Бром
Бром | ||||
---|---|---|---|---|
← Селен | Криптон → | ||||
| ||||
Внешний вид простого вещества | ||||
Образец брома |
||||
Свойства атома | ||||
Название, символ, номер | Бром / Bromum (Br), 35 | |||
период , блок |
17 (устар. 7), 4, p-элемент |
|||
Атомная масса (молярная масса) |
[79,901; 79,907][комм 1][1]. а. е. м. (г/моль) | |||
Электронная конфигурация |
[Ar] 3d104s24p5 1s22s22p63s23p63d104s24p5 |
|||
Радиус атома | 119 пм | |||
Химические свойства | ||||
Ковалентный радиус | 114 пм | |||
Радиус иона | (+5e)47 (-1e)196 пм | |||
Электроотрицательность | 2,96 (шкала Полинга) | |||
Электродный потенциал | 0 | |||
Степени окисления | −1, 0, +1, +3, +5, +7 | |||
Энергия ионизации (первый электрон) |
1142,0 (11,84) кДж/моль (эВ) | |||
Термодинамические свойства простого вещества | ||||
Плотность (при н. у.) | 3,1055 (25 °C)[2] г/см³ | |||
Температура плавления | 265,90 К (−7,25 °C)[2] | |||
Температура кипения | 332,4 К (59,2 °C)[2] | |||
Критическая точка | 588 К, 10,0 МПа | |||
Мол. теплота плавления | (Br—Br) 10,58[2] кДж/моль | |||
Мол. теплота испарения | (Br—Br) 30,86[2] кДж/моль | |||
Молярная теплоёмкость | 75,69[2] Дж/(K·моль) | |||
Молярный объём | 51,46 (25 °C, Br2) см³/моль | |||
Кристаллическая решётка простого вещества | ||||
Структура решётки | Орторомбическая | |||
Параметры решётки |
a = 4,48, b = 6,67, c = 8,72 Å[2] | |||
Прочие характеристики | ||||
Удельное сопротивление |
7,69·1010[2] Ом·м | |||
Теплопроводность | (300 K) 4,5[2] Вт/(м·К) | |||
Тепловое расширение | 1,10·10−3 К−1[2] |
35 | Бром
|
3d104s24p5 |
Бром (
История
Бром был независимо открыт[4] двумя химиками: Карлом Якобом Лёвихом 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 —
. 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].
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)
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
Химические свойства
В свободном виде существует в виде двухатомных молекул . В пара́х обнаружена примесь молекул [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 ), +1 (
- Вода
Бром немного, но лучше других
Бром на свету или при кипении[источник не указан 632 дня] 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:
При реакции брома с серой образуется дибромид дисеры , при реакции брома с фосфором (воспламеняется[13]) — бромид фосфора(III) и бромид фосфора(V) . Бром реагирует также с селеном и теллуром.
Реакция брома с водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода . Раствор его в воде — бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной. Соли бромоводородной кислоты — бромиды. Большинство бромидов хорошо растворимы в воде. Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в растворе — образование с ионами светло-желтого осадка бромида серебра , 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 фторид брома(I) , фторид брома(III) и фторид брома(V) , с хлором — хлорид брома , с иодом — монобромид иода и трибромид иода , получен также бромид астата .
Металлы
При взаимодействии со многими металлами бром, взятый в избытке, образует бромиды в высших степенях окисления, например, , , и др. При недостатке брома в тех же условиях могут образоваться бромиды металлов в промежуточных степенях окисления, например бромид технеция (IV) и [14], и даже . [15]
Реакция со многими металлами в мелкодисперсном состоянии (калий кусочками, порошки мышьяка, сурьмы, висмута, цинка и алюминия) сопровождается воспламенением[13].
Жидкий бром также взаимодействует с золотом, образуя
Устойчивы к действию брома тантал и платина[13], в меньшей степени — серебро, титан и свинец.
Органические соединения
С большинством
При взаимодействии с органическими соединениями, содержащими
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 (реакция замещения).
Реагирует с родановодородом:
Получение
В качестве исходного сырья для производства брома служат:
- морская вода (65 мг/л[17]),
- рассолы соляных озёр,
- щёлок калийных производств,
- 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
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
- 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 успокаивающие средства.
В производстве оружия
Со времен
Физиологическое действие
Бром и его пары сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001 % (по объёму) наблюдается раздражение
Биологическое значение
В
Морские организмы являются основным источником
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
Миф о применении брома для снижения полового влечения
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[27].
Ни в коем случае не следует путать «аптечный бром» (водные растворы
.См. также
Комментарии
- ↑ Указан диапазон значений атомной массы в связи с неоднородностью распространения изотопов в природе
Примечания
- .
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 ХЭ, 1988.
- ↑ Большой древнегреческий словарь (αω) Архивная копия от 31 января 2013 на Wayback Machine.
- doi:10.1021/ed009p1915. —.
- ↑ Löwig, Carl Jacob. Das Brom und seine chemischen Verhältnisse (нем.) : magazin. — Heidelberg: Carl Winter, 1829.
- Annales de chimie et de physique(2nd series) : magazine. — 1826. — Vol. 32. — P. 382—384.
- ↑ Госхимтехиздат, 1933. — С. 559—560, 581—582. — 738 с.
- Госхимтехиздат, 1932. — Т. 1. — С. 229. — 488 с.
- ↑ Эмболит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- 1 июня 2022 года.
- ↑ 1 2 Greenwood N. N., Earnshaw A. Chemistry of the Elements. — 2nd Ed. — Elsevier, 2012. — 1600 с. — ISBN 9780080501093.
- ↑ 1 2 David R. Lide (ed.), CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition. CRC Press. Boca Raton, Florida, 2003; Section 10, Atomic, Molecular, and Optical Physics; Ionization Potentials of Atoms and Atomic Ions.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Brockhaus ABC Chemie in zwei Baenden. — Leipzig: VEB F. A. Brockhaus Verlag, 1966. — Bd. 1 A-K. — S. 203. — 768 S.
- 13 февраля 2023 года.
- 15 декабря 2023 года.
- ↑ Лидин Р. А. и др. Химические свойства неорганических веществ. — 3-е изд., испр. — М.: Химия, 2000. — 480 с. — ISBN 5-7245-1163-0.
- ↑ J. P. Riley, Skirrow G. Chemical Oceanography, V. 1, 1965.
- ↑ 1 2 Bromine. Immediately Dangerous to Life or Health Concentrations (IDLH). Архивная копия от 1 августа 2020 на Wayback Machine The National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH). May 1994.
- ↑ Каталог химических реактивов фирмы MERCK (Германия), 2008—2010 г.
- .
- .
- ↑ Mayeno A. N., Curran A. J., Roberts R. L., Foote C. S. Eosinophils preferentially use bromide to generate halogenating agents (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1989. — Vol. 264, no. 10. — P. 5660—5668. — PMID 2538427.
- 7 сентября 2018 года.
- doi:10.1039/a900201d.
- .
- .
- ↑ Машковский, М. Д. Лекарственные средства. — 15-е изд. — М. : Новая Волна, 2005. — С. 89-90. — 1200 с. — ISBN 5-7864-0203-7.
- ↑ Сергей Уфимцев. Утечка брома сорвала праздник знаний в школах Челябинска . Комсомольская правда. Дата обращения: 24 февраля 2013. Архивировано 25 февраля 2013 года.
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.