO + H₂O = HgO·HgBr₂Ї + 2HOBr

Соли бромноватистой кислоты называются гипобромитами, они могут быть получены взаимодействием брома с холодным раствором щелочи (см. выше), при нагревании щелочных растворов гипобромиты диспропорционируют:

3NaBrO = 2NaBr + NaBrO₃

Степени окисления брома +3 соответствует бромистая кислота HBrO2, которая в настоящее время не получена. Известны только ее соли – бромиты, которые можно получить окислением гипобромитов бромом в щелочной среде:

Ba(BrO)₂ + 2Br₂ + 4KOH = Ba(BrO₂)₂ + 4KBr + 2H₂O

Бромноватая кислота HBrO3 получена в растворах при действии разбавленной серной кислоты на растворы ее солей – броматов:

Ba(BrO₃)₂ + H₂SO₄ = 2HBrO₃ + BaSO₄Ї

При попытке получения растворов с концентрацией выше 30% бромноватая кислота разлагается со взрывом.

Бромноватая кислота и броматы являются сильными окислителями:

2S + 2NaBrO₃ = Na₂SO₄ + Br₂+ SO₂.

Бромат калия KBrO3 – бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде (в 100 г воды при 20° C растворяется 6,9 г KBrO₃, при 100° C – 49,7 г). При нагревании до 434° C разлагается без плавления:

2KBrO₃ = 2KBr + 3O₂

Бромат калия получают электролизом растворов KBr или взаимодействием гидроксида калия с бромом и хлором:

12KOH + Br₂ + 5Cl₂ = 2KBrO₃ + 10KCl +6H₂O

KBrO₃ применяется в аналитической химии в качестве окислителя при броматометрическом титровании, он входит в состав нейтрализаторов для химической завивки.

Наиболее устойчивой из оксокислот брома является бромная кислота HBrO₄, которая существует в водных растворах с концентрацией, не превышающей 6 моль/л. Несмотря на то, что HBrO₄ – самый сильный окислитель среди кислородных кислот брома, окислительно-восстановительные реакции с ее участием протекают очень медленно. Так, например, бромная кислота не выделяет хлор из одномолярного раствора соляной кислоты, хотя эта реакция термодинамически выгодна. Особая устойчивость иона BrO₄^– связана с тем, что атомы кислорода, окружая атом брома по тетраэдру, эффективно защищают его от атаки восстановителя. Растворы бромной кислоты можно получить подкислением растворов ее солей – перброматов, которые, в свою очередь, синтезируют электролизом растворов броматов, а также окислением щелочных растворов броматов фтором или фторидами ксенона:

NaBrO₃ + XeF₂ + 2NaOH = NaBrO₄ + 2NaF + Xe+ H₂O

Из-за сильных окислительных свойств перброматов они были синтезированы только во второй половине 20 в. американским ученым Эваном Эпплманом (Evan H.Appelman) в 1968.

Кислородные кислоты брома и их соли могут быть использованы в качестве окислителей.

Биологическая роль и токсичность соединений брома.

Многие аспекты биологической роли брома в настоящее время еще не выяснены. В организме человека бром участвует в регуляции деятельности щитовидной железы, так как является конкурентным ингибитором иода. Некоторые исследователи полагают, что соединения брома участвуют в деятельности эозинофилов – клеток иммунной системы. Пероксидаза эозинофилов окисляет бромид-ионы до бромноватистой кислоты, которая помогает разрушать чужеродные клетки, в том числе и раковые. Недостаток брома в пище приводит к бессоннице, замедлению роста и уменьшению числа эритроцитов в крови. Ежедневное поступление брома в организм человека с пищей составляет 2–6 мг. Особенно богаты бромом рыба, злаки и орехи.

Элементный бром ядовит. Жидкий бром вызывает трудно заживающие ожоги, при попадании на кожу его нужно смыть большим количеством воды или раствора соды. Пары брома в концентрации 1мг/м³ вызывают раздражение слизистых оболочек, кашель, головокружение и головную боль, а в более высокой (>60 мг/м³) – удушье и смерть. При отравлении парами брома рекомендуется вдыхать аммиак. Токсичность соединений брома менее велика, тем не менее, при длительном употреблении бромсодержащих препаратов может развиться хроническое отравление – бромизм. Его симптомы – общая вялость, появление сыпи на коже, апатия, сонливость. Бромид-ионы, поступая в организм в течение длительного времени, препятствуют накоплению иода в щитовидной железе, угнетая ее деятельность. Для ускорения выведения брома из организма назначают диету с большим содержанием соли и обильное питье.

Применение брома и его соединений.

Первым известным применением соединений брома было производство пурпурного красителя. Его добывали еще во втором тысячелетии до нашей эры из моллюсков вида «мурекс», накапливающих бром из морской воды. Процесс извлечения красителя был очень трудоемок (из 8000 моллюсков можно получить всего 1 грамм пурпура) и позволить себе носить окрашенную им одежду могли только очень богатые люди. В древнем Риме носить ее могли только представители высшей власти, поэтому он получил название «королевский пурпур». Структуру действующего начала этого красителя установили только во второй половине 19 в., им оказалось соединение брома – 6,6’– диброминдиго. Бромпроизводные индиго, синтезируемые искусственно, используются для окрашивания тканей (в основном, хлопковых) и сейчас.

В 19 в. главными областями использования соединений брома были фотография и медицина.

Бромид серебра AgBr стал применяться как светочувствительный материал около 1840. Современные фотоматериалы на основе AgBr позволяют делать снимки с выдержкой 10^–7 секунды. Для изготовления фотопленки на основе бромида серебра, эта соль синтезируется в водном растворе желатина, при этом выпавшие кристаллики AgBr равномерно распределяются по всему объему раствора. После застывания желатина образуется тонкодисперсная суспензия, которую тонким слоем (толщиной от 2 до 20 мкм) равномерно наносят на поверхность носителя – прозрачной пленки, изготовленной из ацетата целлюлозы. В каждом квадратном сантиметре полученного слоя содержится несколько сот миллионов зерен бромида серебра, окруженных желатиновой пленкой. При попадании света на такую фотопленку происходит фотолитическое разложение AgBr:

AgBr + hv = Ag + Br

Протеканию в фотоэмульсии обратного процесса – окисления серебра бромом, препятствует желатина. Фотолиз приводит к образованию в микрокристаллах AgBr групп атомов серебра с размерами 10^–7–10^–8 см, так называемых центров скрытого изображения. Для получения видимого изображения бромид серебра на засвеченных участках восстанавливают до металлического серебра. Центры скрытого изображения катализируют (ускоряют) реакцию восстановления и позволяют провести ее, практически не затронув неосвещенных кристалликов AgBr. После растворения оставшегося бромида серебра на фотопленке получается черно-белое изображение (негатив), устойчивое к действию света. Для создания позитивного изображения нужно повторить процесс, освещая (обычно) фотобумагу через пленку, на которой с негативным изображением.

Соли брома оказались очень эффективными лекарственными средствами для лечения многих нервных болезней. Знаменитый русский физиолог И.П.Павлов сказал: «Человечество должно быть счастливо тем, что располагает таким драгоценным для нервной системы препаратом, как бром». Использование KBr в медицине в качестве седативного (успокоительного) и противосудорожного средства при лечении эпилепсии началось в 1857. В то время водные растворы бромида калия и натрия были известны под общим названием «бром». В течение долгого времени механизм действия препаратов брома оставался неизвестным, считалось, что бромиды уменьшают возбудимость, действуя аналогично снотворным. Лишь в 1910 один из учеников Павлова П.М.Никифоровский экспериментально показал, что бромиды усиливают процессы торможения в центральной нервной системе. Сейчас бромиды натрия и калия практически вышли из употребления при лечении нервных заболеваний. Они были вытеснены более эффективными броморганическими препаратами.

В начале 20 в. открылась новая область применения брома. С распространением автомобилей появилась нужда в больших количествах дешевого бензина, вместе с тем существующая в то время нефтяная промышленность не могла производить требуемые объемы высокооктанового горючего. Для улучшения качества топлива – уменьшения его способности к детонации в двигателе – в 1921 американский инженер Томас Мидгли (Thomas Midgley) предложил вводить в бензин дополнительный компонент – тетраэтилсвинец (Pb(C₂H₅)₄, ТЭС). Эта добавка оказалась очень эффективной, но при ее использовании возникла новая проблема – отложения свинца в двигателях. Чтобы избежать их образования, ТЭС растворяют в бромуглеводородах – 1,2 -дибромэтане (BrCH₂CH₂Br) и этилбромиде (C₂H₅Br), полученная смесь получила название «этиловая жидкость» (см. ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО). Механизм ее действия заключается в том, что при совместном сгорании бромуглеводородов и ТЭС образуются летучие бромиды свинца, которые выносятся из двигателя вместе с выхлопными газами. В середине прошлого века на производство этиловой жидкости расходовалась большая часть производимого брома – 75% в 1963. Сейчас использование этиловой жидкости не соответствует современным требованиям экологической безопасности и ее мировое производство сокращается: в России, например, доля этилированного (содержащего этиловую жидкость) бензина в общем объеме автомобильного топлива составляла в 1995 более 50%, а в 2002 – 0,4%. В России использование ТЭС запрещено с 2003, а в некоторых регионах– еще раньше (в Москве – с 1993).

Теперь основной областью использования брома является производство антипиренов (от 40% мирового потребления брома). Антипирены – вещества, защищающие материалы органического происхождения от воспламенения. Их используют для пропитки тканей, изделий из древесины и пластмасс, производства негорючих красок. В качестве антипиренов применяются, в основном, ароматические бромпроизводные: дибромстирол, тетрабромфталевый ангидрид, декабромдифенилоксид, 2,4,6-трибромфенол и другие. Бромхлорметан используется в качестве наполнителя огнетушителей, предназначенных для тушения электропроводки.

Значительная часть брома (в США – 24%) в форме бромидов кальция, натрия и цинка расходуется для изготовления буровых растворов, которые закачивают в скважины для увеличения объема добытой нефти.

До 12% брома идет на синтез пестицидов и инсектицидов, используемых в сельском хозяйстве и для защиты деревянных изделий (метилбромид).

Элементный бром и его соединения применяются в процессах водоочистки и водоподготовки. Бром иногда используют для мягкой дезинфекции воды в бассейнах при повышенной чувствительности к хлору. На эти цели расходуется 7% производимого брома.

Около 17% брома расходуется на производство фотографических материалов, фармацевтических препаратов и высококачественной резины (бромбутилкаучука).

Органические соединения брома применяют для ингаляционного наркоза (галотан – 1,1,1-трифтор-2-хлор-2-бромэтан, CF₃CHBrCl), в качестве обезболивающих, успокоительных, антигистаминных и антибактериальных препаратов, при лечении язвенных болезней, эпилепсии, сердечно-сосудистых заболеваний. Изотоп брома с атомной массой 82 находит применение в медицине при лечении опухолей и при изучении поведения бромсодержащих препаратов в организме.

Бромбутилкаучук получают в промышленности при неполном бромировании бутилкаучука – сополимера 97–98% изобутилена CH₂=C(CH₃)₂ и ne 2–3% изопрена CH₂=C(CH₃)CH=CH₂. В этом процессе происходит бромирование только изопреновых звеньев макромолекулы каучука:

–CH₂ –C(CH₃)=CH–CH_2– + Br₂ = –CH₂–CBr(CH₃) –CHBr–CH₂–

Введение брома в бутилкаучук существенно повышает скорость его вулканизации. Бромбутилкаучук не имеет запаха, не выделяет вредных веществ при хранении и переработке, он отличается высокой степенью совулканизации с ненасыщенными каучуками и лучшей, чем у бутилкаучука, адгезией к другим полимерам. Галогенированные бутилкаучуки используются для герметизации резиновых изделий из других полимеров (например, в производстве автомобильных шин), для изготовления теплостойких транспортных лент с высоким сопротивлением истиранию, резиновых пробок, химически стойких обкладок емкостей.

Юрий Крутяков

Определение и физическая характеристика

Бром, обозначаемый символом Вг, является галогеном и входит в VII группу периодической таблицы химических элементов. Вещество имеет атомный номер 35, а его атомная масса составляет 79,904 дальтонов. Молярная масса составляет 79,904 г/моль. Относительная молекулярная масса молекулы равна 159,808, а её молярная масса — 160 г/моль. Бром, встречающийся в природе, состоит из двух нуклидов с массовыми числами 79 и 81.

Существует множество искусственных радиоактивных изотопов. Среди них самым интересным считается 80Вr, поскольку на его примере советский физик И. В. Курчатов открыл изомерию атомных ядер.

Вещество представляет собой жидкость красно-бурого оттенка, отличающуюся сильным неприятным запахом. Температура застывания брома составляет -7,2°С. Замёрзший элемент имеет форму красно-коричневых игольчатых кристаллов, блестящих как металл. Кипит элемент при температуре 58,78 °С, превращаясь в пар жёлто-бурого цвета. Плотность вещества в жидком виде — 3,1 г/см3.

Бром плохо растворяется в воде. Так, если её температура не превышает 5,84 °С, то вещество образует тёмно-красные кристаллы. Лучше всего для его растворения подходят органические составы. Извлекать элемент из различных водных соединений позволяет именно это физическое свойство.

Бром в любом физическом виде состоит из двухатомных молекул. Распад на атомы становится хорошо заметен при температуре 800 °C. Но также его можно наблюдать при действии света.

Химическое строение и свойства

Внешние электроны атома имеют конфигурацию 4s24p5. Необходимо отметить, что такое химическое свойство брома, как степень окисления, разнится в зависимости от соединения, к примеру, у гипобромитов этот показатель равен +1, а у броматов он составляет +5.

В соединениях валентность брома переменна. Атом вещества имеет заряд только тогда, когда является ионом, заряд ядра атома составляет 35. Представить электронную формулу брома можно следующим образом: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5. Структурная же формула имеет вид: Br-Br.

Неметалл является химически активным, а потому по способности к реакции располагается между хлором и йодом. Сильное разогревание, иногда сопровождающееся горением, возникает, когда вещество взаимодействует со следующими реагентами:

• сера;
• селен;
• теллур;
• фосфор;
• мышьяк;
• сурьма.

Так же протекает реакция вещества с некоторыми металлами, к примеру, калием и алюминием. Но большинство металлических элементов плохо реагирует с безводным бромом, потому что на их поверхности образуется защитная плёнка бромида, который не растворяется в этом реагенте.

Самыми устойчивыми к такой реакции, даже при высокой температуре и наличии воды, считаются следующие металлы:

• платина;
• свинец;
• серебро;
• тантал.

У золота с бромом взаимодействие проходит довольно активно. Кислород, азот и углерод не создают с элементом прямых соединений даже при повышенной температуре. Чтобы эти вещества соединились, химики применяют различные косвенные методы. К примеру, очень непрочный оксид Вr3О8 получают посредством воздействия озона на бром при 80 °C. Реагировать непосредственно с элементом способны галогены, в результате их взаимодействия образуются BrF3, BrCl и другие соединения.

Бром относится к сильным окислителям. Элемент способен вытеснить из химических соединений йод. Само же вещество подвергается вытеснению хлором и фтором.

Выделить чистый неметалл из бромидов на основе воды можно посредством использования сильных окислителей, поместив все реагенты в кислую среду. Растворяясь в воде, вещество вступает с нею в слабую реакцию, результатом которой становится образование бромистоводородной и бромноватистой кислот. Водный раствор элемента называется бромной водой.

Неметалл растворяется в щелочах:

• При низких температурах соединение брома и гидроксидов даёт бромиды и гипобромиты.
• При температуре около 100 °C получаются бромиды и броматы.

Взаимодействие брома и органических соединений чаще всего проходит с характерным присоединением углерода по двойной связи и замещением водорода. Обычно это происходит при воздействии различных катализаторов или света. Ещё одной распространённой химической реакций является бромирование, суть которого заключается во введении атома реагента в соединение посредством химической реакции вещества с ненасыщенной молекулой или замещения водорода.

Нахождение в природе

Основная часть природного брома рассеяна в земной коре. Больше всего вещества содержится в породах, сформированных магмой. Этот элемент можно обнаружить рядом с хлором. Так, соли элемента встречаются в солевых хлорных отложениях, в морской воде, насыщенном растворе соляных озёр и рассолах, находящихся под землёй, которые зачастую связаны с месторождениями соли и нефти. Так как вещество хорошо растворяется в воде, его соли скапливаются в рассолах, оставшихся на месте озёр и заливов.

Неметалл перемещается в форме хорошо растворимых соединений, а потому его довольно сложно встретить в твёрдой минеральной форме. Минералами становятся бромирит AgBr, эмболит Ag (Cl, Вг) и йодэмболит Ag (Cl, Вr, I), которые образуются в зонах окисления сульфидных месторождений серебра, сформировавшихся в областях пустынь и полупустынь.

Промышленное получение

В промышленности для получения брома используют морскую воду, озёрные и подземные рассолы, а также калийные щёлоки. Для выделения вещества применяют хлор. Процедура состоит из следующих этапов:

1. В гранитные, керамические или другие устойчивые к бромовому воздействию колонны сверху подают подогретое сырьё.
2. Снизу в них направляют хлор и водяной пар или воздух.
3. После выхода из устройства бромовые пары оседают в виде жидкости в специальных холодильных установках.
4. Полученное вещество отделяют от воды.
5. Посредством дистилляции его очищают от хлора.
6. Из смеси реактива и воздуха бром выделяют с помощью химических поглотителей. В таких установках может использоваться газообразный сернистый ангидрид. Он реагирует с реактивом при наличии водяного пара, образуя бромистоводородную и серную кислоты.
7. Для получения чистого вещества полупродукты подвергают воздействию хлора или кислоты.
8. При необходимости проводится их переработка на бромистые соединения без выделения искомого элемента.

Метод с применением воздуха позволяет получать бром из рассолов даже с небольшим количеством вещества. Применять к таким смесям паровой способ экономически невыгодно, поскольку на выделение малого количества реагента тратится значительное количество пара.

Применение вещества

Прежде всего, вещество является основой для создания бромистых солей и различных производных на основе органики. Но и сам реактив, и его соединения довольно широко используются во многих областях жизнедеятельности человека:

• Органические бромиды — синтезирование красителей и лекарств.
• Бромиды щелочных металлов — успокоительные препараты, используемые для лечения неврозов, повышенной раздражительности, гипертонии, эпилепсии.
• Бромид серебра — фотография.
• Бром — изготовление бромистого этила и дибромэтана, участвующих в производстве этиловой жидкости, которую добавляют к бензинам, чтобы снизить их способность к детонации.
• Бромистый метил — инсектициды.
• Органические соединения вещества — производство эффективных огнетушителей.
• Бромная вода — химические анализы, позволяющие определять многие вещества.

Бром в организме

Вещество содержится в тканях всех животных и растений. Его обнаружили практически во всех жидкостях тела. Если человек здоров, то в его организме уровень брома составляет от 0,11 до 2,00 мг/%. Для поддержания этого показателя в сутки необходимо получать не больше 0,8−1 г реактива.

Радиоактивный бром позволил выявить, что вещество поглощается щитовидной железой, почками и мозгом. Бромиды, которые были введены в животные организмы, увеличили концентрацию процессов торможения, проходящих в головном мозге. Они способствовали приведению в норму нервной системы, которая пострадала от чрезмерного напряжения, возникшего в результате подобного процесса.

Но следует учитывать, что химический элемент задерживается в щитовидной железе, вступая в конкуренцию с йодом. Это влияет на работу органа, что отражается на обмене веществ.

Бром плохо усваивается, если в реакции будут участвовать хлор, алюминий, йод и фтор. Чтобы избежать такой ситуации, перед началом лечения препаратами, содержащими бромные соли, необходимо проконсультироваться с врачом.

Опасность и вред

Элементарный бром представляет собой сильнодействующий яд, отнесённый ко второму классу опасности. Его ни в коем случае нельзя принимать внутрь.

Очень опасны пары вещества:

• При концентрации 1 мг/м3 и более газ вызывает кашель, насморк, кровотечение из носа, головокружение и головную боль.
• При концентрациях, превышающих указанный порог, у человека может начаться отёк лёгких, удушье, бронхит, в некоторых случаях возможен смертельный исход.
• Максимальное допустимое значение — 2 мг/м3.

Во избежание отравления все работы с реагентом необходимо осуществлять в специальных шкафах, оборудованных хорошей вытяжной системой. Если же защититься от паров не удалось, то следует подышать сильно разбавленным водным раствором аммиака, возможно применение раствора на этиловом спирте. Для устранения боли в горле, возникшей из-за воздействия отравляющего газа, нужно выпить хорошо нагретое молоко.

В жидком виде попавшее на кожу вещество вызывает ожоги, которые плохо заживают. В случае поражения кожи реагент необходимо тщательно смыть большим количеством воды или сдуть мощной воздушной струёй. Место ожога следует смазать ланолином.

Представителям профессий, требующих постоянной концентрации внимания, к примеру, водителям и альпинистам, применять лекарства на основе брома не рекомендуется. Это обусловлено свойством вещества снимать возбуждённое состояние нервной системы, расслаблять её.

Признаки избытка и нехватки

Чаще всего переизбыток вещества в организме возникает при неправильном употреблении бромосодержащих препаратов. Это состояние может привести к серьёзным проблемам со здоровьем. Признаки избытка микроэлемента:

• Кожные воспаления и высыпания.
• Нарушения в работе пищеварительной системы.
• Ощущение усталости, вялости и подавленности.
• Частые бронхиты и риниты при отсутствии простудных и вирусных заболеваний.

Нехватка брома не менее серьёзная проблема. Из-за отсутствия в организме необходимого количества вещества у беременных женщин повышается вероятность выкидыша на разных сроках.

Проявляться недостаток микроэлемента может в виде таких симптомов:

• бессонница;
• замедление роста у детей;
• понижение уровня гемоглобина.

Эти проблемы редко ассоциируются именно с нехваткой брома, но всё же лучше обратиться к врачу и сдать необходимые анализы. Такая мера позволит установить причину недомогания и исключить возможность развития более серьёзных заболеваний.

Бром является важным химическим элементом. Он необходим для нормальной жизнедеятельности растений и животных. Недостаток этого неметалла, как и его избыток, может привести к развитию заболеваний. Кроме того, вещество активно применяется в различных сферах деятельности человека. На его основе создаются лекарственные препараты, химические реагенты и инсектициды.

Бром (Br)
Атомный номер	35
Внешний вид	красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом
Свойства атома
Атомная масса (молярная масса)	79,904 а. е. м. (г/моль)
Радиус атома	n/a пм
Энергия ионизации (первый электрон)	1142,0 (11,84) кДж/моль (эВ)
Электронная конфигурация	[Ar] 3d10 4s2 4p5
Химические свойства
Ковалентный радиус	114 пм
Радиус иона	(+5e)47 (-1e)196 пм
Электроотрицательность (по Полингу)	2,96
Электродный потенциал	0
Степени окисления	7, 5, 3, 1, -1
Термодинамические свойства
Плотность	3,12 г/см³
Удельная теплоёмкость	(Br—Br) 0,473 Дж/(K·моль)
Теплопроводность	0,005 Вт/(м·K)
Температура плавления	265,9 K
Теплота плавления	(Br—Br) 10,57 кДж/моль
Температура кипения	331,9 K
Теплота испарения	(Br—Br) 29,56 кДж/моль
Молярный объём	23,5 см³/моль
Кристаллическая решётка
Структура решётки	орторомбическая
Период решётки	6.670 Å
Отношение c/a	n/a
Температура Дебая	n/a K

Бром — 35 элемент периодической таблицы, атомная масса 79,904, галоген, красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом.

История

Бром был открыт в 1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье Баларом. Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги в другую кочует утверждение, что огорченный 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-то была, но принадлежала она не Ю. Либиху, а Шарлю Жерару, который очень хотел, чтобы кафедру химии в Сорбонне занял Огюст Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар. ^[1]

Происхождение названия

Греческое греч. βρωμος — зловоние.

Получение

Бром получают химическим путём из рассола Br^—:

Физические свойства

Темно-красная тяжелая жидкость, красно-коричневый газ.

Химические свойства

Типичный галоген.

Применение

• 1,2-дибромэтан в настоящее время применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе, взамен тетраэтилсвинца.
• В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающее средство.
• Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
• Используется для создания пожароустойчивых пластмасс.

Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.

Биологическая роль

См. также

Категория:Соединения брома

Ссылки

• Бром на Webelements
• Бром в Популярной библиотеке химических элементов

Периодическая система элементов

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

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Uus

Uuo

*

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

af:Broom
ar:بروم
bg:Бром
bs:Brom
ca:Brom
co:Bromu
cs:Brom
da:Brom
de:Brom
el:Βρώμιο
en:Bromine
eo:Bromo
es:Bromo
et:Broom
fi:Bromi
fr:Brome
gl:Bromo (elemento)
he:ברום
hr:Brom
hu:Bróm
id:Brom
io:Bromo
is:Bróm
it:Bromo
ja:臭素
jbo:xunkliru
ko:브로민
la:Bromum
lb:Brom
lt:Bromas
lv:Broms
mi:Pūkane
mk:Бром
nl:Broom
nn:Brom
no:Brom
oc:Bròme
pl:Brom
pt:Bromo
ro:Brom
sh:Brom
simple:Bromine
sk:Bróm
sl:Brom
sr:Бром
sv:Brom
tg:Бром
th:โบรมีน
tr:Brom
ug:Brom
uk:Бром
uz:Brom
vi:Brôm
zh:溴
zh-yue:溴

---

Википедия Бром адрес Викисловарь — адрес Викицитатник — адрес Викиучебник — адрес Викитека — адрес Викиновости — адрес Викиверситет — адрес Викигид — адрес

Выделить Бром и найти в: Вокруг света адрес Академик адрес Астронет адрес Элементы адрес Научная Россия адрес Кругосвет адрес Научная Сеть Традиция — адрес Циклопедия — адрес Викизнание — адрес

Google Bing Yahoo Яндекс Mail.ru Рамблер Нигма.РФ Спутник Google Scholar Апорт Онлайн-переводчик Архив Интернета Научно-популярные фильмы на Яндексе Документальные фильмы

Список ru-вики Вики-сайты на русском языке Список крупных русскоязычных википроектов Каталог wiki-сайтов Русскоязычные wiki-проекты Викизнание:Каталог wiki-сайтов Научно-популярные сайты в Интернете Лучшие научные сайты на нашем портале Лучшие научно-популярные сайты Каталог научно-познавательных сайтов НАУКА В РУНЕТЕ: каталог научных и научно-популярных сайтов

---

• Страница 0 — краткая статья
• Страница 1 — энциклопедическая статья
• Разное — на страницах: 2 , 3 , 4 , 5
• Прошу вносить вашу информацию в «Бром 1», чтобы сохранить ее

Комментарии читателей:

1. ↑ Популярная библиотека химических элементов, М., Наука, 1983

Бром (Br) располагается в 4 периоде, в VII группе, главной подгруппе, имеет порядковый номер 35.

A (массовое число) = 80
P (число протонов) = 35
N (число нейтронов) = A — Z = 80 — 35 = 45
ē (число электронов) = 35

Br
+35

2

8

18

7

₃₅Br 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

35Br

↑↓

↑↓

↑↓

↑

4s

4p

4d

35Br*

↑↓

↑↓

↑

↑

↑

4s

4p

4d

35Br**

↑↓

↑

↑

↑

↑

↑

4s

4p

4d

35Br***

↑

↑

↑

↑

↑

↑

↑

4s

4p

4d

минимальная: -1

максимальная: +7

Бром – p-элемент, неметалл.

Br₂O₇ – оксид брома (VII).
Проявляет кислотные свойства:
Br₂O₇ + 2NaOH ⟶ 2NaBrO₄ + H₂O

HBrO₄ – бромная кислота.
Проявляет кислотные свойства:
HBrO₄ + NaOH ⟶ NaBrO₄ + H₂O

HBr

Бром (химический символ — Br, от др.-греч. βρῶμος — «зловонный»^[3], также от лат. Bromum) — химический элемент 17-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы седьмой группы, VIIA) четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 35.

Простое вещество бром (при нормальных условиях) — это химически активный неметалл (химическая формула — Br₂) — тяжёлая едкая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным «тяжёлым» запахом, отдалённо напоминающим запах одновременно иода и хлора. Летуч и ядовит.

История

Бром был независимо открыт^[4] двумя химиками: Карлом Якобом Лёвихом (нем. Carl Jacob Löwig) в 1825 году^[5], и Антуаном Жеромом Баларом в 1826 году^[6]. Балар заметил бурое окрашивание при прибавлении хлорной воды к маточному раствору бассейнов, в которых из рассолов кристаллизовалась поваренная соль («садочные бассейны»)^[7]. Долгое время наполняя такие бассейны свежей морской водой, собирая поваренную соль и не сливая остатков, в них накапливают бромиды, которые содержатся в морской воде в незначительных количествах и не кристаллизуются с солью, потому что не достигают насыщения^[8]. Балар дал открытому элементу название «мурид», но по предложению проверявшей его открытие комиссии Парижской Академии Наук (Воклен, Тенар, Гей-Люссак) изменил его на закрепившееся «бром» от греческого бромос — вонь. В России бром под именем «вромий» (в древнегреческом β читается как [б], а в новогреческом как [в]) стал известен в 1827 году после доклада профессора А. Иовского на публичном заседании в Московском Университете. В том же году в журнале «Указатель открытий по физике, химии, естественной истории и технологии» оповестил об открытии брома (именно через б) профессор Н. П. Щеглов^[7].

Нахождение в природе

Кларк брома — 1,6 г/т. Бром широко распространён в природе и в рассеянном состоянии встречается почти повсеместно, как примесь содержится в сотнях минералов. Почти все соединения брома хорошо растворяются в воде и поэтому легко выщелачиваются из горных пород. В море сосредоточена бо́льшая часть брома, он находится в значительных количествах также в водах 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.

Имеется лишь небольшое количество нерастворимых в воде соединений брома, это соли серебра и меди. Самый известный из этих минералов — бромаргирит AgBr. Другие минералы — йодобромит Ag(Br, Cl, I), эмболит Ag(Cl, Br)^[9]. Собственных минералов брома мало ещё и потому, что его ионный радиус велик, 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, в первую очередь бобовые — горох, фасоль, чечевица, а также морские водоросли, активно накапливают бром.

Физические свойства

При нормальных условиях бром — тяжёлая летучая жидкость, тёмно-красная на просвет, в отражённом свете тёмно-фиолетового, почти чёрного цвета. Обладает резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются долго не заживающие 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 равна −7,25 °C, энтальпия плавления 10,58 кДж/моль. Температура кипения составляет +59,2 °C, при кипении бром превращается из жидкости в жёлто-бурые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути; энтальпия испарения 30,86 кДж/моль. Давление насыщенных паров при 0 °C составляет 8,7 кПа, при 20 °C 22,8 кПа^[2].

Теплопроводность жидкого брома при 25 °C составляет 4,5 Вт/(м·К), газообразного (при 59 °C) 0,21 Вт/(м·К). Молярная энтропия жидкого брома S0
298 = 152,0 Дж/(моль·К), газообразного 245,37 Дж/(моль·К). Молярная теплоёмкость C0
p = 75,69 Дж/(моль·К)^[2].

Теплоёмкость и энтропия твёрдого и жидкого брома^[10]

T, K	So, Дж/(моль×К)	cp, Дж/(моль×К)		T, K	So, Дж/(моль×К)	cp, Дж/(моль×К)
15	0,650	1,725		160	18,130	11,981
20	1,325	03,04		170	18,864	12,2
25	2,144	4,309		180	19,570	12,416
30	3,027	5,364		190	20,245	12,632
35	3,921	6,226		200	20,898	12,851
40	4,799	6,929		210	21,530	13,077
45	5,650	7,5		220	22,144	13,315
50	6,465	7,968		230	22,742	13,57
55	7,244	8,355		240	23,324	13,848
60	7,985	8,683		250	23,896	14,157
65	8,692	8,969		260	24,458	14,504
70	9,366	9,228		265,9	24,786	14,732
80	10,628	9,682		Плавление
90	11,791	10,074		265,9	34,290	18,579
100	12,870	10,419		270	34,573	18,487
110	13,879	10,728		280	35,241	18,3
120	14,824	11,011		290	35,881	18,164
130	15,718	11,273		298,15	36,384	18,089
140	16,563	11,52		300	36,496	18,077
150	17,365	11,755

Твёрдый бром образует молекулярные (состоящие из молекул Br₂)^[11] кристаллы ромбической сингонии, пространственная группа Ccma, параметры ячейки a = 0,448 нм, b = 0,667 нм, c = 0,872 нм, Z = 4. Они игольчатые, красно-коричневые со слабым металлическим блеском, при снижении температуры до 21 К становятся бесцветными; плотность при температуре плавления составляет 4,073 г/см³^[2].

Температурный коэффициент объёмного расширения жидкого брома при нормальных условиях равен 1,10·10⁻³ К⁻¹. Критические параметры: температура 315 °C (588 К), давление 10,0 МПа, плотность 1,26 г/см³. Динамическая вязкость при 0 °C составляет 1,241 мПа·с, температурный коэффициент изменения вязкости равен (1 + 0,01225t + 2,721·10⁻⁶t²), где t — температура в градусах Цельсия. Поверхностное натяжение 1,5 мПа (20 °C)^[2].

Стандартный электродный потенциал Br₂/Br⁻ в водном растворе равен +1,065 В. Удельное электрическое сопротивление жидкого брома 7,69·10¹² Ом·см. Диэлектрическая проницаемость 3,148^[2].

Молекулярный бром диамагнитен^[2]. Магнитная восприимчивость χ = −56,4·10⁻⁶ см³/моль.

Коэффициент преломления составляет 1,659 (в жёлтой D-линии натрия 589 нм при 15 °C). Молекулярный бром проявляет широкую полосу поглощения в видимой и ультрафиолетовой области с максимумом на длине волны 420 нм; сильным поглощением видимого света в области коротких длин волн объясняется красный цвет брома^[2].

Атомный радиус брома 119 пм, ионные радиусы в кристаллах: Br⁻ 182 пм (координационное число 6), Br³⁺ 73 пм (4), Br⁵⁺ 45 пм (3), Br⁷⁺ 53 пм (6) и 39 пм (4). Электроотрицательность по Полингу 2,8^[2].

Энергии ионизации^[2]:

Br⁰ → Br⁺ + e⁻: 11,81381 эВ^[12];

Br⁺ → Br²⁺ + e⁻: 21,80 эВ;

Br²⁺ → Br³⁺ + e⁻: 35,90 эВ;

Br³⁺ → Br⁴⁺ + e⁻: 47,3 эВ;

Br⁴⁺ → Br⁵⁺ + e⁻: 59,7 эВ;

Br⁵⁺ → Br⁶⁺ + e⁻: 88,6 эВ;

Br⁶⁺ → Br⁷⁺ + e⁻: 109,0 эВ (по другим данным 103,0 эВ^[12]);

Br⁷⁺ → Br⁸⁺ + e⁻: 192,8 эВ.

Двухатомная молекула брома имеет длину связи 228 пм, энергия диссоциации молекулы 1,969 эВ (190,0 кДж/моль), диаметр молекулы 323 пм. Заметная диссоциация молекул на атомы наблюдается при температуре 800 °C и быстро возрастает при дальнейшем росте температуры; степень диссоциации 0,16 % при 800 °C и 18,3 % при 1284 °C^[2].

Изотопы

Природный бром состоит из двух стабильных изотопов ⁷⁹Br (50,54 %) и ⁸¹Br (49,46 %)^[13]. Искусственно получены многочисленные радиоактивные изотопы брома.

Химические свойства

В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br₂. В пара́х обнаружена примесь молекул Br₄^[2].

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

Стандартный электродный потенциал при 25 °C +1,066 В^[13]:

По химической активности бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом^[13]. При реакции брома с растворами иодидов выделяется свободный иод:

Напротив, при действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный бром. Реакция протекает при кипении:

Характерные степени окисления брома: −1 (бромиды Br⁻), +1 (гипобромиты BrO⁻), +3 (бромиты BrO−
2), +5 (броматы BrO−
3), +7 (перброматы BrO−
4).

Вода

Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,55 г на 100 г воды при 20 °C^[13]), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:

Бром на свету или при кипении^{[источник не указан 150 дней]} реагирует с водой из-за разложения бромноватистой кислоты^[13]:

При температуре ниже 6,2 °C образует декагидрат ^[13], также известен гексагидрат^[7].

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

Неметаллы

При реакции брома с серой образуется S₂Br₂, при реакции брома с фосфором (воспламеняется^[13]) — 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 BrF, BrF₃ и BrF₅, с хлором — BrCl, с иодом — IBr и IBr₃, получен также бромид астата AtBr.

Металлы

При взаимодействии со многими металлами бром образует бромиды в высших степенях окисления, например, AlBr₃, CuBr₂, MgBr₂ и др.

Реакция со многими металлами в мелкодисперсном состоянии (калий кусочками, порошки мышьяка, сурьмы, висмута, цинка и алюминия) сопровождается воспламенением^[13].

Жидкий бром взаимодействует и с золотом, образуя трибромид золота AuBr₃^[14][13]:

Устойчивы к действию брома тантал и платина^[13], в меньшей степени — серебро, титан и свинец.

Органические соединения

С большинством органических растворителей (спирт, эфир, хлороформ, тетрахлор, сероуглерод) бром смешивается во всех отношениях, при этом часто вступает с ними в реакцию^[13].

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

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).

Реагирует с родановодородом:

Получение

В качестве исходного сырья для производства брома служат:

1. морская вода (65 мг/л^[15]),
2. рассолы соляных озёр,
3. щёлок калийных производств,
4. подземные воды нефтяных и газовых месторождений.

Бром получают химическим путём из природных рассолов и других растворов, содержащих ион Br⁻, окисляя его газообразным хлором:

Затем молекулярный бром выделяют из раствора потоком водяного пара или воздуха и конденсируют^[11].

Бромсодержащие кислоты

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

Применение

В химии

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

Промышленное применение

Значительная часть элементарного брома до начала 1980-х использовалась для производства 1,2-дибромэтана, входившего в состав этиловой жидкости — антидетонирующей добавки в бензины, содержащей тетраэтилсвинец; дибромэтан в этом случае служил источником брома для образования относительно летучего дибромида свинца для предотвращения осаждения твёрдых оксидов свинца на деталях двигателя.
Бром также используется в синтезе антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам.

• Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
• Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.
• 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

• В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.

В производстве оружия

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

Физиологическое действие

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 в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88. ЛД₅₀ при пероральном введении для крыс составляет 2600 мг/кг, для морских свинок 5500 мг/кг^[16]. Для человека смертельная доза перорально составляет 14 мг/кг^[17]. При вдыхании паров брома половинная летальная концентрация для мышей составляет 750 ppm (9 минут) и 240 ppm (2 часа)^[16]. При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух (в как можно 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.

Биологическое значение

В 2014 году исследование показало, что бром (в форме бромид-иона) является необходимым кофактором в ходе биосинтеза коллагена IV, делая элемент существенным в архитектуре базальной мембраны и развитии тканей у животных^[18]. Тем не менее, не было отмечено никаких чётких симптомов или синдромов дефицита при полном удалении брома из пищи^[19]. В других биологических функциях бром может не быть необходимым, но всё же приносить пользу, особенно когда он заменяет хлор. Например, в присутствии перекиси водорода H₂O₂ синтезируемая эозинофилами с ионами хлорида или бромида эозинофильная пероксидаза обеспечивает мощный механизм, с помощью которого эозинофилы убивают многоклеточных паразитов (таких, как, например, нематодные черви, участвующие в филяриозе) и некоторые бактерии, такие как бактерии туберкулёза). Эозинофильная пероксидаза — это галопероксидаза, которая более эффективно использует бром, а не хлор для этой цели, производя гипобромит (бромоводородную кислоту), хотя использование хлорид-иона также возможно^[20]. Хотя α-галоэфиры, как правило, считаются высокореактивными и, следовательно, токсичными промежуточными продуктами в биоорганическом синтезе, млекопитающие, включая людей, кошек и крыс, по-видимому, биосинтезируют следы α-бромэфира, 2-октил-4-бром-3-оксобутаноата, которые присутствуют в их спинномозговой жидкости и, вероятно, играют пока неясную роль в возникновении быстрого сна^[21].

Морские организмы являются основным источником броморганических соединений, и именно в этих организмах роль брома могла бы быть намного более высокой. Более 1600 таких броморганических соединений были идентифицированы к 1999 году. Наиболее распространённым является метилбромид (CH₃Br), около 56 000 тонн которого синтезируется за год морскими водорослями^[22]. Эфирное масло гавайской водоросли Asparagopsis taxiformis состоит из 80 % бромоформа^[23]. Большинство таких броморганических соединений в море синтезируется водорослями под действием уникального фермента, ванадийбромпероксидазы^[24].

Особенности работы

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 закупоренной 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).

Проливы брома целесообразно посыпать карбонатом натрия:

либо влажной пищевой содой:

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 всегда правильно. Безопаснее 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-процентный тиосульфат натрия) используется для смачивания ватно-марлевых повязок, которые помогают защитить органы дыхания от паров брома.

Мифы, легенды, заблуждения и их опровержения

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

Препараты брома имеют солёный вкус и оказывают седативный (успокаивающий) и снотворный эффект^[25].

Ни в коем случае не следует путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия), который применяют при расстройствах нервной системы, и элементарный бром, который является весьма токсичным веществом с раздражающим действием. Принимать элементарный бром внутрь ни в коем случае нельзя — это сильный яд^[26].

См. также

• Утечка брома в Челябинске

Комментарии

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

Примечания

Литература

• Львов М. Д. Бром, химический элемент // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
• Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С. Бром // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред.  И. Л. Кнунянц. — М.:  Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 318—319. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
• Справочник для химиков, инженеров, врачей. Вредные вещества в промышленности. Том 3. — Л.: Химия, 1977. — С. 22—24.

Ссылки

• Бром на WebElements.com
• Бром в Популярной библиотеке химических элементов
• График теплопроводности брома (англ.)
• Вязкость брома при определённых условиях (англ.)

Эта страница в последний раз была отредактирована 5 декабря 2022 в 05:28.

Как только страница обновилась в Википедии она обновляется в Вики 2.
Обычно почти сразу, изредка в течении часа.