关于溴的
溴(Bromine)是一种化学元素,元素符号Br,原子序数35,在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅦA族,是卤族元素之一。溴分子在标准温度和压力下是有挥发性的红黑色液体,活性介于氯与碘之间。纯溴也称溴素。溴蒸气具有腐蚀性,并且有毒。溴及其化合物可被用来作为阻燃剂、净水剂、杀虫剂、染料等等。曾是常用消毒药剂的红药水中含有溴和汞。在照相术中,溴和碘与银的化合物担任感光剂的角色。
溴元素在自然界中和其他卤素一样,基本没有单质状态存在。它的化合物常常和氯的化合物混杂在一起,但是数量少得多,在一些矿泉水、盐湖水(如死海)和海水中含有溴。盐卤和海水是提取溴的主要来源。从制盐工业的废盐汁直接电解可得。整个大洋水体的溴储量可达100万亿吨。地球上99%的溴元素以Br-的形式存在于海水中,所以人们也把溴称为“海洋元素“。

溴是唯一在室温下呈现液态的非金属元素,并且是周期表上在室温或接近室温下为液体的六个元素之一,深红棕色发烟挥发性液体。有刺激性气味,其烟雾能强烈地刺激眼睛和呼吸道。在空气中迅速挥发。易溶于乙醇、乙醚、氯仿、二硫化碳、四氯化碳、浓盐酸和溴化物水溶液,可溶于水。溴的熔点是-7.2°C,而沸点是58.8°C。
基本性质
溴在化学元素周期表中位于第4周期、第ⅦA族,第一电离能11.814eV,溴是一种强氧化剂,它会和金属和大部分有机化合物产生激烈的反应,若有水参与则反应更加剧烈,溴是一种卤素,它的活性小于氯但大于碘。溴和金属反应会产生金属溴盐及次溴酸盐(有水参与时),和有机化合物则可能产生磷光或萤光化合物。溴对大多数金属和有机物组织均有侵蚀作用,甚至包括铂和钯。与铝、钾等作用发生燃烧和爆炸。溴可溶于水,但对二硫化碳,醇类与有机酸的溶解度佳。
氧化还原性
溴最外层电子为4s24p5,有很强的得电子倾向,电负性(由莱纳斯·鲍林于1932年提出,定义为“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度”。)数值为3,因此具有较强的氧化性。
溴单质能与大部分单质化合,部分需要加热或其它条件。氢与溴在含铂的石棉或硅胶催化下,加热至200~400°C可以化合为溴化氢。溴可以把磷(0)氧化为磷(+3):
生成的三溴化磷为液体,掺杂着部分五溴化磷。溴与一氧化碳反应,可得到碳酰溴:
与氨反应,生成溴化铵与氮气:
溴可以置换出水中的一些非金属阴离子,例如溴与硫离子的反应:
溴蒸汽与氟气混合,或者是将氟气通入液溴中,可以得到三氟化溴:
氟气过量则生成五氟化溴:
溴在水中及碱溶液中容易歧化,在水中反应为
在0°C及以下的低温碱溶液中发生的反应的离子方程式为:
在50°C及以上的高温碱溶液主要发生的反应的离子方程式为:
有机反应
在紫外线或250~400°C下,将溴与烷烃或者烯烃(α-H)或者甲苯混合,会发生自由基取代反应,反应将烷烃、烯烃、甲苯上的氢取代为溴。溴发生自由基取代反应时,3°碳,2°碳,1°碳之间的反应活性相差非常大,选择性较好,得到的产物较为纯净。
在极性溶剂中,溴易发生异裂,生成溴离子,发生离子型反应,例如溴与烯烃的加成。
苯(用溴化铁做催化剂)和纯溴的取代反应,不用催化剂反应很慢,用铁做催化剂时,不需加热,即可发生反应,该反应是放热反应。
乙醇可与溴化氢发生取代反应,C2H5OH+HBr=C2H5Br+H2O
醛与溴在碱的催化下或者在酸性条件下由于羰基的作用,醛的α-氢变得异常活泼而被溴取代,生成α-溴代醛和溴化氢,而且往往α-氢趋向于全部被取代,例如,CH3CHO+Br2=Br-CH2-CHO+HBr
溴的化合物一般指含溴为-1氧化态的化合物,包括金属溴化物、非金属溴化物以及溴化铵等。碱金属、难溶溴化物与难溶氯化物相似,但前者的溶解度通常小于相应的氯化物。溴化物的卤素互化物,如溴化碘(IBr)。溴化氢的水溶液称为氢溴酸,氢溴酸是一种强酸。
碱金属和碱土金属的溴化物可由相应的碳酸盐或氢氧化物与氢溴酸作用制得,如:溴化锰、溴化钡、溴化铜、溴化镁、溴化铊、溴化汞等,碱土金属溴化物以及溴化铵易溶于水。
溴有两个稳定的同位素:Br-79(50.69%)及Br-81(49.31%)。其他至少有23种放射性同位素是已被发现可以存在的。不少的溴同位素是核聚变的产物。有几种来自于核聚变产物的大原子量的溴同位素会产生延迟性的中子衰变。所有的放射性溴同位素的半衰期相对来讲是比较短的,半衰期最长的是一个中子数不足的同位素半衰期为2.376天。半衰期最长的丰中子同位素的半衰期为1.47天。一些溴的同位素有亚稳定的同质异能素。稳定的Br有一个具放射性的同质异能素,半衰期4.86秒,它最终衰变成稳定的基态。
工业用途
溴的化合物用途也是十分广泛的,溴化银被用作照相中的感光剂。使用老式相机时,当你“咔嚓”按下快门的时候,相片上的部分溴化银就分解出银,从而得到我们所说的底片。溴可用于制备有机溴化物。溴可用于制备颜料与化学中间体。溴与氯配合使用可用于水的处理与杀菌。
阻燃物
含溴阻燃剂的重要性与日俱增,当燃烧发生时,阻燃剂会生成氢溴酸,它会干扰在火焰当中所进行的氧化连锁反应。高活性的氢、氧与氢氧根自由基会与溴化氢反应成活性没那么强的溴自由基。含溴的化合物可以借由在聚合过程中加入一些被溴化的单体或在聚合后加入含溴化合物的方法加入聚合物中。添加四溴双酚A可以制造聚酯与环氧树脂,用于印刷电路板(PCB)的环氧树脂通常都是由阻燃剂制成的,并且在产品缩写中以FR来表示。溴乙烯可以用来制造聚乙烯、聚氯乙烯与聚丙烯。十溴二苯醚可以添加在已完成的聚合物中。
汽油添加剂
1,2-二溴乙烷是添加在含铅汽油中的一种汽油添加剂,它借由产生挥发性的溴化铅来移除引擎中的铅,此类用法在美国占了1966年全部溴用量的77%,但这种用途在1970年代因为会污染环境而被禁止了。
杀虫剂
溴甲烷曾被广泛的用做烟薰土地用的农药,蒙特利尔公约决定到2005年逐渐淘汰这种会破坏臭氧层的化合物。在1991年,估计有35000公吨的此化合物被用来对付线虫动物、真菌、杂草还有一些土壤的问题。
医疗用途
医院里曾经使用的镇静剂,有一类就是用溴的化合物制成的,如溴化钾KBr、溴化钠NaBr、溴化铵NH4Br等,通常用以配成“三溴片”,可治疗神精衰弱和歇斯底里症,但是三溴片已经被更好的药品(巴比妥类)所取代了。又如大家熟悉的红药水,主要成分也是溴与汞的化合物汞溴红。
药物合成方面经常需要用到溴元素,比如巴比妥类,成环的时候需要用溴代烷烃,又如头孢菌素中间体,需要先对原料青霉素V钾盐加入对硝基溴化苄进行酯化。 [5]
其他用途
1、钙、钠与锌的溴化物在溴的市场中占有一席之地,这些盐类在水里产生稠密的化合物,可以用来做钻井液,有时也被称做clear brine fluids。
2、溴也可以用来生产含溴植物油,含溴植物油在许多橘子口味的软性饮料中当作乳剂。在此化合物于1940年代被发现后,它被广泛地使用,直到在1970年代中期,英国与美国限制了它的使用并且研发出了替代用的乳剂。但在1997年美国的软性饮料仍然可以含有含溴植物油。
3、溴化乙锭在凝胶电泳中当作DNA的染色剂。
4、高折射率的化合物,含溴的树脂型具有较高的折射率和较低的色散。 [6]
5、水净化与消毒用化合物。
6、溴化钾被一些摄影业者使用来防止雾(不希望出现的银的还原)的生成。
7、溴蒸气被用于敏化银版摄影法用的银版的第二步,该版之后会经过汞蒸气的处理。溴的角色是加强刚被碘化的银版的光敏。