Химический элемент бром (br) — характеристика, строение и свойства неметалла

Физиологическое действие

Содержание Br в организме взрослого человека с массой 70 кг составляет около 200-300 мг. Одна из основных функций микроэлемента – его влияние на ЦНС. Это влияние проявляется в успокаивании, релаксации (но без снижения тонуса скелетных мышц), состоянии, близком к дремоте. Бром устраняет негативные эмоции тревоги, страха, нормализует сон.

Помимо этого микроэлемент оказывает противосудорожное действие, и это важно для пациентов, страдающих эпилепсией и некоторыми другими органическими расстройствами ЦНС. Седативное и противосудорожное действие брома обусловлено тем, что он усиливает процессы торможения в коре больших полушарий

Примечательно, что процессы возбуждения в ЦНС он не устраняет, но повышает порог возбудимости. Это значит, что для возникновения возбуждения необходим больший по силе раздражитель.

Седативное действие брома было замечено еще в позапрошлом веке, вскоре после его открытия, и было детально изучено намного позже великим русским физиологом И.П. Павловым. В ходе опытов над собаками Павлов установил, что бром в виде соединений-бромидов угнетает условные рефлексы, основанные на возбуждении, и наоборот, стимулирует условные рефлексы, основанные на торможении.

Так, при обследовании пострадавших от наводнения собак Павлов обнаружил, что некоторые приобретенные условные рефлексы у них угасли,  нарушилась дифференцировка между возбуждением и торможением. Тормозящие раздражающие факторы стали вызвать у животных раздражение. После использования бромидов утраченные рефлексы возобновились,  уравновесились процессы раздражения и торможения.

Полагают, что механизм действия в отношении ЦНС связан с антагонизмом с хлором. Оба элемента, бром и хор, являются галогенами, и присутствуют в тканях в виде анионов, отрицательно заряженных ионов. Анионы хлора сосредоточены во внеклеточной жидкости, и играют существенную роль в балансе жидкости между клеткой и внеклеточным пространством, а также в генерации нервных импульсов.

Бром по конкурентному принципу вытесняет хлор из внеклеточной жидкости, и тем самым тормозит генерацию и проведение нервных импульсов.

Действие брома связано с угнетением еще одного галогена – йода. Данный микроэлемент принимает непосредственное участие в синтезе тиреоидных (щитовидных) гормонов. Йод  включен в состав тироксина и трийодтиронина – без него образование этих гормонов невозможно.

Бром, имея структурное сходство с йодом, блокирует его захват специфическими белками-носителями, и тем самым препятствует синтезу щитовидных гормонов. Как известно, под действием тиреоидных гормонов происходит распад (катаболизм) белков, жиров, и гликогена. Соответственно, он оказывает анаболическое действие, и предохраняет эти соединения от распада.

Правда, анаболические эффекты у брома выражены очень слабо. Зато микроэлемент предотвращает появление диффузного токсического зоба или Базедовой болезни – состояния, характеризующееся увеличением щитовидной железы (зобом) и усиленной продукцией тиреоидных гормонов.

Данное состояние может быть следствием не только интенсивного поступления йода, но и патологической стимуляции щитовидной железы гипоталамусом и гипофизом.

Надпочечники бромом наоборот, стимулирует. Под его действием усиливается продукция надпочечниковых гормонов – глюкокортикоидов, минералокортикоидов, катехоламинов. Функцию пищеварительной системы он тоже регулирует. Микроэлемент нормализует кислотность желудочного сока, и повышает в нем активность пепсина, фермента, расщепляющего белки.

Активность амилазы и липазы, ферментов панкреатического сока, выделяемого поджелудочной железой, бром тоже повышает. Амилаза расщепляет углеводы, а липаза – жиры. В итоге выходит, что элемент способствует усваиванию важнейших пищевых ингредиентов.

Бром заметно влияет на мужскую репродуктивную систему. Микроэлемент стимулирует образование спермы, увеличивает объем эякулята, и количество жизнеспособных сперматозоидов в нем. У женщин наряду с другими факторами способствует нормальному протеканию беременности.

Таким образом, обеспечивает мужскую фертильность, и предотвращает бесплодие. По некоторым данным он укрепляет иммунитет, и стимулирует образование эритроцитов в красном костном мозге.

Что такое бром?

Главная подгруппа седьмой группы – место положения элемента в периодической системе химических элементов. На последнем энергетическом слое атома находится два s-электрона и пять p-электронов. Как и все галогены, бром имеет значительное сродство к электрону. Это значит, что он легко притягивает в свою электронную оболочку отрицательные частицы других химических элементов, становясь анионом. Молекулярная формула брома – Br₂. Атомы соединяются между собой с помощью совместной пары электронов, такой тип связи называется ковалентной. Она также является неполярной, располагаясь на одинаковом расстоянии от ядер атомов. Ввиду достаточно большого радиуса атома – 1,14A°, окислительные свойства элемента, его электроотрицательность и неметаллические свойства становятся меньше, чем у фтора и хлора. Температура кипения, наоборот, повышается и составляет 59,2 °C, относительная молекулярная масса брома равна 180. В свободном состоянии из-за высокой активности элемент как простое вещество не встречается. В природе его можно обнаружить в связанном состоянии в виде солей натрия, магния, калия, особенно высоко их содержание в морской воде. Некоторые виды бурых и красных водорослей: саргассум, фукус, батрахоспермум, содержат большое количество брома и йода.

Нахождение в природе

Ампула с бромом внутри акрилового куба

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). 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:

1. морская вода (65 мг/л),
2. рассолы соляных озёр,
3. щёлок калийных производств,
4. подземные воды нефтяных и газовых месторождений.

Простое вещество.

Бром
– единственный неметалл, жидкий при комнатной температуре. Элементный
бром представляет собой тяжелую красно-бурую жидкость с неприятным
запахом (плотность при 20° C – 3,1 г/см3, температура кипения
+59,82° C), пары брома имеют желто-бурый цвет. При температуре –7,25° C
бром затвердевает, превращаясь в красно-коричневые игольчатые кристаллы
со слабым металлическим блеском.В твердом, жидком и газообразном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул Br₂,
заметная диссоциация на атомы начинается только при 800° C, диссоциация
происходит и под действием света. Элементный бром является сильным
окислителем, он непосредственно реагирует почти со всеми неметаллами (за
исключением инертных газов, кислорода, азота и углерода) и многими
металлами, эти реакции зачастую сопровождаются воспламенением (например,
с фосфором, сурьмой, оловом):

2S + Br₂ = S₂Br₂

2P + 3Br₂ = 2PBr₃; PBr₃ + Br₂ = 2PBr₅

2Al + 3Br₂ = 2AlBr₃

Ni + Br₂ = NiBr₂

Многие
металлы медленно реагируют с безводным бромом из-за образования на их
поверхности пленки бромида, нерастворимого в броме. Из металлов наиболее
устойчивы к действию брома (даже при повышенных температурах и в
присутствии влаги) серебро, свинец, платина и тантал. Золото, в отличие
от платины, легко реагирует с ним, образуя AuBr₃.

В водной среде бром окисляет нитриты до нитратов, аммиак до азота, иодиды до свободного иода, серу и сульфиты до серной кислоты:

2NH₃ + 6Br₂ = N₂+ 6HBr

3Br₂ + S + 4H₂O = 6HBr + H₂SO₄

Бром
умеренно растворим в воде (3,58 г в 100 г при 20° C), при охлаждении
этого раствора до 6° C из него выпадают гранатово-красные кристаллы
клатратного гидрата брома состава 6Br₂·46H₂O. Растворимость брома существенно возрастает при добавлении бромидов за счет образования прочных комплексных соединений:

KBr + Br₂ = KBr₃

В водном растворе брома («бромной воде») существует равновесие между молекулярным бромом, бромид-ионом и оксокислотами брома:

Br₂ + H₂O = HBr + HBrO

В насыщенном растворе бром диссоциирован на 0,85%, в 0,001-молярном – на 17%.

При хранении бромной воды на свету она постепенно разлагается с выделением кислорода из-за фотолиза бромноватистой кислоты:

2HOBr + hv = 2HBr + O₂

При взаимодействии брома с растворами щелочей образуются соответствующие бромиды и гипобромиты (на холоду) или броматы:

Br₂ + 2NaOH = NaBr + NaBrO + H₂O (при t < 0° C)

3Br₂ + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO₃ + 3H₂O

Вследствие
высокой химической активности брома, для его транспортировки
используются цистерны с внутренней свинцовой или никелевой обкладкой.
Малые объемы брома хранят в стеклянной посуде.

Бром и бромид натрия

Бром — химический элемент VII группы периодической системы, относящийся к галогенам. Название этого элемента произошло от греческого слова bromos, что означает зловоние. Бром имеет тяжелый, неприятный запах. В свободном виде данный галоген представляет собой рыжую легколетучую жидкость.

Данный продукт достаточно хорошо растворяется в эфире, спирте, углеводородах, хлороформе и прочих органических растворителях. Намного хуже бром растворяется в воде, при температуре 20 °С. Также бром растворим в бромистоводородной и соляной кислотах, в растворах KBr. Водный раствор брома называется «бромная вода». Этот продукт обладает сильными окислительными свойствами. Интересен тот факт, что в воде насыщенный раствор брома не затвердеет даже при температуре минус 20°С.

Самые доступные соединения брома — бромиды калия и натрия. Чтобы из этих веществ поучить бром, нужно окислить их в кислой среде. В качестве окислителей можно использовать такие химические продукты как перекись водорода, бихромат калия, бромат, гипохлориты, диоксид марганца, хлор и другие вещества. Полученный бром на практике рекомендуются отделять отгонкой, однако в том случае, если выход брома не имеет огромного значения (в частности, его использование для химических опытов) процесс отгонки можно пропустить.

Открытие брома связано с исследованиями французского химика А. Балара. В 1825 году молодой ученый в результате действия хлора на раствор из морской воды получил темно-бурую жидкость с резким, неприятным запахом. Образованную жидкость Баллар назвал муридом. О своем открытии он сообщил в Парижскую академию наук, однако название химического элемента комиссия не приняла, переименовав мурид в бром. Открытие брома принесло Баллару известность. После появления статьи о достижении Балара оказалось, что подобными исследованиями занимались и немецкие химики К. Левиг и Ю. Либих.

Бром — один из самых редких в земной коре элементов. В свободном виде в природе он не встречается. Этот элемент входит в такие соединения, как бромид натрия, магния, калия. Собственные минералы брома – эмболит и бромаргирит – весьма редки. Природными источниками брома являются воды соляных озер, подземных скважин, а также морская вода, где бром находится в виде различных бромидов. Наиболее богато бромом Мертвое море.

При получении ряда неорганических и органических веществ, бром применяют в аналитической химии. В частности соединения брома используют при производстве пестицидов и инсектицидов, в качестве топливных добавок, а также в фотографии. Известно также использование брома для мягкой дезинфекции воды в бассейнах при увеличенной чувствительности к хлору. Существенная часть брома в форме бромида кальция или натрия применяется для изготовления буровых растворов. Такие растворы закачивают в скважины с целью увеличения объемов добытой нефти. Еще данный элемент используется при производстве фармацевтических препаратов, фотографических материалов и высококачественной резины (бромбутилкаучука).

В настоящее время бром широко используется для производства антипиренов – веществ, защищающих материалы органического происхождения от воспламенения. Эти вещества используют для производства негорючих красок, пропитки изделий из древесины, тканей и пластмасс. Бромхлорметан используется как наполнитель огнетушителей. Элементный бром применяется в процессах водоочистки и водоподготовки. Следует отметить, что бром является ядовитым галогеном, поэтому при работе с ним следует соблюдать меры безопасности и использовать индивидуальные средства защиты.

Свойства брома (таблица): температура, плотность, давление и пр.:

Примечание:

201* Указан диапазон значений атомной массы в связи с различной распространённостью изотопов данного элемента в природе.

205* Эмпирический радиус атома брома согласно составляет 120 пм.

206* Ковалентный радиус брома согласно и составляет 120±3 пм и 114 пм соответственно.

402* Температура плавления брома согласно и составляет -7,25 °С (265,9 K, 18,95 °F).

403* Температура кипения брома согласно составляет 58,6 °С (331,9 K, 137,48 °F).

407* Удельная теплота плавления (энтальпия плавления ΔH_пл) брома согласно и составляет 10,57 кДж/моль и 9,44 кДж/моль соответственно.

408* Удельная теплота испарения (энтальпия кипения ΔH_кип) брома согласно и составляет 29,56  кДж/моль и 29,5 кДж/моль соответственно.

410* Молярная теплоёмкость брома согласно составляет 75,69 Дж/(K·моль).

Бром — ядовитый элемент с интересными свойствами

Бром — простое вещество, галоген, открыт в начале 19-го века. Не самый распространенный элемент на Земле, но широко рассеянный: его можно найти в морях и океанах, в озерах и грунтовых водах, в земной коре, атмосфере, в растениях (бобовые, морские водоросли). В чистом виде не встречается из-за своей высокой химической активности. Минералов брома мало и они не имеют промышленного значения. Добывают бром из морской воды, горьких озер, подземных вод, сопутствующих нефтяным месторождениям.

Свойства

Тяжелая жидкость темно-красного цвета. Только бром и ртуть из всех простых веществ в нормальных условиях являются жидкостями. Запах неприятный, именно он дал название веществу (от греческого «бромос», означающего дурной запах). В воде растворяется плохо, хотя и лучше, чем остальные галогены. Смешивается с органическими растворителями в любых пропорциях.

Химически активный элемент, сильный окислитель, образует довольно сильную бромоводородную кислоту HBr. Кроме этого, образует ряд кислородосодержащих кислот. Вступает в реакции с галогенами, неметаллами, металлами. Не реагирует с кислородом, азотом, платиной, танталом. Образует бромиды, легко присоединяется к органическим соединениям.

Следует различать бром, как химический элемент и лекарство «бром», который прописывают в поликлинике в качестве успокаивающего. Бром очень ядовит, а в медицинских целях используется калий бромистый или натрий бромистый, усиливающие процессы торможения в ЦНС.

Бром и его пары ядовиты, при попадании на кожу жидкий бром вызывает долго незаживающие химические ожоги. Работать с реактивом допускается только с использованием всех средств защиты, включая специальную одежду, перчатки и противогаз. Особенно опасно вдыхание паров брома для людей с болезнями органов дыхания, так как может развиться отек легких. При отравлении бромом следует обеспечить человеку свежий воздух или ингаляции кислородом и вызвать врача. Помогает теплое молоко, сода, содосодержащая минеральная вода, кофе. Антидотом и нейтрализатором разливов брома служит раствор тиосульфата натрия. Им можно также пропитывать лицевые повязки для защиты от паров. При небольших разливах подойдет обычная сода, но реакция с бромом экзотермическая, вызывает повышение температуры воздуха и усиливает испарения, так что лучше иметь под рукой тиосульфат натрия.

Применение

— В химической промышленности бром используют для получения органических и неорганических соединений, таких как бромистый калий и натрий, бромоводородная кислота, дибромэтан и многие другие. — Бром востребован для получения резины высокого качества. — Для аналитических целей используют бром, бромную воду, калий бромистый, натрий бромистый. — Бромид серебра применяется в качестве светочувствительного материала в фотографии. — Почти половина производимого брома идет на получение 1,2 дибромэтана, который входит в состав топлива как антидетонационная присадка, применяется для защиты древесины от повреждения насекомыми, в органическом синтезе. — Бром широко используют для получения антипиренов — специальных добавок и пропиток, придающих краскам, пластмассам, древесине, текстильным материалам противопожарные свойства. — Бромхлорметан применяется для наполнения огнетушителей. — Пентафторид брома применяется в ракетном топливе. — В сельском хозяйстве соединения брома используются для борьбы с вредителями растений. — Растворы бромидов применяются в нефтедобыче, на горно-обогатительных комбинатах. — В медицине растворы KBr и NaBr входят в состав успокаивающих средств, например, в состав «корвалола». — Бром может использоваться в качестве дезинфицирующего агента для замены хлора в бассейнах, на станциях водоподготовки.

Калий бромистый, натрий бромистый, бромистоводородная кислота, стандарт-титр калий бромид продаются в нашем интернет магазине по выгодным ценам.

Свойства таблицы Менделеева

Напомним, что группами называют вертикальные ряды в периодической системе и химические свойства элементов главных и побочных подгрупп значительно различаются.

Свойства элементов в подгруппах закономерно изменяются сверху вниз:

• усиливаются металлические свойства и ослабевают неметаллические;
• возрастает атомный радиус;
• возрастает сила образованных элементом оснований и бескислородных кислот;
• электроотрицательность падает.

Все элементы, кроме гелия, неона и аргона, образуют кислородные соединения, существует всего восемь форм кислородных соединений. В периодической системе их часто изображают общими формулами, расположенными под каждой группой в порядке возрастания степени окисления элементов: R₂O, RO, R₂O₃, RO₂, R₂O₅, RO₃, R₂O₇, RO₄, где символом R обозначают элемент данной группы. Формулы высших оксидов относятся ко всем элементам группы, кроме исключительных случаев, когда элементы не проявляют степени окисления, равной номеру группы (например, фтор).

Оксиды состава R₂O проявляют сильные основные свойства, причём их основность возрастает с увеличением порядкового номера, оксиды состава RO (за исключением BeO) проявляют основные свойства. Оксиды состава RO₂, R₂O₅, RO₃, R₂O₇ проявляют кислотные свойства, причём их кислотность возрастает с увеличением порядкового номера.

Элементы главных подгрупп, начиная с IV группы, образуют газообразные водородные соединения. Существуют четыре формы таких соединений. Их располагают под элементами главных подгрупп и изображают общими формулами в последовательности RH₄, RH₃, RH₂, RH.

Соединения RH₄ имеют нейтральный характер; RH₃ — слабоосновный; RH₂ — слабокислый; RH — сильнокислый характер.

Напомним, что периодом называют горизонтальный ряд элементов, расположенных в порядке возрастания порядковых (атомных) номеров.

В пределах периода с увеличением порядкового номера элемента:

• электроотрицательность возрастает;
• металлические свойства убывают, неметаллические возрастают;
• атомный радиус падает.

Похожие записи:

Куриная шаурма с курицей — 16 домашних вкусных рецептов Узнаем как понизить калорийность шашлыка из свинины Делаем бренди самостоятельно: простой рецепт для домашнего использования Разница между сывороточным протеином и соевым белком Расчет получения виноматериалов для вина «мускат белый магарач» Традиционные абхазские специи, приправы и пряности