№35 Бром

История открытия:

К открытию брома привели исследования французского химика А. Балара, который в 1825 году, действуя хлором на водный раствор, полученный после промывания золы морских водорослей, выделил темно-бурую дурно пахнущую жидкость. Эту жидкость он назвал муридом (от лат. muria -рассол) и послал сообщение о своем открытии в Парижскую академию наук. Комиссия назвала новый элемент бромом в связи с тем, что у брома тяжелый, неприятный запах паров (от греческого brwmoz - зловоние).

Нахождение в природе, получение:

Содержание брома в земной коре (1,6*l0^-4% по массе) оценивается в 10¹⁵-10¹⁶ т. Бром - постоянный спутник хлора. Бромистые соли (NaBr, KBr, MgBr₂) встречаются в отложениях хлористых солей (в поваренной соли до 0,03%, в калийных солях - сильвине и карналлите - до 0,3%), а также в морской воде (0,065%), рапе соляных озёр (до 0,2%) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0,1%).
Исходным сырьём для промышленноого получения брома служат морская вода, озёрные и подземные, содержащие бром в виде бромид-иона. Бром выделяют при помощи хлора и отгоняют из раствора водяным паром или воздухом. Из получаемой бромовоздушной смеси бром улавливают химическими поглотителями. Для этого применяют растворы бромистого железа. Из полученных полупродуктов бром выделяют действием хлора или кислоты. Далее бром отделяют от воды и очищают от примеси хлора дистилляцией.
В лабораториях также используют процессы, основанные на окислении бромидов:
6KBr + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3Br₂ + Cr₂(SO₄)₃ + 4K₂SO₄ + 7H₂O

Физические свойства:

Бром - единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Простое вещество 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 воде бром растворим лучше других галогенов (3,58 г/100 г Н₂О при 20°С) - "бромная вода". Значительно лучше растворим бром в органических растворителях, чем пользуются для извлечения его из водных растворов.

Химические свойства:

Бром является сильным окислителем, он непосредственно реагирует почти со всеми неметаллами (за исключением инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими металлами:
2P + 3Br₂ = 2PBr₃; 2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃
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
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
Для брома характерны соединения с нечетными степенями окисления: -1, +1, +3, +5, +7.

Важнейшие соединения:

Бромоводород HBr - ядовитый бесцветный газ с резким запахом, дымящий на воздухе из-за взаимодействия с парами воды. Хорошо растворим в воде: при 0° C в одном объеме воды растворяется 612 объемов бромоводорода. Раствор - сильная одноосновная бромоводородная кислота. Соли - бромиды бесцветные кристаллы, хорошо растворимые в воде (нерастворим AgBr, бледно-желтого цвета).
Оксид брома(I) Br₂O., газ коричневого цвета. Образуется при действии брома на HgO в CCl₄. Свойства ...
Бромноватистая кислота HBrO- сильный окислитель. Образуется при растворении брома в воде, под действием света разлагается на HBr и кислород; обладает слабыми кислотными свойствами, существует только в растворе. Соли - гипобромиты, KBrO, NaBrO - получены в свободном состоянии в виде кристаллогидратов. Все они очень неустойчивы, при нагревании (или подкислении растворов) распадаются на бромид и бромат:
3КВrO = 2KBr + KBrO₃
Бромиты, соли неизвестной даже в растворе бромистой кислоты HBrO₂ - образуются при окислении гипобромитов бромом в щелочной среде: Ba(BrO)₂ + 2Br₂ + 4KOH = Ba(BrO₂)₂ + 4KBr + 2H₂O
Бромноватая кислота, HBrO₃ - концентрированный раствор представляет собой бесцветную сиропоообразную жидкость. Соли - броматы. Бромноватая кислота и броматы являются сильными окислителями:
2S + 2NaBrO₃ = Na₂SO₄ + Br₂+ SO₂
Бромная кислота HBrO₄ существует в водных растворах с концентрацией, не превышающей 6 моль/л. Несмотря на то, что HBrO₄ - самый сильный окислитель среди кислородных кислот брома, реакции с ее участием протекают очень медленно.
Трехфторид брома, BrF₃ - красная жидкость с т. кип. 126°C , образуется в результате прямой реакции брома с фтором. С водой и органическими веществами взаимодействует со взрывом. По отношению к неорганическим соединениям ведет себя как сильный фторирующий агент.

Применение:

Бром и его соединения широко применяются в основном органическом синтезе. Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество. Соединения брома используются для создания антипиренов - добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам. Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива. 1,2-дибромэтан применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе. Растворы бромидов используются в нефтедобыче. В медицине бромид натрия и калия применяют как успокаивающие средства.

Биологическая роль и токсичность:

Бром в виде простого вещества ядовит. Жидкий бром вызывает трудно заживающие ожоги. Пары брома в концентрации 1 мг/м³ вызывают раздражение слизистых оболочек, кашель, головокружение и головную боль, а в более высокой (>60 мг/м³) - удушье и смерть.
В организме человека бром, в виде бромид-ионов, участвует в регуляции деятельности щитовидной железы, так как является конкурентным ингибитором иода.

Петрова М.А., Пухова М.С.
ХФ ТюмГУ, 572 группа.