Бром

Бром

Бром (лат. Bromum), Br, химический элемент VII группы периодической системы Менделеева, относится к галогенам; атомный номер 35, атомная масса 79,904; красно-бурая жидкость с сильным неприятным запахом. Б. открыт в 1826 французским химиком А. Ж. Баларом при изучении рассолов средиземноморских соляных промыслов; назван от греческого bromos — зловоние. Природный Б. состоит из 2 стабильных изотопов ⁷⁹Br (50,54%) и ⁸¹Вг (49,46%). Из искусственно полученных радиоактивных изотопов Б. наиболее интересен ⁸⁰Br, на примере которого И. В. Курчатовым открыто явление изомерии атомных ядер.

  Нахождение в природе. Содержание Б. в земной коре (1,6·10^-4% по массе) оценивается в 10¹⁵—10¹⁶ т. В главной своей массе Б. находится в рассеянном состоянии в магматических породах, а также в широко распространённых галогенидах. Б. — постоянный спутник хлора. Бромистые соли (NaBr, KBr, MgBr₂) встречаются в отложениях хлористых солей (в поваренной соли до 0,03% Br, в калийных солях — сильвине и карналлите — до 0,3% Br), а также в морской воде (0,065% Br), рапе соляных озёр (до 0,2% Br) и подземных рассолах, обычно связанных с соляными и нефтяными месторождениями (до 0,1% Br). Благодаря хорошей растворимости в воде бромистые соли накопляются в остаточных рассолах морских и озёрных водоёмов. Б. мигрирует в виде легко растворимых соединений, очень редко образуя твёрдые минеральные формы, представленные бромиритом AgBr, эмболитом Ag (Cl, Br) и иодэмболитом Ag (Cl, Br, I). Образование минералов происходит в зонах окисления сульфидных серебросодержащих месторождений, формирующихся в засушливых пустынных областях. См. также Бромиды природные.

  Физические и химические свойства. При —7,2°С жидкий Б. застывает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы со слабым металлическим блеском. Пары Б. жёлто-бурого цвета, t_kип 58,78°С. Плотность жидкого Б. (при 20°С) 3,1 г/см³. В воде Б. растворим ограниченно, но лучше других галогенов (3,58 г Б. в 100 г H₂O при 20°С). Ниже 5,84°С из воды осаждаются гранатово-красные кристаллы Br₂·8H₂O. Особенно хорошо растворим Б. во многих органических растворителях, чем пользуются для извлечения его из водных растворов. Б. в твёрдом, жидком и газообразном состоянии состоит из 2-атомных молекул. Заметная диссоциация на атомы начинается при температуре около 800 °С; диссоциация наблюдается и при действии света.

  Конфигурация внешних электронов атома Б. 4s²4p⁵ Валентность Б. в соединениях переменна, степень окисления равна — 1 (в бромидах, например KBr), + 1 (в гипобромитах, NaBrO), + 3 (в бромитах, NaBrO₄), + 5 (в броматах, KBrO₃) и + 7 (в перброматах, NaBrO₄). Химически Б. весьма активен, занимая по реакционной способности место между хлором и йодом. Взаимодействие Б. с серой, селеном, теллуром, фосфором, мышьяком и сурьмой сопровождается сильным разогреванием, иногда даже появлением пламени. Так же энергично Б. реагирует с некоторыми металлами, например калием и алюминием. Однако многие металлы реагируют с безводным Б. с трудом из-за образования на их поверхности защитной плёнки бромида, нерастворимого в Б. Из металлов наиболее устойчивы к действию Б., даже при повышенных температурах и в присутствии влаги, серебро, свинец, платина и тантал (золото, в отличие от платины, энергично реагирует с Б.). С кислородом, азотом и углеродом Б. непосредственно не соединяется даже при повышенных температурах. Соединения Б. с этими элементами получают косвенным путём. Таковы крайне непрочные окислы Br₂O, BrO₂ и Br₃O₈ (последний получают, например, действием озона на Б. при 80°С). С галогенами Б. взаимодействует непосредственно, образуя BrF₃, BrF₅, BrCl, IBr и др. (см. Межгалогенные соединения).

  Б. — сильный окислитель. Так, он окисляет сульфиты и тиосульфаты в водных растворах до сульфатов, нитриты до нитратов, аммиак до свободного азота (3Вr₂ + 8MH₃ = N₂ + 6NH₄Br). Б. вытесняет йод из его соединений, но сам вытесняется хлором и фтором. Свободный Б. выделяется из водных растворов бромидов также под действием сильных окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂O₇) в кислой среде. При растворении в воде Б. частично реагирует с ней

  с образованием бромистоводородной кислоты HBr и неустойчивой бромноватистой кислоты HBrO. Раствор Б. в воде называется бромной водой. При растворении Б. в растворах щелочей на холоду происходит образование бромида и гипобромита (2NaOH + Br₂ = NaBr + NaBrO + H₂O), а при повышенных температурах (около 100°С) — бромида и бромата (6NaOH + 3Br₂ = 5NaBr + NaBrO₃ + ЗН₂О). Из реакций Б. с органическими соединениями наиболее характерны присоединение по двойной связи С=С, а также замещение водорода (обычно при действии катализаторов или света).

  Получение и применение. Исходным сырьём для получения Б. служат морская вода, озёрные и подземные рассолы и щелока калийного производства, содержащие Б. в виде бромид-иона Br^- (от 65 г/м³ в морской воде до 3—4 кг/м³ и выше в щелоках калийного производства). Б. выделяют при помощи хлора (2Вг^- + Cl₂ = Br₂ + 2С1^-) и отгоняют из раствора водяным паром или воздухом. Отгонку паром ведут в колоннах, изготовленных из гранита, керамики или иного стойкого к Б. материала. Сверху в колонну подают подогретый рассол, а снизу — хлор и водяной пар. Пары Б., выходящие из колонны, конденсируют в керамиковых холодильниках. Далее Б. отделяют от воды и очищают от примеси хлора дистилляцией. Отгонка воздухом позволяет использовать для получения Б. рассолы с его низким содержанием, выделять Б. из которых паровым способом в результате большого расхода пара невыгодно. Из получаемой бромовоздушной смеси Б. улавливают химическими поглотителями. Для этого применяют растворы бромистого железа (2 FeBr₂ + Br₂ = 2FeBr₃), которое, в свою очередь, получают восстановлением FeBr₃ железными стружками, а также растворы гидроокисей или карбонатов натрия или газообразный сернистый ангидрид, реагирующий с Б. в присутствии паров воды с образованием бромистоводородной и серной кислот (Br₂ + 3O₂ + 2H₂O = 2HBr + H₂SO₄). Из полученных полупродуктов Б. выделяют действием хлора (из FeBr₃ и HBr) или кислоты (5NaBr  + NaBrO₃ + 3Н₂SO₄ = 3Вr₂ + 3Na₂SO₄ + 3Н₂О). В случае необходимости полупродукты перерабатывают на бромистые соединения, не выделяя элементарного Б.

  Вдыхание паров Б. при содержании их в воздухе 1 мг/м³ и более вызывает кашель, насморк, носовое кровотечение, головокружение, головную боль; при более высоких концентрациях — удушье, бронхит, иногда смерть. Предельно допустимые концентрации паров Б. в воздухе 2 мг/м³. Жидкий Б. действует на кожу, вызывая плохо заживающие ожоги. Работы с Б. следует проводить в вытяжных шкафах. При отравлении парами Б. рекомендуется вдыхать аммиак, используя для этой цели сильно разбавленный раствор его в воде или в этиловом спирте. Боль в горле, вызванную вдыханием паров Б., устраняют приёмом внутрь горячего молока. Б., попавший на кожу, смывают большим количеством воды или сдувают сильной струей воздуха. Обожжённые места смазывают ланолином.

  Б. применяют довольно широко. Он — исходный продукт для получения ряда бромистых солей и органических производных. Большие количества Б. расходуют для получения бромистого этила и ди-бромэтана — составных частей этиловой жидкости, добавляемой к бензинам для повышения их детонационной стойкости (см. Антидетонаторы). Соединения Б. применяют в фотографии, при производстве ряда красителей, бромистый метил и некоторые другие соединения Б. — как инсектициды. Некоторые органические соединения Б. служат эффективными огнетушащими средствами. Б. и бромную воду используют при химических анализах для определения многих веществ. В медицине используют бромиды натрия, калия, аммония, а также органические соединения Б., которые применяют при неврозах, истерии, повышенной раздражительности, бессоннице, гипертонической болезни, эпилепсии и хорее.

  Лит.: Ксензенко В. И., Стасиневич Д. С., Технология брома и йода, М., 1960; Позин М. Е., Технология минеральных солей, 2 изд., Л., 1961; Bromine and its compounds, ed. Z. Е. Jolles, L., 1966.

  В. К. Бельский, Д. С. Стасиневич.

  Бром в организме. Б. — постоянная составная часть тканей животных и растений. Наземные растения содержат в среднем 7·10^-4% Б. на сырое вещество, животные ~1·10^-4%/ Б. найден в различных секретах (слезах, слюне, поте, молоке, желчи). В крови здорового человека содержание Б. колеблется от 0,11 до 2,00 мг%. С помощью радиоактивного Б. (⁸²Br) установлено избирательное поглощение его щитовидной железой, мозговым слоем почек и гипофизом. Введённые в организм животных и человека бромиды усиливают концентрацию процессов торможения в коре головного мозга, содействуют нормализации состояния нервной системы, пострадавшей от перенапряжения тормозного процесса. Одновременно, задерживаясь в щитовидной железе, Б. вступает в конкурентные отношения с йодом, что влияет на деятельность железы, а в связи с этим — и на состояние обмена веществ.

  Лит.: Войнар А. И., Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека, 2 изд., М., 1960; Верховская И. Н., Бром в животном организме и механизм его действия, М., 1962.

  В. В. Ковальский.