Бром

Бром расположен в четвертом периоде в группе VIIА периодической системы элементов Менделеева, относится к галогенам. Радиус нейтрального атома брома 0, 119 нм, ионные радиусы Вr^-, Вr³⁺, Вr⁵⁺и Вr⁷⁺ равны, соответственно, 0, 182, 0, 073, 0, 045 и 0, 039 нм. Энергии последовательной ионизации нейтрального атома брома равны, соответственно, 11, 84, 21, 80, 35, 9, 47, 3 и 59, 7 эВ. Сродство к электрону 3, 37 эВ. По шкале Полинга электроотрицательность брома 2, 8.

К открытию брома привели исследования французского химика А. Балара, который в 1826 году, действуя хлором на водный раствор, полученный после промывания золы морских водорослей, выделил темно-бурую дурно пахнущую жидкость. Эту жидкость, полученную также из морской воды, он назвал муридом (от лат. muria — соляной раствор, рассол) и послал сообщение о своем открытии в Парижскую академию наук. Комиссия, созданная для проверки этого сообщения, не приняла название Балара и назвала новый элемент бромом. Открытие брома сделало молодого и мало кому известного ученого знаменитым. После появления статьи Балара оказалось, что склянки с аналогичным веществом ждали исследования у немецких химиков К. Левига и Ю. Либиха. Упустивший возможность открыть новый элемент, Либих воскликнул: «Это не Балар открыл бром, а бром открыл Балара».

Бром — редкий в земной коре элемент. Его содержание в ней оценивается в 0, 37·10^-4% (примерно 50-е место). Химически бром высоко активен и поэтому в свободном виде в природе не встречается. Входит в состав большого числа различных соединений (бромиды натрия, калия, магния и др.), сопутствующих хлоридам натрия, калия и магния. Собственные минералы брома — бромаргирит (бромид серебра AgBr) и эмболит (смешанный хлорид и бромид серебра) — чрезвычайно редки (см. Бромиды природные). Источником брома служат воды горьких озер, соляные рассолы, сопутствующие нефти и различным соляным месторождениям, и морская вода (65·10^–4%), более богато бромом Мертвое море. В настоящее время бром обычно извлекают из вод некоторых горьких озер, одно из которых расположено, в частности, в нашей стране в Кулундинской степи (на Алтае).

При обычных условиях бром — тяжелая (плотность 3, 1055 г/см³) красно-бурая густая жидкость с резким запахом. Бром относится к числу простых веществ, жидких при обычных условиях (кроме брома, таким веществом является еще ртуть). Температура плавления брома –7, 25 °C, температура кипения +59, 2 °C. Стандартный электродный потенциал Вr₂/Вr^- в водном растворе равен +1, 065 В.

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 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 AgBr, практически нерастворимого как в воде, так и в азотнокислом растворе.

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.

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:

Br₂ + 3Na₂CO₃ = 5NaBr + NaBrO₃+ 3CO₂.

Бром применяют при получении ряда неорганических и органических веществ, в аналитической химии. Соединения брома используют в качестве топливных добавок, пестицидов, ингибиторов горения, а также в фотографии. Широко известны содержащие бром лекарственные препараты. Следует отметить, что расхожее выражение: «врач прописал бром по столовой ложке после еды» означает, разумеется, лишь то, что прописан водный раствор бромида натрия (или калия), а не чистый бром. Успокаивающее действие бромистых препаратов основано на их способности усиливать процессы торможения в центральной нервной системе.

При работе с бромом следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. ПДК паров брома 0, 5 мг/м³. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0, 001% (по объему) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных путей, удушье. 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 пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом, периодически поднося его к носу пострадавшего на короткое время. Дальнейшее лечение должно проводиться под наблюдением врача. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает болезненные ожоги.

Из-за высокой химической активности и ядовитости как паров брома, так и жидкого брома его следует хранить в стеклянной, плотно укупоренной толстостенной посуде. Склянки с бромом располагают в емкостях 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 ядовитая жидкость окажется на полу). Для нейтрализации пролитого брома поверхность с ним надо немедленно покрыть кашицей из влажной соды Na₂CO₃.

Авторы: С.С. Бердоносов, П.С. Бердоносов