Бром
|
|||||
Внешний вид простого вещества | |||||
---|---|---|---|---|---|
Свойства атома | |||||
Название, символ, номер |
Бром / Bromum (Br), 35 |
||||
Атомная масса (молярная масса) |
|||||
Электронная конфигурация |
[Ar] 3d10 4s2 4p5 |
||||
Химические свойства | |||||
Ковалентный радиус |
114 пм |
||||
Радиус иона |
(+5e)47 (-1e)196 пм |
||||
Электроотрицательность |
2,96 (шкала Полинга) |
||||
Электродный потенциал |
0 |
||||
Степени окисления |
7, 5, 3, 1, 0, -1 |
||||
Энергия ионизации (первый электрон) |
|||||
Термодинамические свойства простого вещества | |||||
Плотность (при н. у.) |
3,102 (25 °C) г/см³ |
||||
Температура плавления |
265,9 К (−7,25 °C) |
||||
Температура кипения |
331,9 K |
||||
Уд. теплота плавления |
(Br—Br) 10,57 кДж/моль |
||||
Уд. теплота испарения |
(Br—Br) 29,56 кДж/моль |
||||
Молярная теплоёмкость |
75,69[2] Дж/(K·моль) |
||||
Молярный объём | |||||
Кристаллическая решётка простого вещества | |||||
Структура решётки |
орторомбическая |
||||
Параметры решётки |
a=6,67 b=4,48 c=8,72 Å |
||||
Прочие характеристики | |||||
Теплопроводность |
(300 K) 0,005 Вт/(м·К) |
35 |
Бром
|
Br
79,904
|
|
3d104s24p5 |
Бром (от др.-греч. βρῶμος «вонючка», «вонючий») — элемент 17-й группы периодической таблицы химических элементов (по устаревшей классификации — элемент главной подгруппы VII группы), четвёртого периода, с атомным номером 35[3]. Обозначается символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: ) при нормальных условиях — тяжёлая едкая жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома двухатомна (формула Br2).
Содержание
История[править | править вики-текст]
Бром был независимо открыт[4] двумя химиками: Карлом Якобом Лёвихом[en] (нем. Carl Jacob Löwig) в 1825 году[5], и Антуаном Жеромом Баларом в 1826 году[6]. 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 неизвестный 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[править | править вики-текст]
Название элемента происходит от др.-греч. βρῶμος — «дурной запах, зловоние»[7].
Нахождение в природе[править | править вики-текст]
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)[8]. 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:
- Морская вода (65 мг/л[9])
- Рассолы соляных озёр
- Щёлок калийных производств
- Подземные воды нефтяных и газовых месторождений
Получение[править | править вики-текст]
Бром получают химическим путём из рассола Br−:
Физические свойства[править | править вики-текст]
При обычных условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при соприкосновении с кожей образуются ожоги. Бром — одно из двух простых веществ (и единственное из неметаллов), наряду со ртутью, которое при комнатной температуре является жидким. Плотность при 0 °C — 3,19 г/см³. Температура плавления брома — −7,2 °C, кипения — +58,8 °C, при кипении бром превращается из жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути. Стандартный электродный потенциал Br2/Br− в водном растворе равен +1,065 В.
Природный бром состоит из двух стабильных изотопов 79Br (50,56 %) и 81Br (49,44 %). Искусственно получены многочисленные радиоактивные изотопы брома.
Химические свойства[править | править вики-текст]
В свободном виде существует в виде двухатомных молекул Br2. Заметная диссоциация молекул на атомы наблюдается при температуре 800 °C и быстро возрастает при дальнейшем росте температуры. Диаметр молекулы Br2 равен 0,323 нм, межъядерное расстояние в этой молекуле — 0,228 нм.
Бром немного, но лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C), раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:
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:
Напротив, при действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный бром:
При реакции брома с серой образуется S2Br2, при реакции брома с фосфором — PBr3 и PBr5. Бром реагирует также с неметаллами селеном и теллуром.
Реакция брома с водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода HBr. Раствор HBr в воде — это бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной кислоте HCl. Соли бромоводородной кислоты — бромиды (NaBr, MgBr2, AlBr3 и др.). Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в растворе — образование с ионами Ag+ светло-желтого осадка бромида серебра AgBr, практически нерастворимого в воде.
С кислородом и азотом бром непосредственно не реагирует. Бром образует большое число различных соединений с остальными галогенами. Например, со фтором бром образует неустойчивые BrF3 и BrF5, с иодом — IBr. При взаимодействии со многими металлами бром образует бромиды, например, AlBr3, CuBr2, MgBr2 и др. Устойчивы к действию брома тантал и платина, в меньшей степени — серебро, титан и свинец.
Жидкий бром легко взаимодействует с золотом, образуя трибромид золота AuBr3:[10].
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:
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:
Бромсодержащие кислоты[править | править вики-текст]
Помимо бескислородной бромоводородной кислоты HBr, бром образует ряд кислородных кислот: бромную HBrO4, бромноватую HBrO3, бромистую HBrO2, бромноватистую HBrO.
Применение[править | править вики-текст]
В химии[править | править вики-текст]
- Вещества на основе брома широко применяются в основном органическом синтезе.
- «Бромная вода» (водный раствор брома) применяется как реагент для качественного определения непредельных органических соединений.
В технике[править | править вики-текст]
- Бромид серебра AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
- Используется для создания антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине, текстильным материалам.
- Пентафторид брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.
- 1,2-дибромэтан в настоящее время применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе, взамен тетраэтилсвинца.
- Растворы бромидов используются в нефтедобыче.
- Растворы бромидов тяжёлых металлов используются как «тяжёлые жидкости» при обогащении полезных ископаемых методом флотации.
- Многие броморганические соединения применяются как инсектициды и пестициды.
В медицине[править | править вики-текст]
- В медицине бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.
В производстве оружия[править | править вики-текст]
Со времен Первой мировой войны бром используется для производства боевых отравляющих веществ.
Физиологическое действие[править | править вики-текст]
Бром и его пары сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м³. Летальная доза, при которой происходит гибель 50 % животных, при пероральном введении для крыс составляет 1700 мг/кг. Для человека смертельная доза перорально составляет 14 мг/кг. (источник — каталог фирмы MERCK). При отравлении парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух (как можно в более ранней стадии показаны ингаляции кислорода); для восстановления дыхания можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Рекомендуются ингаляции тиосульфата натрия в виде 2 % водного раствора, обильное питьё теплого молока с минеральной водой или содой, кофе. Особенно опасно отравление парами брома людей, страдающих астмой и заболеваниями лёгких, так как при вдыхании паров брома очень высока вероятность отёка лёгких. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.
Утечкой брома из железнодорожного вагона было вызвано чрезвычайное происшествие в городе Челябинске, приведшее к отравлению сотен жителей. Более 50 из них на следующий день были госпитализированы в больницы города. Большинство пострадавших — жители Ленинского района.
Особенности работы[править | править вики-текст]
При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, специальными перчатками. Из-за высокой химической активности и токсичности как паров брома, так и жидкого брома, его следует хранить в стеклянной, плотно 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).
По реакции, указанной ниже, целесообразно посыпать проливы 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 рекомендуется. Лучше всего для дегазации брома подходит водный раствор тиосульфата натрия Na2S2O3. Для локализации больших проливов брома можно использовать раствор тиосульфата натрия с добавками пенообразующих веществ и аэросила. Этот же раствор (3—5 % тиосульфат натрия) используется для смачивания ватно-марлевых повязок, которые помогают защитить органы дыхания от паров брома.
Мифы и легенды[править | править вики-текст]
Существует широко распространенная городская легенда о том, что в армии, местах лишения свободы и психиатрических больницах будто бы добавляют соединения брома в еду для снижения полового влечения. Происхождение этого мифа неизвестно.
Препараты брома солёные на вкус[11][12] и не влияют ни на влечение, ни на потенцию. Они обладают снотворным и успокаивающим эффектом[13].
Ни в коем случае нельзя путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия), который применяют при расстройствах нервной системы, и элементарный бром, который является высокотоксичным веществом. Принимать элементарный бром внутрь ни в коем случае нельзя — это яд[14].
См. также[править | править вики-текст]
Комментарии[править | править вики-текст]
- ↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе.
Примечания[править | править вики-текст]
- ↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Vol. 85, no. 5. — P. 1047-1078. — DOI:10.1351/PAC-REP-13-03-02.
- ↑ Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 318. — 623 с. — 100 000 экз.
- ↑ Таблица Менделеева на сайте ИЮПАК
- ↑ Weeks, Mary Elvira (1932). «The discovery of the elements: XVII. The halogen family». Journal of Chemical Education 9 (11). DOI:10.1021/ed009p1915. .
- ↑ Löwig, Carl Jacob (1829). «Das Brom und seine chemischen Verhältnisse» (de) (Carl Winter).
- ↑ Vauquelin, L.N. (1826). «Rapport sur la Mémoire de M. Balard relatif à une nouvelle Substance» (fr). Annales de Chimie et de Physique 32: 382—384.
- ↑ Большой древнегреческий словарь (αω)
- ↑ Эмболит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- ↑ J.P. Riley and Skirrow G. Chemical Oceanography V. 1, 1965
- ↑ Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
- ↑ Натрия бромид
- ↑ Калия бромид — xumuk.ru
- ↑ Машковский М. Д. Лекарственные средства. — 15-е изд. — М.: Новая Волна, 2005. — С. 89. — 1200 с. — ISBN 5-7864-0203-7.
- ↑ Сергей Уфимцев. Утечка брома сорвала праздник знаний в школах Челябинска. Комсольская правда. Проверено 24 февраля 2013. Архивировано из первоисточника 25 февраля 2013.
Литература[править | править вики-текст]
- Львов М. Д. Бром, химический элемент // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Справочник для химиков, инженеров, врачей. Вредные вещества в промышленности. Том 3. Л. «Химия» 1977. стр. 22 — 24.
- Каталог химических реактивов фирмы MERCK (Германия), 2008—2010 г.
Ссылки[править | править вики-текст]
Портал «Химия» | |
Бром в Викисловаре? | |
Бром в Викитеке? | |
Бром на Викискладе? |
- Бром на WebElements.com
- Бром в Популярной библиотеке химических элементов
- График теплопроводности брома (англ.)
- Вязкость брома при определенных условиях (англ.)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | |||||||||||||||||||||||||||
1 | H | He | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3 | Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4 | K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | ||||||||||||||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | ||||||||||||||||||||||||||
6 | Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | ||||||||||||
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Fl | Uup | Lv | Uus | Uuo | ||||||||||||
8 | Uue | Ubn | Ubu | Ubb | Ubt | Ubq | Ubp | Ubh | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Соединения брома | |
---|---|
Бромат аммония (NH4BrO3) • Бромат калия (KBrO3) • Бромат кальция (Ca(BrO3)2) • Бромат натрия (NaBrO3) • Бромат серебра(I) (AgBrO3) • Бромат стронция (Sr(BrO3)2) • Броматы • Бромид алюминия (AlBr3) • Бромид бора(III) (BBr3) • Бромид магния (MgBr2) • Бромид меди(I) (CuBr) • Бромид меди(II) (CuBr2) • Бромид ртути(I) (Hg2Br2) • Бромиды • Бромистая кислота (HBrO2) • Бромоводород (HBr) • Бромная кислота (HBrO4) • Бромноватая кислота (HBrO3) • Бромноватистая кислота (HBrO) • Бромопентакарбонилрений(I) (Re(CO)5Br) • Броморганические соединения • Диоксид брома (BrO2) • Монобромид иода (IBr) • Мононитрат брома (BrNO3) • Оксид брома (Br2O) • Пербромат калия (KBrO4) • Тринитрат брома (Br(NO3)3) • Триоксид диброма (Br2O3) • Трифторид-оксид брома (BrOF3) • Трифторосульфат брома (Br(SO3F)3) • Фторид брома(I) (BrF) • Фторид брома(III) (BrF3) • Фторид брома(V) (BrF5) • Фторид-диоксид брома (BrO2F) • Фторид-триоксид брома (BrO3F) • Фторосульфат брома (BrSO3F) • Хлорид брома (BrCl) |