Brom

Brom
35Br
seleni←brom→criptó Cl ↑ Br ↓ I Taula periòdica
Aspecte
Gas-líquid: roig fosc Sòlid: brillantor metàl·lica Línies espectrals del brom
Propietats generals
Nom,símbol,nombre	Brom, Br, 35
Categoria d'elements	Halògens
Grup,període,bloc	17,4,p
Pes atòmic estàndard	79,904(1)
Configuració electrònica	[Ar] 4s23d104p5 2, 8, 18, 7
Propietats físiques
Fase	Líquid
Densitat (prop de lat. a.)	(Br2,líquid) 3,1028 g·cm−3
Punt de fusió	265,8K, −7,2 °C
Punt d'ebullició	332,0 K, 58,8 °C
Punt crític	588 K, 10,34 MPa
Entalpia de fusió	(Br2) 10,571kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	(Br2) 29,96 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	(Br2) 75,69 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a T (K) 185 201 220 244 276 332
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	7,5,4,3,1,-1 (òxid àcid fort)
Electronegativitat	2,96 (escala de Pauling)
Energies d'ionització	1a: 1.139,9 kJ·mol−1
	2a: 2.103 kJ·mol−1
	3a: 3.470 kJ·mol−1
Radi atòmic	120pm
Radi covalent	120±3 pm
Radi de Van der Waals	185 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Ortoròmbica
Ordenació magnètica	Diamagnètic
Resistivitat elèctrica	(20 °C) 7,8×1010Ω·m
Conductivitat tèrmica	0,122 W·m−1·K−1
Velocitat del so	(20°C) 206m·s−1
Nombre CAS	7726-95-6
Isòtops més estables
Article principal:Isòtops del brom
Iso AN Semivida MD ED(MeV) PD 79Br 50,69% 79Br ésestableamb 44neutrons 81Br 49,31% 81Br ésestableamb 46neutrons

Elbromés l'element químicde símbolBrinombre atòmic35. Es tracta del tercerhalogenmés lleuger. Atemperatura ambient,es presenta com unlíquidfumant de color roig fosc que es volatilitza amb facilitat per formar un vapor de color semblant. Les seves propietats es troben entre les delclori les deliode.

Té unnombre màssicde 80, és a dir, el seunucliconté 35protonsi 45neutrons.Està situat en el grup delshalògens,el grup 17 de lataula periòdicadels elements.

El brom és el 28èelement químic essencialper a la vida, això no es va descobrir fins a l'any 2014, fent estudis sobre mosques delgènereDrosophila.En un informe aparegut a la revista científicaCell,els investigadors de laUniversitat Vanderbiltvan establir que el brom és un element essencial per al desenvolupament dels teixits en tots elsanimals,des de les criatures primitives fins als humans.

El brom a temperatura ambient és unlíquidroig, volàtil i dens. La seva reactivitat és intermèdia entre elclori eliode.En estat líquid és perillós per al teixit humà i els seus vapors irriten els ulls i la gola.

Història

Antoine Balard,un dels descobridors del brom

El brom ha estat utilitzat des de l'antiguitat en forma decompostcom atintòria,el més conegut és elporpra de Tir,6,6-Dibromoindi, citat a laBíblia,que en temps delsromansera utilitzat per a tenyir roba destinada als més rics. En aquella època elpigments'obtenia delcorn amb pues,unmol·luscgastròpodede laMediterrània,se'n necessitaven 12.000 mol·luscs per a aconseguir 1,5 grams de tint, d'aquí el seu elevat preu. El compost de brom del porpra de Tir no va ser identificat fins a l'any 1909, gràcies al químic alemanyPaul Friedländer.

L'aïllament de l'element es va fer a principis del seglexix,l'acreditació recau sobre el químic francèsAntoine Balard(1802–1876), que ho va trobar el 1825 i va ser el primer a publicar-ho. De manera independent també va ser trobat pel químic alemanyCarl Jacob Löwig(1803–1890), també l'any 1825.

Balard va començar a estudiar lavegetaciódelsaiguamollssalats l'any 1824. Va sotmetre lesplantesa l'acció de diferents agents químics amb el propòsit d'extreure'n compostos útils. En estudiar una solució amb obtinguda a partir de les cendres d'algues marines ambclorva observar que se separava en dues parts en afegirmidó,la inferior era blava i la superior d'un color groc intens. Va decidir que la part inferior blava conteniaiode,i va suposar que la superior també contenia iode, però no va aconseguir d'extreure'l de cap manera. També va notar que la coloració groga era similar a la que havia observat en sotmetre a la mateix tractament l'aigua de les maresmes deMontpeller,i que en ambdós casos la coloració era acompanyada per una forta olor característica.Després de múltiples proves, finalment va decidir que devia tractar-se d'un nou element. Balard el va anomenarmuride,del llatímuria,salmorra,va escriure un article descrivint el seu descobriment, el va publicar, i el 30 novembre de 1825 el va enviar a l'Acadèmia Francesa de les Ciènciesamb el títolMémoire sur une Substance particulière contenue dans l'eau de la mer.A l'Acadèmia Francesa van decidir de comprovar el que explicava Balard, el comitè que se n'encarregà, format perJoseph-Louis Gay-Lussac,Louis Nicolas VauqueliniLouis Jacques Thénard,va confirmar els resultats però va reanomenar el nou element com a brom, delgrec anticbromos,βρῶμος, que significa 'pudor',i va publicar l'article de Balard alsAnnales de chimie et de physiqueel 1826.

La tardor del 1825 Carl Jacob Löwig, estudiant a laUniversitat de Heidelbergva portar al seu professor,Leopold Gmelin,un flascó amb una substància marró vermellosa que havia aïllat en estudiar la composició de l'aigua d'una font de la seva ciutat deBad Kreuznach,on hi ha un balneari. La solució que estudiava havia esdevingut vermella sota l'acció de gas clor i havia extret la substància responsable de la coloració ambèter.Gmelin va dir a Löwig d'obtenir més quantitat de la substància i estudiar-ne les propietats detalladament. Mentre hi treballava Balard va publicar el seu treball.

El primer mineral amb brom, labromargirita(AgBr) va ser descobert aMèxicl'any 1841. La producció industrial debromursva començar a partir de la troballa d'uns dipòsits gegantins depotassaa la població deStaßfurt(Saxònia-Anhalt,Alemanya) l'any 1858. L'ús principal a l'època fou lafotografiai lamedicina,vers el 1840 es va començar a utilitzar elbromur d'argent(AgBr) com a agent sensible a la llum per a la fotografia, i el 1857 es va començar a utilitzar elbromur de potassi(KBr) com a sedant i comanticonvulsiuen el tractament de l'epilèpsia.

Propietats físiques

El brom és l'únic element no metàl·lic que es troba enestatlíquida temperatura ambient. El líquid és de color vermell amarronat, dens i volàtil, s'evapora fàcilment, els vapors són mes densos que l'aire, irriten lagolai elspulmonsi tenen un forta i desagradable olor. El brom no es dissol bé en aigua però si enlíquids orgànics,compostos que continguincarboni,com elsalcohols,elsèterso eltetraclorur de carboni(CCl₄).La sevadensitatés de 3,12 g/m^-3,tres vegades la densitat de l'aigua,el seupunt de fusió–7,2 °C, el seupunt d'ebullició58,8 °C i la sevacalor específicaa 298 K és de 474 J·K^-1·kg^-1.

Propietats químiques

Aquesthalogens'assembla químicament alclor,però és menys reactiu (encara que més que eliode). Reacciona fàcilment amb molts elements i té un fort efecte blanquejant. El brom és altament reactiu i és un fort agentoxidanten pre sắc ncia d'aigua. Reacciona vigorosament ambamines,alquensifenols,així com amb hidrocarbursaromàticsialifàtics,cetonesiàcids carboxílics(aquests són degradats per addició o per substitució). Amb molts metalls i altres elements, el brom anhidre és menys reactiu que l'humit; això no obstant, el brom sec reacciona vigorosament amb l'alumini,elmercuri,eltitanii amb elsmetalls alcalinsialcalinoterris

Aplicacions

El brom molecular s'empra en la fabricació d'una àmplia varietat decompostosde brom usats en laindústriai en l'agricultura.Tradicionalment, la major aplicació del brom ha estat per a la producció d'1,2-dibromoetà,que s'emprava com a additiu en les gasolines que tenien com aantidetonanttetraetil de plom.

El brom s'empra en la fabricació de productes defumigació,agents ininflamables, productes per a la purificació d'aigües, colorants,bromursemprats en fotografia (per exemple elbromur d'argent,AgBr),desinfectants,insecticides,etcètera.

L'oli vegetal bromuratés unadditiu alimentarienbegudes no alcohòliques.

També s'obté a partir d'ell elbromur d'hidrogen,HBr:

Br₂ + H₂ → 2HBr

Abundància i obtenció

A causa de la seva granreactivitat,el brom, com tots elshalògens,no es troba en estat elemental sinó formant compostos, especialmenthalurs,és a dir en forma d'ions negatius Br^-.

A l'escorça terrestre es troba en una proporció de 2,5ppmperò la major part del brom es troba en el mar en forma de bromur, Br^-.En elmares presenta unaconcentraciód'unes 65 ppm o 65 mg/l. Els llacs salats i els pous de salmorra tenen una concentració de brom més gran que la del mar, per exemple, almar Mortla concentració és de 4 g/l.

La baixa concentració del brom a l'aigua marina fa que no sigui possible l'extracció directa, prèviament cal concentrar la sal per mitjà de l'evaporació, normalment solar, la destil·lació o una combinació d'ambdós processos. Una altra font de salmorres són les mines de sal i els pous de salmorra (s'utilitza aigua per dissoldre les sals i després se n'extreu la salmorra).

A escala industrial, el brom molecular, Br₂ s'obté sempre partir de lessalmorres,per mitjà de l'oxidació del bromur amb clor (Cl₂),

2Br^-+ Cl₂ → Br₂ + 2Cl^-

una vegada obtingut el brom (Br₂), és necessari separar-lo de la solució de clor, això es fa fent passar vapor d'aigua o aire i després condensant-lo i purificant-lo. Un procés complicat degut a la reactivitat dels productes que hi intervenen.

Aproximadament es produïxen en el món uns 500 milions dequilogramsde brom per any (2001). ElsEstats UnitsiIsraelsón els principals productors.

Compostos

Pot presentar diferentsestats d'oxidació.Els més comuns són +1, -1, +3 i +5.

• L'estat d'oxidació +1 és poc estable en dissolució aquosa. Per exemple, l'ió hipobromit, BrO^-.
• L'estat d'oxidació +3 és poc estable en dissolució aquosa. Per exemple, l'ió bromit, BrO₂^-,o l'àcid bromós, HBrO₂.
• L'estat d'oxidació +5 és termodinàmicament estable enfront de la descomposició en dissolució aquosa. Per exemple, l'ió bromat, BrO₃^-.
• L'ió perbromat, BrO₄^-,amb un estat d'oxidació +7, es redueix amb relativa facilitat i es prepara per oxidació a partir d'estats d'oxidació inferiors.
• El brom també forma compostos amb altres halògens (interhalògens). Per exemple, BrF₅, BrF₃, IBr, etcètera.
• Hi ha molts compostos en els que el brom presenta estat d'oxidació -1, anomenant-se a aquestsbromurs.

Es poden obtindre fàcilment compostos orgànics bromats, per exemple, per mitjà de bromació radicalaria amb brom molecular i en pre sắc ncia de llum o emprantN-bromosuccinimida, o bé per reaccions d'addició o de substitució. Elcompost orgànicbromur de metil,CH₃Br, s'empra com aplaguicida,però afecta lacapa d'ozó.S'ha determinat que els àtoms de brom són més eficaços que els decloren els mecanismes de destrucció de la capa d'ozó, tot i que els àtoms de brom estan presents en menor quantitat.

El bromur d'hidrogen, HBr, s'obté per reacció directa de brom amb hidrogen molecular o com a subproducte de processos de bromació de compostos orgànics. A partir d'aquest compost, es poden obtindre distints bromurs, per exemple:

HBr + NaOH → NaBr + H₂O

El brom en dissolució aquosa pot descompondre-se:

Br₂ + OH^-→ Br^-+ BrO^-+ H₂O

Però la reacció no transcorre en medi àcid.

També es pot obtindre per oxidació l'ió Br₂⁺.

Òxids

Els principalsòxidsde brom són:

• Br₂O:es pot preparar per mitjà de la reacció del brom molecular (Br₂) en forma de gas ambòxid de mercuri(HgO) o també per descomposició a baixa temperatura i albuitdel BrO₂.
• BrO₂:és un sòlid cristal·lí groguenc que es pot obtenir perozonòlisia baixa temperatura de Br₂.
• Br₂O₃:es tracta d'un sòlid cristal·lí taronja que ha estat aïllat d'una solució deCH₂Cl₂després d'ionitzar Br₂ en CFCl₃.

Geoquímica del brom

A causa del seu granradi iònicel brom es troba als minerals en forma de traces. El brom presenta un comportamentgeoquímicsimilar al delclori eliodeen la majoria dels processos ignis. La procedència del brom present a la Terra és encara desconeguda, podria sersolar,condrític(meteorits),cometario una combinació d'aquestes fonts. De manera similar als altres halògens, el brom es troba molt concentrat en l'escorça terrestre,elssedimentsi lahidrosfera.Essent elsoceansla major reserva superficial de brom, i on elfitoplànctoni lesalgues del gelson la primera font debromoformi dedibromometà,implicats en la rarefacció de l'ozó.

Rol biològic

El brom es troba en nivells detracesenhumans.És considerat unelement químic essencial,encara que no se'n coneixen exactament les funcions. Alguns dels seus compostos s'han emprat en els tractaments contra l'epilèpsiai com asedants.

Isòtops

Es coneixen 40isòtopsdel brom, però a la naturalesa es troben dos d'estables⁷⁹Br i⁸¹Br, tots dos amb una abundància similar. Aquests isòtops no han estat massa estudiats a causa de dificultats tècniques.El⁷⁹Br representa un 50,69% i el⁸¹Br el 49.31% del brom natural. Tots els altres sónradioactiusi presentenperíodes de semidesintegracióque oscil·len entre 1,2 nanosegons i 16,2 hores.

Precaucions

El brom és altament tòxic i en petites traces (10ppm), tant per via dèrmica com inhalat, pot causar problemes immediats de salut o mort. És molt irritant tant per alsullscom per a lagola;en contacte amb lapellprodueix inflamacions doloroses. El seu maneig impropi suposa un seriós risc per a la salut, requerint unes màximes precaucions de seguretat.

Bibliografia

• Newton,David E.Chemical Elements(en anglès). Segona edició. Gale, 2010.ISBN 9781414476087.
• Greenwood,N. N.;Earnshaw,A.Chemistry of the elements(en anglès). Segona edició, Reimpressió corregida. Butterworth-Heinemann, 1998.ISBN 0-7506-3365-4.
• Krebs,Robert E.The history and use of our earths chemical elements a reference(en anglès). Segona edició. Greenwood Press, 2008.ISBN 0–313–33438–2.
• Trifonov,D. N.;Trifonov,V. D..Chemical Elements: How They Were Discovered(en anglès). Moscou: Mir Publishers, 1982.ISBN 978-5-03-000778-6.
• White,William M.Encyclopedia of Geochemistry(en anglès). Springer, 2018.ISBN 978-3-319-39311-7.
• Enghag,Per.Encyclopedia of the Elements(en anglès). WILEY-VCH Verlag GmbH, 2008, p. 76.ISBN 3-527-30666-8.

Enllaços externs

• webelements - Brom(anglès)
• environmentalchemistry - Brom(anglès)

Viccionari