bromo - Bromine


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Bromo,   35 Br
Bromo 25ml (transparente) .png
Propriedades gerais
Pronúncia / B r m i n , - m ɪ n , - m n / ( BROH -meen, -min, -myn )
Aparência marrom avermelhado
Peso atómico Padrão ( A r, padrão ) [ 79,90179,907 ] convencional:  79,904
Bromo na tabela periódica
hidrogênio Hélio
Lítio Berílio Boro Carbono Azoto Oxigênio Flúor Néon
Sódio Magnésio Alumínio Silício Fósforo Enxofre Cloro argão
Potássio Cálcio Escândio Titânio Vanádio crômio Manganês Ferro Cobalto Níquel Cobre Zinco Gálio Germânio Arsênico Selênio Bromo criptônio
Rubídio Estrôncio Ítrio Zircônio Nióbio Molibdênio tecnécio Rutênio Ródio Paládio Prata Cádmio Indium Lata antimônio Telúrio Iodo xênon
Césio Bário Lantânio Cério Praseodímio neodímio Promécio Samário európio gadolínio Térbio disprósio Holmium Erbium Túlio Itérbio lutécio Háfnio Tântalo Tungstênio rênio Ósmio Iridium Platina Ouro Mercúrio (elemento) Tálio Conduzir Bismuto Polônio Astatine radão
francium Rádio Actínio Tório Protactínio Urânio Neptúnio Plutônio amerício curandeiro Berkelium californium Einsteinium fermium Mendelevium Nobelium Lawrencium Rutherfordium dubnium seaborgium Bohrium hassium Meitnerium Darmstadtium Roentgenium Copernicium Nihonium fleróvio Moscovium Livermorium Tennessine Oganesson
Cl

Br

 I 
seléniobromocrípton
Número atómico ( Z ) 35
Grupo grupo 17 (halogeos)
Período período de 4
Quadra p-bloco
categoria de elemento   metalóide reactivo
configuração eletrônica [ Ar ] 3d 10 4s 2 4p 5
Elétrons por shell
2, 8, 18, 7
Propriedades físicas
Fase em  STP líquido
Ponto de fusão 265,8  K (-7,2 ° C, 19 ° F)
Ponto de ebulição 332,0 K (58,8 ° C, 137,8 ° F)
Densidade (perto  rt ) Br 2 , líquido: 3,1028 g / cm 3
Ponto Triplo 265,90 K, 5,8 kPa
Ponto crítico 588 K, 10,34 MPa
Calor de fusão (Br 2 ) 10,571  kJ / mol
Calor de vaporização (Br 2 ) 29,96 kJ / mol
capacidade térmica molar (Br 2 ) 75,69 J / (mol · K)
Pressão de vapor
P  (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
em  T  (K) 185 201 220 244 276 332
Propriedades atômicas
estados de oxidação -1 , 1 , 3 , 4, 5 , 7 (um fortemente ácida óxido)
Eletro-negatividade escala Pauling: 2,96
energias de ionização
  • 1: 1139,9 kJ / mol
  • 2: 2103 kJ / mol
  • 3: 3470 kJ / mol
Raio atômico empírica: 120  pm
raio covalente 120 ± 03:00
Van der Waals raio 185 pm
Linhas de cor em uma faixa espectral
Linhas espectrais de bromo
outras propriedades
Estrutura de cristal orthorhombic
estrutura cristalina ortorrômbica para bromo
Velocidade do som 206 m / s (a 20 ° C)
Condutividade térmica 0,122 W / (mK)
Resistividade elétrica 7,8 x 10 10  Ω · m (a 20 ° C)
ordenamento magnético diamagnetic
susceptibilidade magnética -56,4 · 10 -6  cm 3 / mol
Número CAS 7726-95-6
História
Descoberta e primeiro isolamento Antoine Jérôme Balard e Carl Jacob Löwig (1825)
Principais isótopos de bromo
Isótopo Abundância Meia-vida ( t 1/2 ) modo de decaimento produtos
79 Br 51% estável
81 Br 49% estável
| referências

O bromo é um elemento químico com símbolo Br e número atómico 35. É o terço mais leve de halogénio , e é um vermelho-castanho fumegante líquido à temperatura ambiente que evapora facilmente, para formar um gás semelhante colorido. As suas propriedades são assim intermédio entre aqueles de cloro e iodo . Isolado de forma independente por dois químicos, Carl Jacob Löwig (em 1825) e Antoine Jérôme Balard (em 1826), o seu nome foi derivado do grego antigo βρῶμος ( "mau cheiro"), fazendo referência a seu cheiro forte e desagradável.

Bromo elementar é muito reactiva e, portanto, não ocorre livre na natureza, mas em solúveis incolores halogeneto cristalino minerais sais , análogo ao sal de mesa . Embora seja bastante raro na crosta terrestre, a elevada solubilidade do ião brometo (Br - ) provocou a sua acumulação nos oceanos. Comercialmente o elemento é facilmente extraído de água salgada piscinas, principalmente nos Estados Unidos, Israel e China. A massa de bromo nos oceanos é de cerca de um centésimo de três a do cloro.

A altas temperaturas, compostos organobromadas facilmente dissociar-se para se obter átomos de bromo livre, um processo que pára de radicais livres químico reacções em cadeia . Este efeito faz organobromadas compostos úteis como retardadores de fogo , e mais da metade o bromo produzidos anualmente no mundo é colocado para essa finalidade. A mesma propriedade faz com que ultravioleta luz solar para dissociar compostos organobromadas voláteis para a atmosfera para se obter átomos de bromo livre, causando a destruição do ozono . Como resultado, muitos compostos tais como o organobromide pesticida brometo de metilo não -são usados. Compostos de bromo ainda são utilizados na perfuração de poços de fluidos , em película fotográfica , e como um intermediário no fabrico de orgânicos produtos químicos.

Grandes quantidades de sais de brometo são tóxicos a partir da acção de ião brometo solúvel, causando bromism . No entanto, um papel biológico claro para o ião brometo e o ácido hipobromoso foi recentemente elucidado, e parece agora que o bromo é um elemento vestigial essencial em seres humanos. O papel dos compostos organobromadas biológicos em vida marinha, tais como algas tem sido conhecido por muito mais tempo. Como farmacêutica , o ião brometo simples (Br - ) tem efeitos inibidores sobre o sistema nervoso central, e brometo de sais já foram um grande sedativo médica, antes da substituição por drogas mais curtos de actuação. Eles mantêm nicho usa como antiepilépticos .

História

Antoine Balard , um dos descubridores de bromo

Bromo foi descoberta independentemente por dois químicos, Carl Jacob Löwig e Antoine Balard , em 1825 e 1826, respectivamente.

Löwig isolado bromo a partir de uma nascente de água mineral a partir de sua cidade Bad Kreuznach em 1825. Löwig utilizada uma solução do sal mineral saturada com cloro e extraiu-se o bromo com éter dietílico . Após evaporação do éter de um líquido castanho permaneceu. Com este líquido como uma amostra de seu trabalho ele se candidatou para uma posição no laboratório de Leopold Gmelin em Heidelberg . A publicação dos resultados foi adiada e Balard publicou seus resultados em primeiro lugar.

Balard encontrados produtos químicos de bromo nas cinzas de algas marinhas a partir das salinas de Montpellier . A alga foi usada para produzir iodo, mas também continha bromo. Balard destilada o bromo a partir de uma solução de cinzas de algas marinhas saturado com cloro. As propriedades da substância resultante foram intermediárias entre aquelas de cloro e iodo; Assim, ele tentou provar que a substância era monocloreto de iodo (ICI), mas depois de não conseguir fazê-lo, ele tinha certeza que ele tinha encontrado um novo elemento, e nomeou-muride, derivado dos latino palavra muria para salmoura.

Após os químicos franceses Louis Nicolas Vauquelin , Louis Jacques Thenard , e Joseph-Louis Gay-Lussac aprovou as experiências do jovem farmacêutico Balard, os resultados foram apresentados em uma conferência das Académie des Sciences e publicado no Annales de Chimie et Physique . Em sua publicação, Balard afirma que ele mudou o nome da muride para Brome sobre a proposta de M. Anglada. Brome (bromo) deriva do Grego βρωμος (mau cheiro). Outras fontes afirmam que o químico e físico francês Joseph-Louis Gay-Lussac sugeriu o nome Brome para o cheiro característico dos vapores. Bromo não foi produzido em grandes quantidades até 1858, quando a descoberta de depósitos de sal nas Stassfurt permitiu a sua produção como um sub-produto do cloreto de potássio.

Para além de algumas aplicações médicas menores, o primeiro uso comercial foi o daguerreótipo . Em 1840, foi descoberto bromo ter algumas vantagens em relação ao vapor de iodo anteriormente utilizado para criar o sensível à luz de halogeneto de prata camada em daguerreotipia.

Brometo de potássio e brometo de sódio foram usadas como anticonvulsivos e sedativos no final do século 20 e início dos anos 19, mas foram gradualmente substituídos por hidrato de cloral e, em seguida, por os barbitúricos . Nos primeiros anos da Primeira Guerra Mundial , os compostos de bromo, tais como brometo de xililo foram utilizados como gás venenoso .

propriedades

Ilustrativos e seguro amostra de bromo para o ensino

O bromo é o terceiro de halogéneo , sendo um metalóide em grupo 17 da tabela periódica. As suas propriedades são assim similares às de flúor , cloro , e iodo , e tendem a ser intermédia entre os do dois halogénios vizinhos, cloro e iodo. Bromo tem a configuração de electrões [Ar] 3d 10 4s 2 4p 5 , com os sete electrões no quarto e mais externa actuando como escudo seus electrões de valência . Como todos os halogéneos, isto é, portanto, um electrão curto de um octeto completo, e é, portanto, um agente oxidante forte, reagindo com diversos elementos, a fim de completar o seu invólucro exterior. Correspondendo a propriedades periódicas , que é intermédia em electronegatividade entre cloro e iodo (F: 3,98, Cl: 3,16, Br: 2,96, I: 2,66), e é menos reactivo do que o cloro e mais reactivo do que o iodo. É também um agente oxidante mais fraco do que o cloro, mas uma mais forte do que iodo. Em contrapartida, o brometo de iões é um agente redutor mais fraco do que o iodeto, mas uma mais forte do que o cloreto. Estas semelhanças levou-se a cloro, bromo, e iodo em conjunto classificados como sendo uma das tríades originais de Johann Wolfgang Döbereiner , cujo trabalho prefigurado a lei periódica dos elementos químicos. É intermediário no raio atómico entre cloro e iodo, e isto conduz a muitas das suas propriedades atómicas sendo semelhante intermediário em valor entre o cloro e iodo, tais como primeira energia de ionização , afinidade electrónica , entalpia de dissociação do X 2 molécula (X = Cl, Br, I), o raio iónico, e comprimento de ligação X-X. A volatilidade de bromo acentua o seu muito penetrante, asfixia, e desagradável odor.

Todos os quatro átomos de halogénio estáveis experimentar intermolecular de Van der Waals forças de atracção, e a sua resistência aumenta junto com o número de electrões entre todas as moléculas de halogéneo diatómicas homonucleares. Assim, os pontos de fusão e de ebulição bromo são intermediários entre aqueles de cloro e iodo. Como um resultado do peso molecular crescente dos halogéneos deslocamento do grupo, a densidade e calores de fusão e vaporização de bromo são novamente intermédio entre aqueles de cloro e iodo, apesar de todos os seus calores de vaporização são bastante baixo (levando a alta volatilidade) graças à sua estrutura molecular diatómico. Os halogéneos escurecer em cor que o grupo é descendente: flúor é um gás amarelo muito pálido, o cloro é esverdeada-amarela, e o bromo é um líquido volátil castanho-avermelhado que funde a -7,2 ° C e ferve a 58,8 ° C. (O iodo é um sólido preto brilhante.) Esta tendência ocorre porque os comprimentos de onda da luz visível absorvidos pelos halogéneos aumentar para baixo o grupo. Especificamente, a cor de um halogéneo, tal como bromo, resulta da transição de electrões entre a maior ocupada antibonding π g orbitais moleculares e o menor antibonding vago σ u orbital molecular. A cor desbota a baixas temperaturas, de modo que o bromo sólido a -195 ° C é de cor amarela pálida.

Como cloro sólido e iodo, bromo sólida cristaliza no sistema cristalino ortorrômbico , em uma estrutura em camadas de Br 2 moléculas. A distância Br-Br é 227 pm (perto da gasoso distância Br-Br de 228 pm) e a distância Br Br ··· entre moléculas é 331 pm dentro de uma camada e 399 pm entre camadas (compare o raio de van der Waals de bromo, 195 pm). Esta estrutura significa que o bromo é um condutor muito pobre de electricidade, com uma condutividade de cerca de 5 x 10 -13  Ω -1  cm -1 , logo abaixo do ponto de fusão, embora este é melhor do que a condutividade essencialmente indetectável de cloro.

A uma pressão de 55  GPa (cerca de 540.000 vezes a pressão atmosférica) de bromo sofre uma transição isolador-metal. A 75 GPa muda para uma estrutura ortorrômbica de face centrada. A 100 GPa muda para uma forma ortorrômbica monatomic corpo centrado.

isótopos

Bromo tem dois isótopos estáveis, 79 Br e 81 Br. Estes são os únicos dois isótopos naturais, com 79 Br tornando-se 51% de bromo natural e 81 Br tornando-se os restantes 49%. Ambos têm spin nuclear 3/2 e assim pode ser usado para a ressonância magnética nuclear , embora 81 Br é mais favorável. A relativamente a 1: 1 de distribuição dos dois isótopos na natureza é útil na identificação de compostos de bromo que contêm, utilizando espectroscopia de massa. Outros isótopos de bromo são todos radioativo, com meia-vida muito curta para ocorrer na natureza. Destes, os mais importantes são 80 Br ( t 1/2 = 17,7 min), 80m Br ( t 1/2 = 4,421 h), e 82 Br ( t 1/2 = 35,28 h), o qual pode ser produzido a partir da activação de neutrões da bromo natural. O radioisótopo bromo mais estável é 77 Br ( t 1/2 = 57,04 h). O modo de decaimento de isótopos mais leves do que 79 Br é de captura de electrões para os isótopos de selénio ; que de isótopos mais pesados do que 81 Br é decaimento beta de isótopos de crípton ; e 80 Br podem decair por qualquer um dos modos para estável 80 Se ou 80 Cr.

Química e compostos

energias de ligação de halogéneo (kJ / mol)
X XX HX BX 3 ALX 3 CX 4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
Eu 151 294 272 285 239

O bromo é intermédia em reactividade entre o cloro e iodo, e é um dos elementos mais reactivos. Energias de ligação para bromo tendem a ser menores do que aqueles para o cloro, mas mais elevado do que aqueles para o iodo, o bromo e é um agente oxidante mais fraco do que o cloro, mas uma mais forte do que iodo. Isto pode ser visto a partir dos potenciais de eléctrodo padrão de X 2 / X - casais (F, 2,866 V; Cl, Br; 1,395 V 1,087, V; I, 0,615 V; Em, aproximadamente 0,3 V). A bromação muitas vezes conduz a estados superiores de oxidação do que iodação, mas inferior ou estados de oxidação iguais para cloração. Bromo tende a reagir com compostos incluindo M-H, M-H, ou H-C ligações para formar ligações M-Br.

brometo de hidrogénio

O composto mais simples de bromo é o brometo de hidrogénio , HBr. É utilizado principalmente na produção de inorgânicos brometos e os brometos de alquilo , e como um catalisador para muitas reacções em química orgânica. Industrialmente, que é produzida principalmente pela reacção do hidrogénio do gás com gás de bromo a 200-400 ° C, com uma platina catalisador. No entanto, a redução do bromo com fósforo vermelho é uma forma mais prática para a produção de brometo de hidrogénio em laboratório:

2 P + 6 H 2 O + 3 Br 2 → 6 HBr + 2 H 3 PO 3
H 3 PO 3 + H 2 O + Br 2 → 2 HBr + H 3 PO 4

À temperatura ambiente, brometo de hidrogénio é um gás incolor, como todos os halogenetos de hidrogénio para além do fluoreto de hidrogénio , uma vez que o hidrogénio não pode formar fortes ligações de hidrogénio para a grande e apenas ligeiramente electronegativo átomo de bromo; contudo, fraca ligação de hidrogénio está presente em brometo de hidrogénio cristalino sólido a temperaturas baixas, semelhante à estrutura de fluoreto de hidrogénio, antes de desordem começa a predominar como a temperatura é elevada. Brometo de hidrogénio aquoso é conhecido como ácido bromídrico , o qual é um ácido forte (p K um = -9) porque as ligações de hidrogénio de bromo são muito fraco para inibir a dissociação. O HBr / H 2 sistema ó também envolve muitos hidratos de HBr · N H 2 O para n = 1, 2, 3, 4, e 6, que são essencialmente sais de bromo aniões e hidrónio catiões . Ácido bromídrico forma um azeótropo com o ponto de ebulição 124,3 ° C a 47,63 g de HBr por 100 g de solução; assim, ácido bromídrico não pode ser concentrada para além deste ponto por destilação.

Ao contrário do fluoreto de hidrogénio, brometo de hidrogénio líquido anidro é difícil de trabalhar como um solvente, porque o seu ponto de ebulição for baixa, tem um pequeno intervalo de líquido, a sua constante dieléctrica é baixa e não se dissocia apreciavelmente dentro de H 2 Br + e HBr -
2
is - o último, em qualquer caso, são muito menos estável do que as bifluoreto de iões ( HF -
2
), devido à ligação de hidrogénio muito fracas entre hidrogénio e bromo, embora os seus sais com catiões muito grandes e fracamente polarizadoras tais como Cs + e NR +
4
(R = Me , Et , Bu n ) pode ainda ser isolado. Brometo de hidrogénio anidro é um solvente pobre, só é capaz de dissolver compostos moleculares pequenos, tais como cloreto de nitrosilo e fenol , ou sais com muito baixas energias de rede , tais como haletos de tetra-alquilamónio.

Outros brometos binários

Quase todos os elementos da tabela periódica formar brometos binários. As excepções são decididamente em minoria e haste em cada caso a partir de uma de três causas: extremo inércia e relutância para participar em reacções químicas (os gases nobres , com a excepção de xénon no XeBr muito instável 2 ); instabilidade nuclear extremo dificultando investigação química antes de decaimento e transmutação (muitos dos elementos mais pesados além de bismuto ); e tendo uma electronegatividade superior ao de bromo ( oxigénio , azoto , flúor , e cloro ), de modo que os compostos binários resultantes não são formalmente brometos, mas em vez de óxidos, nitretos, fluoretos, cloretos ou de bromo. (No entanto, tribrometo de azoto é denominado como um brometo, uma vez que é análoga à dos outros tri-halogenetos de azoto).

A bromação de metais com Br 2 tende a originar estados de oxidação mais baixos do que a cloração com Cl 2 , quando uma variedade de estados de oxidação está disponível. Os brometos podem ser preparados por reacção de um elemento ou o seu óxido, hidróxido, carbonato ou com ácido bromídrico, e, em seguida desidratada por levemente temperaturas elevadas combinadas com qualquer um de baixa pressão ou de gás brometo de hidrogénio anidro. Estes métodos funcionam melhor quando o produto brometo é estável à hidrólise; de outra forma, as possibilidades incluem bromação oxidativo de alta temperatura do elemento com bromo ou brometo de hidrogénio, de alta temperatura bromação de um óxido de metal ou outro halogeneto de bromo, um brometo de metal volátil, tetrabrometo de carbono , ou um brometo orgico. Por exemplo, o óxido de nióbio (V) reage com tetrabrometo de carbono em 370 ° C para formar o brometo de (V) de nióbio . Outro método é a troca de halogéneo, na presença de excesso de "halogenação de reagente", por exemplo:

FeCl 3 + BBr 3 (excesso) → Febr 3 + BCl 3

Quando um brometo inferior é desejado, ou um halogeneto superior pode ser reduzida usando hidrogénio ou um metal como um agente de redução, ou a decomposição térmica ou desproporcionação pode ser utilizado, como se segue:

3 WBr 5 + Al gradiente térmico 475 ° C → 240 ° C 3 WBr 4 + AlBr 3
EuBr 3 + 1 / 2 H 2 → EuBr 2 + HBr
2 Tabr 4 500 ° C   Tabr 3 + Tabr 5

A maioria dos brometos de metais de transição pré-(grupos 1, 2 e 3, juntamente com os lantanídeos e actinídeos nas +2 e +3 estados de oxidação) são na sua maioria iónica, enquanto não metais tendem a formar brometos moleculares covalentes, como fazer metais em estados de oxidação elevadas de 3 e acima. Brometo de prata é muito insolúvel em água e, assim, é muitas vezes usada como um teste qualitativo para bromo.

halogenetos de bromo

Os halogéneos formar muitos, binários diamagnéticos interhalogénio compostos com estequiometrias XY XY 3 , XY 5 , e XY 7 (em que X é mais pesado do que Y), e bromo não é excepção. Bromo forma um monof luoretos e monocloreto, bem como um trifluoreto e pentafluoreto. Alguns catiónico e derivados aniónicos são também caracterizados, tais como BrF -
2
, BrCl -
2
, BrF +
2
, BrF +
4
, e BrF +
6
. Para além destas, algumas pseudo-halogenetos são também conhecidos, tais como brometo de cianogénio (BrCN), bromo tiocianato (BrSCN), e bromo azida (BrN 3 ).

O castanho pálido monofluoretado bromo (BrF) é instável à temperatura ambiente, disproportionating rapidamente e irreversivelmente em bromo, trifluoreto de bromo, e pentafluoreto de bromo. É, portanto, não pode ser obtido puro. Pode ser sintetizado por reacção directa dos elementos, ou pelo comproporcionação de bromo e trifluoreto de bromo a temperaturas elevadas. Bromo monocloreto (BrCl), um gás de vermelho-castanho, bastante rapidamente se dissocia reversivelmente em bromo e de cloro à temperatura ambiente e, portanto, também não pode ser obtido puro, embora possa ser feito pela reacção directa reversível dos seus elementos em fase gasosa ou em tetracloreto de carbono . Bromo monofluoretado em etanol prontamente conduz à mono-bromação das aromáticos compostos PhX ( para -bromination ocorre para X = Me, Bu t , OMe, Br; meta -bromination ocorre para a desactivação X = CO 2 Et, -CHO, -NO 2 ); isto é devido à cisão da ligação heterolítica de Br-F, levando a uma rápida bromação electrof por Br + .

À temperatura ambiente, trifluoreto de bromo (BrF 3 ) é um líquido cor de palha. Pode ser formada por fluoração directa de bromo à temperatura ambiente e é purificado através de destilação. Ele reage explosivamente com água e hidrocarbonetos, mas é um reagente de fluoração menos violento do que o trifluoreto de cloro . Ele reage vigorosamente com boro , carbono , silício , arsénio , antimónio , iodo, e enxofre para dar fluoretos, e também reage com a maioria dos metais e os seus óxidos: como tal, ele é utilizado para oxidar o urânio a hexafluoreto de urânio na indústria nuclear. Óxidos refractários tendem a ser apenas parcialmente fluorado, mas aqui os derivados KBrF 4 e BrF 2 SbF 6 permanecem reactivo. Bromo trifluoreto é um solvente não aquoso útil ionizante, uma vez que rapidamente se dissocia para formar BrF +
2
e BrF -
4
e, portanto, conduz a electricidade.

Bromo pentafluoreto (BrF 5 ) foi sintetizado pela primeira vez em 1930. É produzido em grande escala, por reacção directa do bromo com um excesso de flúor a temperaturas superiores a 150 ° C, e em pequena escala pela fluoração de brometo de potássio a 25 ° C . É um agente de fluoração muito vigorosa, ainda que o cloro é trifluoreto ainda mais violenta. Explode bromo pentafluoreto de reacção com água e silicatos fluorinates a 450 ° C.

compostos Polybromine

Embora dibromine é um agente oxidante forte, com uma elevada energia de ionização primeiro, muito fortes oxidantes tais como peroxydisulfuryl fluoreto (S 2 O 6 F 2 ) pode oxidar-lo para formar o vermelho-cereja Br +
2
catião. Alguns outros catiões de bromo são conhecidas, ou seja, o marrom Br +
3
e castanho escuro Br +
5
. O anião tribrometo, Br -
3
, também foi caracterizada; é análogo ao triiodeto .

óxidos de bromo e oxoácidos

potenciais padrão de redução de espécies aquosas Br
E ° (par) um (H + ) = 1
(ácido)
E ° (par) um (OH - ) = 1
(base)
Br 2 / Br - 1,052 Br 2 / Br - 1,065
HOBr / Br - 1,341 BrO - / Br - 0,760
BrO -
3
/ Br -
1,399 BrO -
3
/ Br -
0,584
HOBr / Br 2 1,604 BrO - / Br 2 0,455
BrO -
3
/ Br 2
1,478 BrO -
3
/ Br 2
0,485
BrO -
3
/ HOBr
1,447 BrO -
3
/ BrO -
0,492
BrO -
4
/ BrO -
3
1,853 BrO -
4
/ BrO -
3
1,025

Óxidos de bromo não estão tão bem caracterizados como óxido de cloro ou óxidos de iodo , uma vez que são todos relativamente instável: ele foi pensado uma vez que eles não poderia existir de todo. Monóxido Dibromine é um sólido castanho-escuro que, ao mesmo tempo razoavelmente estável a -60 ° C, decompõe-se no seu ponto de fusão -17,5 ° C; é útil na bromação reacções e podem ser feitas a partir da decomposição de baixa temperatura de dióxido de bromo no vácuo. Oxida iodo de pentóxido de iodo e benzeno a 1,4-benzoquinona ; em soluções alcalinas, que dá o hipobromito de anião.

Os chamados " dióxido de bromo ", um sólido cristalino amarelo pálido, pode ser melhor formuladas como bromo perbromate , BrOBrO 3 . É termicamente instáveis acima de -40 ° C, decomposição violentamente para os seus elementos, a 0 ° C. Trióxido Dibromine , syn -BrOBrO 2 , também é conhecida; é o anidrido de ácido hipobromoso e ácido brómico . É um sólido cristalino cor de laranja que se decompõe acima de -40 ° C; se aquecido muito rapidamente, que explode em torno de 0 ° C. Alguns outros óxidos radicais instáveis são também conhecidos, como são alguns óxidos pouco caracterizados, tais como pentóxido dibromine , octoxide tribromine, e trióxido de bromo.

Os quatro oxoácidos , ácido hipobromoso (HOBr), ácido bromous (HOBRO), ácido brómico (HOBRO 2 ), e ácido perbromic (HOBRO 3 ), são mais bem estudado devido à sua maior estabilidade, apesar de serem somente assim em solução aquosa. Quando bromo dissolve-se em solução aquosa, as seguintes reacções ocorrem:

Br 2 + H 2 O ⇌ HOBr + H + + Br - K ac = 7,2 x 10 -9 mol 2 l -2
Br 2 + 2 OH - ⇌ OBr - + H 2 O + Br - K alq = 2 × 10 8 mole -1 l

Ácido hipobromoso é instável para a desproporcionação. Os hipobromito de iões assim formado desproporcionada prontamente para dar brometo e bromato:

3 BrO - ⇌ 2 Br - + BrO -
3
K = 10 15

Ácidos Bromous e bromites são muito instáveis, embora os estrôncio e bário bromites são conhecidos. Mais importante são os bromatos , que são preparadas em pequena escala por oxidação do brometo por aquosa de hipoclorito , e são agentes oxidantes fortes. Ao contrário de cloratos, que muito lentamente desproporcional ao cloreto e perclorate, o anião de bromato é estável a desproporcionação em ambas soluções acídicas e aquosas. Ácido brómico é um ácido forte. Brometos e os bromatos pode comproportionate a bromo como se segue:

BrO -
3
+ 5 Br - + 6 H + → 3 Br 2 + 3 H 2 O

Houve muitas tentativas falhadas para obter perbromates e ácido perbromic, levando a alguns racionalização como a razão pela qual eles não devem existir, até 1968, quando o anião foi sintetizado pela primeira vez a partir do radioactivos decaimento beta de instável 83
SeO 2-
4
. Hoje, perbromates são produzidos pelo oxidação de soluções alcalinas de bromato de gás de flúor. O excesso de fluoreto de bromato e são precipitados como o bromato de prata e fluoreto de cálcio , e a solução de ácido perbromic pode ser purificado. O ião perbromate é relativamente inerte à temperatura ambiente, mas é termodinamicamente extremamente oxidante, com agentes oxidantes fortes extremamente necessárias para produzi-la, tal como flúor ou difluoreto de xénon . A ligação BrO em BrO -
4
é relativamente fraca, o que corresponde à relutância geral dos elementos (4p especialmente arsénio , selénio , e bromo), para atingir o seu estado de oxidação máximo possível, à medida que vêm após a contracção scandide caracterizado pelo pobre blindagem proporcionado pelas orbitais 3d radial-nodeless.

compostos organobromadas

Estrutura de N -bromo-succinimida , um reagente de bromao comuns em química orgânica

Tal como as outras ligações carbono-halogéneo, a ligação C-Br é um grupo funcional comum que faz parte do núcleo de química orgânica . Formalmente, os compostos com este grupo funcional pode ser considerado derivados orgânicos do anião brometo. Devido à diferença de electronegatividade entre bromo (2,96) e de carbono (2,55), o carbono em uma ligao C-Br é de electrões-deficiente e, portanto, electrofílico . A reactividade de organobromadas compostos assemelha-se mas é intermédia entre a reactividade de organoclorados e composto organoiodo . Para muitas aplicações, organobromides representam um compromisso de reatividade e custo.

Organobromides são tipicamente produzidos por aditivo ou bromação substitutiva de outros precursores orgânicos. -Se bromo pode ser utilizado, mas, devido à sua toxicidade e volatilidade reagentes de bromação mais seguras são normalmente utilizados, tais como N -bromo-succinimida . As principais reacções para organobromides incluem desidrobromação , as reacções de Grignard , acoplamento redutivo , e substituição nucleofílica .

Organobromides são os organohalides mais comuns na natureza, embora a concentração de brometo é de apenas 0,3% do que para o cloreto na água do mar, por causa da oxidação fácil de brometo para o equivalente de Br + , um electrófilo potente. A enzima Bromoperoxidase catalisa esta reacção. Os oceanos são estimados para liberar 1-2 milhões de toneladas de bromofórmio e 56.000 toneladas de bromometano anualmente.

adição de bromo a reacção mecanismo alceno

Um teste qualitativo de idade para a presença do alceno grupo funcional é de que os alcenos transformar soluções de bromo aquosa castanhos incolor, formando uma bromo-hidrina com alguns dos dibromoalcano também produzido. A reacção passa através de uma fortemente electrofílico de curta duração bromónio intermediário. Este é um exemplo de uma reacção de adição de halogéneo .

Ocorrência e produção

Vista de panelas de evaporação sal no Mar Morto, onde Jordan (direita) e Israel (esquerda) e produzir o sal de bromo 31 ° 9'0 "N 35 ° 27'0" E  /  31,15000 35,45000 ° N ° E / 31,15000; 35,45000

O bromo é significativamente menos abundante na crosta de flúor ou de cloro, que compreende apenas 2,5  partes por milhão de rochas da crosta terrestre, e, em seguida, apenas como sais de brometo. É o quadragésimo sexto elemento mais abundante na crosta terrestre. É significativamente mais abundante nos oceanos, resultante de longo prazo de lixiviação . Há, faz-se 65 partes por milhão, o que corresponde a uma razão de cerca de um átomo de bromo por cada 660 átomos de cloro. Lagos de sal e poços de salmoura podem ter concentrações elevadas de bromo: por exemplo, o Mar Morto contém 0,4% iões brometo. É a partir destas fontes que a extracção é na maior parte bromo economicamente viável.

As principais fontes de bromo estão no Estados Unidos e Israel . O elemento é libertado por troca de halogéneo, usando cloro gasoso para oxidar Br - de Br 2 . Esta é então removida com um jacto de vapor ou de ar, e é então condensado e purificado. Hoje, o bromo é transportada em tambores de metal de grande capacidade ou tanques revestidos de chumbo que podem conter centenas de quilogramas ou mesmo toneladas de bromo. A indústria de bromo é de cerca de um centésimo do tamanho da indústria de cloro. Produção laboratorial é desnecessário porque o bromo é comercialmente disponíveis e tem uma vida útil longa.

aplicações

Uma grande variedade de compostos organobromadas são utilizados na indústria . Alguns são preparados a partir de bromo e outros são preparados a partir de brometo de hidrogénio , que é obtida pela queima de hidrogénio em bromo.

Retardadores de chamas

Tetrabromobisphenol A

Retardadores de chama bromados representam uma mercadoria de importância crescente, e formam o maior uso comercial de bromo. Quando o material bromado queima, o retardador de chama produz ácido bromídrico que interfere no radical reacção em cadeia da oxidação da reacção do fogo. O mecanismo é que os radicais altamente reactivos de hidrogénio, radicais de oxigénio, e os radicais hidroxi reagir com ácido bromídrico para formar radicais de bromo menos reactivos (isto é, átomos de bromo livre). Átomos de bromo pode também reagir directamente com outros radicais para ajudar a encerrar as reacções em cadeia de radicais livres que caracterizam combustão.

Para fazer polímeros brominados e plásticos, compostos contendo bromo pode ser incorporada no polímero durante a polimerização . Um método é o de incluir uma quantidade relativamente pequena de monómero bromado durante o processo de polimerização. Por exemplo, brometo de vinilo podem ser utilizados na produção de polietileno , cloreto de polivinilo ou polipropileno . Moléculas altamente bromados específicas também pode ser adicionado que participam no processo de polimerização, por exemplo, tetrabromobisfenol A pode ser adicionado ao poliésteres ou resinas de epoxi, em que se torna parte do polímero. Epoxys utilizados em placas de circuito impresso são normalmente feitas a partir de tais retardadores de chama resinas , indicado pela FR na abreviatura dos produtos ( FR-4 e FR-2 ). Em alguns casos, o composto contendo bromo podem ser adicionados após a polimerização. Por exemplo, éter decabromodifenílico podem ser adicionados aos polímeros finais.

Um número de bromado gasosos ou altamente voláteis halometano compostos são não-tóxicos e tornar os agentes supressores de fogo superior por este mesmo mecanismo, e em particular são eficazes em espaços fechados, tais como submarinos, aviões, naves espaciais e. No entanto, eles são caros e sua produção e uso tem sido muito reduzido devido ao seu efeito como agentes que destroem o ozono. Eles não são mais usados em extintores de rotina, mas mantêm nicho usa em aplicações aeroespaciais e de supressão automática de incêndio militares. Eles incluem bromoclorometano (Halon 1011, CH 2 BrCl), bromochlorodifluoromethane (Halon 1211, CBrClF 2 ), e bromotrifluoromethane (Halon 1301, CBrF 3 ).

Outros usos

Brometo de prata é utilizado, quer sozinho ou em combinação com cloreto de prata e iodeto de prata , como a luz constituinte sensível de emulsões fotográficas.

Brometo de etileno era um aditivo em gasolinas que contêm anti-chumbo motor batendo agentes. Limpa de chumbo através da formação de brometo de chumbo volátil, que é libertado do motor. Esta aplicação foi responsável por 77% da utilização de bromo em 1966 nos EUA. Esta aplicação tem vindo a diminuir desde a década de 1970 devido a regulamentações ambientais (veja abaixo).

Venenoso bromometano foi amplamente utilizado como pesticida para fumigar o solo e para fumigar carcaça, pelo método tenting. Brometo de etileno foi usada de forma semelhante. Estes compostos organobromadas voláteis são agora regulado como destruição do ozono agentes. O Protocolo de Montreal sobre Substâncias que destroem a camada de ozono prevista a fase de fora para o empobrecimento do ozono química até 2005, e pesticidas organobromide não são mais utilizados (na fumigação de carcaça que foram substituídos por compostos tais como o fluoreto de sulfurilo , que contêm nem o cloro ou orgânicos de bromo que prejudiquem o ozono). Antes do Protocolo de Montreal em 1991 (por exemplo) uma estimativa de 35.000 toneladas do produto foram utilizados para controlar nemátodos , fungos , ervas daninhas e outras doenças com origem no solo.

Em farmacologia , inorgânicos de brometo de compostos, especialmente brometo de potássio , foram frequentemente utilizados como sedativos gerais na 19 e início do século 20. Brometos na forma de sais simples ainda são usados como anticonvulsivantes, tanto em veterinária e medicina humana, embora o último uso varia de país para país. Por exemplo, os EUA Food and Drug Administration (FDA) não aprova brometo de para o tratamento de qualquer doença, e ele foi removido over-the-counter produtos sedativos como Bromo-Seltzer , em 1975. Os produtos farmacêuticos organobromadas comercialmente disponíveis incluem o vasodilatador nicergolina , o sedativo brotizolam , o agente anti-cancro pipobromano , e o anti-séptico merbromin . Caso contrário, os compostos organobromadas raramente são farmaceuticamente úteis, em contraste com a situação para compostos organofluorine . Vários fármacos são produzidos como o sais de brometo (ou equivalentes, o bromidrato), mas em tais casos brometo serve como um contra-ião inócuo de nenhuma importância biológica.

Outras utilizações de compostos organobromadas incluem fluidos de alta densidade de perfuração, corantes (tais como púrpura de Tiro e o indicador azul de bromotimol ), e produtos farmacêuticos. Bromo em si, bem como alguns dos seus compostos, são utilizados no tratamento de água, e é o precursor de uma variedade de compostos inorgânicos com um enorme número de aplicações (por exemplo, brometo de prata para a fotografia). Baterias de zinco-bromo são híbridos baterias de fluxo utilizados para reserva de energia eléctrica estacionária e de armazenamento; de escala doméstica para escala industrial.

papel biológico e toxicidade

Bromo
Riscos
pictogramas GHS O pictograma de corrosão no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma crânio-e-ossos cruzados no sistema harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)O pictograma ambiente no Sistema Globalmente Harmonizado de Classificação e Rotulagem de Produtos Químicos (GHS)
palavra sinal de GHS perigo
H314 , H330 , H400
P260 , P273 , P280 , P284 , P305 + 351 + 338 , P310
NFPA 704
Flammability code 0: Will not burn. E.g., water Health code 3: Short exposure could cause serious temporary or residual injury. E.g., chlorine gas Reactivity code 0: Normally stable, even under fire exposure conditions, and is not reactive with water. E.g., liquid nitrogen Special hazards (white): no codeNFPA 704 diamante de quatro cores
0
3
0
2-Octil-4-bromo-3-oxobutanoato de metilo, um composto organobromado encontrado em fluido cerebrospinal de mamíferos

Um estudo de 2014 sugere que o bromo (na forma de ião brometo) é um cofactor necessário na biossíntese de colagénio IV , fazendo com que o elemento essencial para membrana basal arquitetura e desenvolvimento de tecido em animais. No entanto, há sintomas de privação claras ou síndromes têm sido documentados. Em outras funções biológicas, bromo podem ser não-essencial, mas ainda benéfico quando se toma o lugar do cloro. Por exemplo, na presença de peróxido de hidrogénio, H 2 O 2 , formado pelo eosinófilos , e ambos os iões cloreto ou brometo, peroxidase eosinofílica proporciona um mecanismo potente de quais os eosinófilos matar multicelulares parasitas (tais como, por exemplo, os vermes nematóides envolvido em filaríase ) e algumas bactérias (tais como tuberculose bactérias). Peroxidase de eosinófilos é uma haloperoxidase que utiliza preferencialmente o brometo sobre cloreto de para este efeito, a geração de hipobromito ( ácido hipobromoso ), embora a utilização de cloreto é possível.

Embora a-haloésteres são geralmente consideradas como altamente reactivo, e, por conseguinte, intermediários tóxicos em síntese orgânica, os mamíferos, incluindo os seres humanos, gatos, ratos, e parecem biosynthesize vestígios de um α-bromoéster, 2-octil-4-bromo-3- oxobutanoato, que é encontrada em seu líquido cefalorraquidiano e parece desempenhar um papel ainda não esclarecido na indução do sono REM. Os neutrófilos humanos usar mieloperoxidase, H2O2, e Br (-) para brominar desoxicitidina, que é um agente mutagénico, assim reacções transhalogenation com bromo pode ser responsável por alguns cancros humanos. Os organismos marinhos são a principal fonte de compostos organobromadas, e é nestes organismos que a essencialidade do bromo é em terra muito mais firme. Mais do que 1600 desses compostos organobromadas foram identificados por 1999. A mais abundante é o brometo de metilo (CH 3 Br), dos quais cerca de 56.000 toneladas é produzido por algas marinhas cada ano. O óleo essencial dos havaiano alga taxiformis Asparagopsis consiste de 80% bromofórmio . A maior parte de tais compostos organobromadas no mar são feitos pela acção de uma enzima de algas único, Bromoperoxidase vanádio .

O anião brometo não é muito tóxico: uma dose diária normal é de 2 a 8 miligramas. No entanto, os níveis elevados de brometo cronicamente prejudicar a membrana dos neurónios, que prejudica progressivamente a transmiss neuronal, conduzindo a toxicidade, conhecido como bromism . Brometo tem uma meia-vida de eliminação de 9 a 12 dias, o que pode conduzir a uma acumulação excessiva. Doses de 0,5 a 1 grama por dia de brometo pode levar a bromism. Historicamente, a dose terapêutica de brometo é de cerca de 3 a 5 gramas de brometo, explicando, assim, porque a toxicidade crónica (bromism) foi uma vez de modo comum. Enquanto perturbações significativas e por vezes graves ocorrem a neurológica, psiquiátrica, dermatológicas e funções gastrointestinais, a morte por bromism é raro. Bromism é causada por um efeito neurotóxico no cérebro que resulta em sonolência , psicose , convulsões e delírio .

Bromo elementar é tóxica e provoca queimaduras químicas de carne humana. A inalação do gás resulta em bromo irritação semelhante do tracto respiratório, provocando tosse, asfixia, e falta de ar, e morte por inalação em quantidades suficientemente grandes. A exposição crónica pode levar a infecções bronquiais frequentes e uma deterioração geral da saúde. Como um forte agente oxidante, o bromo é incompatível com a maioria dos compostos orgânicos e inorgânicos. É necessário ter cuidado durante o transporte de bromo; é vulgarmente realizada em tanques de aço revestidas com chumbo, suportados pela armação de metal fortes. O Safety and Health Administration Ocupacional (OSHA) dos Estados Unidos estabeleceu um limite de exposição permissível (PEL) para bromo em uma média ponderada no tempo (TWA) de 0,1 ppm. O Instituto Nacional de Segurança e Saúde Ocupacional (NIOSH) estabeleceu um limite de exposição recomendado (REL) de TWA 0,1 ppm e um limite de curto prazo de 0,3 ppm. A exposição a bromo imediatamente perigosas à vida e à saúde (IPVS) é de 3 ppm. Bromo é classificada como uma substância extremamente perigosa nos Estados Unidos, conforme definido na Seção 302 da os EUA Planeamento de Emergência e comunitária Direito de Saber Act (42 USC 11002), e está sujeita a requisitos de informação rigorosos por instalações que produzem, armazenam, ou usá-lo em quantidades significativas.

Referências

Bibliografia