溴
- 中文名
- 溴
- 外文名
- bromine
- 元素符号
- Br
- 原子量
- 79.904
- 元素类型
- 活泼非金属单质
- 颜色
- 棕红色
- 发现人
- 巴拉德
- CAS号
- 7726-95-6
- EINECS号
- 231-778-1
目录
1824年,法国一所药学专科学校的22岁青年学生波拉尔,在研究他家乡蒙彼利埃(Montpellier)的水提取结晶盐后的母液,进行了许多实验。当通入氯气时,母液变成红棕色。最初,巴拉尔认为这是一种氯的碘化物溶液,希望找到这些废弃母液的组成元素。但他尝试了种种办法也没法将这种物质分解,所以他断定这是和氯以及碘相似的新元素。巴拉尔把它命名为muride,来自拉丁文muria(盐水)。1826年8月14日法国科学院组成委员会审查巴拉尔的报告,肯定了他的实验结果,把muride改称bromine,来自希腊文brōmos(恶臭[7] ),因为溴具有刺激性臭味。实际上所有卤素都具有类似臭味。溴的拉丁名bromium和元素符号Br由此而来。
事实上,在巴拉尔发现溴的前几年,有人曾把一瓶取自德国克鲁兹拉赫(Keluzilahe)盐泉的红棕色液体样品交给化学家李比希鉴定,李比希并没有进行细致的研究,就断定它是“氯化碘”,几年后,李比希得知溴的发现之时,立刻意识到自己的错误,把那瓶液体放进一个柜子,并在柜子上写上“耻辱柜”以警示自己,此事成为化学史上的一桩趣闻。
溴分别被两个科学家安东尼·巴拉尔(Antoine Balard) 和卡尔·罗威(Carl Löwig) 在1825年与1826年所发现。
1826年,刚刚取得药剂师学位的年轻化学实验室助理巴拉尔在蒙彼利埃的盐沼中的海苔的灰烬中发现了一种棕黄色的液体,这种液体后来被证明是溴的化合物。那些海苔是用来制备碘的,但其中也含有溴。巴拉尔从有着饱和氯的海苔灰溶液中分离出溴。他发现产物的性质介于氯与碘之间,因此他试着证明该化合物是 一氯化碘(ICl),但在失败后他确信他发现了一个新元素,并把它称之为rutile(意为红色),而他的导师约瑟夫·安哥拉达则建议称之为muride,源自拉丁文字muria,意思是卤水。
卡尔·贾古柏·罗威在1825年从巴特克罗伊茨纳赫村里的水泉中分离出了溴。罗威用了一个有饱和氯的矿物盐溶液,并用乙醚提取出了溴。在醚蒸发后,留下了一些棕色的液体。他用此液体作为他工作的样本申请了一个在里欧波得·甘末林(Leopold Gmelin)的实验室的职位。由于发现的公开被延迟了,所以巴拉尔率先发表了他的结果。
在法国科学家路易斯·尼可拉斯·瓦奎宁(Louis Nicolas Vauquelin)和路易斯·贾奎斯·瑟纳德(Louis Jacques Thénard)与约瑟夫·路易·盖-吕萨克证实了年轻药剂师巴拉尔的实验之后,结论出现在法国科学院的一场演讲上,并被发表在化学纪实上。在他发表的论文中,巴拉尔说他基于安格拉达的建议把新元素的名字从muride改成bromine。其他的说法则认为法国的化学与物理学家吕萨克基于它蒸气的独特气味建议了这个名称。溴直到1860年才被大量的制造。
在少数的药学应用之外,溴的第一个商业应用是用于银版摄影法。在1840年,发现到用溴制造银版摄影法用的光敏的卤化银在许多地方胜过之前所使用的碘蒸气。
溴化钾与溴化钠在19世纪末期到二十世纪初期被用作抗癫痫药与镇静剂,直到他们渐渐地被水合氯醛与巴比妥类药物所取代。
1.空气吹出法 用硫酸酸化海水调至pH为3~3.5,然后与氯气一并送入溴游离塔进行氧化,所得游离溴进入吹出塔,用空气将溴吹出。吹出的含溴空气进入吸收塔,用纯碱溶液吸收生成溴化钠和溴酸钠,加入硫酸酸化,调至pH为2左右,生成的溴通过蒸馏、冷凝、分离,制得溴成品。
2.蒸汽蒸馏法
将提取氯化钾后的原卤料液预热到65~75℃而成的浓原卤料加入溴反应塔,与通入的氯气和蒸汽进行逆流置换反应,氧化置换出来的溴溶解于浓原卤中。用蒸汽加热使溴汽化,并随水蒸气一同从塔上部出溴口排出,温度控制在80~90℃,排出的溴经冷凝器冷却至20~30℃,再经分离、精馏、冷凝、制得溴素成品。其反应方程式如下:
3.二氧化硫法 将含溴素空气与二氧化硫进行还原反应,用水吸收溴化氢气体,经蒸馏制得溴素。
在酸性介质中溴化钾与二氧化锰相互作用。在蒸馏瓶中加入250g KBr、100g MnO2和200g浓硫酸。加热混合物,生成的溴被蒸出,收集在冷却的接受器中。
4.工业溴的提纯。用蒸馏法除去有机杂质。该装置的所有联接部分均为磨口的,并应涂上滑石粉。
图溴蒸馏装置 1—圆底烧瓶;2—柱子;3—球形接头;4—冷凝器;5—接受器;6,7—吸收瓶为除去杂质氯可用氢溴酸处理:Cl2+2HBrBr2+2HCl在1~1.5L的玻璃瓶中加入275mL溴。然后在搅拌下分批加入48%氢溴酸(每次25mL)。注意观察,以防止溶液被强烈加热。当混合物变成均匀的一相时,停止加酸,耗酸量约为560mL。再通过几乎插到瓶底的长管漏斗分次加入200~250mL水,每次50mL。这时液体分层,下层是纯溴(225g),上层液体可在方法1的仪器中蒸馏,还可得到600g溴。最后再用蒸馏法回收氢溴酸。
5.在搅拌下,将48%的氢溴酸分次少量加到工业溴中,当混合物变成均匀的一相时,停止加酸。再分次加入蒸馏水,液体分层,下层是纯溴,将上层液体进行蒸馏, 收集56~61℃下蒸出的溴。与下层合并,即为试剂溴。
RTECS号:EF9100000
危险品标志:Corrosive 腐蚀性物品
Dangerous for the environment 危害环境的物品
Very Toxic 极高毒性物品
风险术语:R26吸入有极高毒性。
R35引起严重灼伤。
R50对水生生物有极高毒性。
安全术语:S26不慎与眼睛接触后,请立即用大量清水冲洗并征求医生意见。
S45若发生事故或感不适,立即就医(可能的话,出示其标签)。
S61避免释放至环境中。参考特别说明/安全数据说明书。
危险品运输编号:UN 1744 8/PG 1
溴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”。
根据美国国家地质局2013年1月发布的全球矿产统计数据:2012年全球溴产量为58万吨,较2011年下降10万吨,中东地区是全球最主要的溴产区,2012年以色列溴产量为20万吨,占全球总产量的34.48%;2012年约旦溴产量为20万吨,产量较2011年下滑33.3%,这是全球溴产量减少的最主要原因。
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、碱土金属溴化物以及溴化铵易溶于水。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。溴化氢的水溶液称为氢溴酸,氢溴酸是一种强酸。也存在一些属于溴化物的卤素互化物,如溴化碘(IBr)。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。
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。溴的熔点是-7.2 °C,而沸点是 58.8 °C。元素单质的形式是双原子分子:Br2。它是黏稠的,可流动的,红棕色的液体,并在标准温度和压力下容易挥发,形成红色的蒸气(颜色近似于二氧化氮)并且有一股与氯气相似的恶臭。溴是一种卤素,它的活性小于氯但大于碘。溴微溶于水,但对二硫化碳,有机醇类(像甲醇)与有机酸的溶解度佳。它很容易与其他原子键结并有强烈的漂白作用。溴像氯一样,也有用在游泳池的维护。
一些特定的溴化合物被认为是有可能破坏臭氧层的或是具有生物累积性的。所以许多工业用的溴化合物不再被生产,被限制,或逐渐的淘汰。蒙特利尔公约提到了一些有机溴化物是需要被逐渐淘汰的。
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。
性状: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,微溶于水。
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。它是ⅦA族(卤族元素)的第三号元素。
密封阴凉保存
储存:密封阴凉保存
分子式:Br2
CAS号:7726-95-6[2]
密度:3.119g/cm3
颜色和状态:深棕红色,有强烈刺激性臭味的液体
熔点:-7.2℃
沸点:58.76℃
晶体结构:晶胞为正交晶胞。
常见化合价:-1、0、+5
折射率:(gas) 1.001132
原子化焓:111.7kJ /mol (25℃)
热容:75.69J /(mol· K)
导热系数:0.122 W/(m·K)
熔化热:5286(千焦/摩尔)
汽化热:15.438(千焦/摩尔)
原子体积:25.6(立方厘米/摩尔)
元素在宇宙中的含量:0.007(ppm)
元素在海水中的含量:65(ppm)
地壳中含量:0.37(ppm)
相对原子质量:79.90
原子序数:35
质子数:35
中子数:45
原子核亏损质量:0.7602u
摩尔质量:80g/mol
所属周期:4
电子层排布:2-8-18-7
外层电子排布为:4s2 4p5
电子层:K-L-M-N
核电荷数:35
氧化态:
Main Br-1,Br+5
Other Br+1,Br+3,Br+4,Br+7
声音在其中的传播速率:206 (m/S)
晶胞参数:
a = 672.65 pm
b = 464.51 pm
c = 870.23 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 90°
化学键能:(kJ /mol)
Br-H 366
Br-C 286
Br-O 234
Br-F 285
Br-Br 193
Br-B 410
Br-Si 310
Br-P 264
电离能(kJ/ mol)
M - M+ 1139.9
M+ - M2+ 2104
M2+ - M3+ 3500
M3+ - M4+ 4560
M4+ - M5+ 5760
M5+ - M6+ 8550
M6+ - M7+ 9940
M7+ - M8+ 18600
M8+ - M9+ 23900
M9+ - M10+ 28100
第一电离能11.814eV
醛与溴的反应溴的化学反应在碱的催化下,由于羰基的作用,醛的“阿尔法碳上的氢原子”变得异常活泼而被溴取代,生成阿尔法溴代醛和溴化氢!而且往往a-氢趋向于全部被取代。例如,CH3CHO+Br₂=Br-CH₂-CHO+HBr. 反应机理:1,碱和a-氢结合生成碳负离子,是一个慢过程,反应速度与溴的浓度无关;2,生成的烯醇负离子很快与Br2反应,得到a-溴代醛。重复以上过程,可以得到二溴代醛,三溴代醛(假如是乙醛的话有三个a-氢原子)。3,得到的a-溴代产物由于溴的强吸电子效应,使羰基碳原子正电性大大加强,在碱性条件下,C-C键容易断裂,生成溴仿和羧酸盐。Br3-C-CHO+H2O=CBr3+HCOOH(与催化剂碱中的金属离子结合成甲酸盐)。在酸性条件下,溴化反应的速度与醛的浓度有关,反应的本质是溴与烯醇式C=C的亲电加成。与碱崔不同,酸催条件下可以使溴化反应停留在一溴代醛阶段。
1.常温下蒸发很快,其蒸气有窒息性刺激味,呈红棕色。微溶于水,溶解度为3.58 g/100 ml水(20 ℃);易溶于乙醇、乙醚、氯仿、四氯化碳、煤油及二硫化碳等多种有机溶剂;也溶于盐酸、氢溴酸和溴化合物溶液。
2.溶解度25℃,3.35g/100g水溶液。与水形成次溴酸。密度3.1055g/cm3(25℃)。蒸气密度7.139g/L(0℃)。
3.稳定性:稳定
4.禁配物:强还原剂、碱金属、铝、铜、易燃或可燃物
5.避免接触的条件:光照
6.聚合危害:不聚合
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与还原剂、碱金属、易(可)燃物、金属粉末等分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。
1.是制造无机和有机溴化合物的原料。也用于生产阻燃剂,汽油和航空燃料的抗震剂。医药上用以生产溴化钠、溴化钾,氯霉素、金霉素等抗菌素和溴化樟脑镇静剂。农业上用以生产杀虫剂、熏蒸剂及植物生长激素等农药。染料工业用于生产溴靛蓝等含溴染料。感光工业用于制造溴化银,是制造照片、电影胶片等的主要原料。石油工业用于制造二溴乙烷、2-溴丙烷等。此外,还用在选矿、冶金、食品、鞣革、化学分析及水处理等方面。
2.用作分析试剂、氧化剂、烯烃吸收剂、溴化剂,用于有机合成。
溴在人体中还未找到已知的功能,但有机溴化合物的确自然存在。海中的有机物是有机溴化合物的主要来源,在1999年有超过1600种化合物被发现。其中最常见的是溴甲烷,海藻估计制造了56,000公吨的此化合物, 夏威夷的芦笋藻所制成的香精油中就含有80%的溴甲烷。 一个有名且已被人类长时间使用的有机溴化合物是泰尔紫, 这种含溴的紫色物质存在于一种体型中等的掠食性海蜗牛:腹足纲的紫螺蜗牛之中。这种天然的有机溴化合物直到1909年才被保罗·弗里德兰德(Paul Friedländer)所发现。 大部分自然界中的有机溴化合物是由溴化过氧化酶(en:vanadium bromoperoxidase)所产生的。
元素状态的溴是有毒且有刺激性的。因为溴是一种氧化剂,它不能与大部分的有机或无机化合物稳定的共存,所以输送溴时需要谨慎,通常是使用内衬著铅的钢制桶子,并以坚固的金属架支撑。
当某些特定的含溴离子化合物在酸性环境下与高锰酸钾(KMnO4)混合时,会产生淡棕色的溴雾,它闻起来像是漂白水,并且对黏膜有很强的刺激性。一旦有人暴露于其中,他应该立即移动至有新鲜空气的地方,如果他出现了某些症状,那么他将会需要药物治疗。
吸入低浓度溴后可引起咳嗽、胸闷、粘膜分泌物增加,并有头痛、头晕、全身不适等,部分人可引起胃肠道症状;吸入较高浓度后,鼻咽部和口腔粘膜可被染色,口中呼气有特殊的臭味,有流泪、怕光、剧咳、嘶哑、声门水肿甚至产生窒息,部分患者可发生过敏性皮炎,接触高浓度溴可造成皮肤重度灼伤。长期吸入溴,可有蓄积性,除表现粘膜刺激症状外,还伴有神经衰弱综合征等。溴气的预防,主要应做好生产设备及管道密闭,加强局部通风,注意个人防护。
治疗,一次误服大量溴化物者速饮高渗盐水并探咽导吐,随即以等渗盐水洗胃,其后给予硫酸钠导泻。因溴离子在体内分布与氯离子相同,且可互相替代,二者经由肾脏排泄甚少区别,用氯化物后,氯离子排出增加,溴离子相应地增加排出,故对中毒病儿,给服适量氯化铵或氯化钠(食盐),对原有心脏病或心衰水肿的患儿,不宜应用大量氯化钠,可用氯化铵代替。小儿每日用量为75mg/kg,分4次内服(开始可每小时内服1次),直至血内溴化物降至4.85mmol/L(50mg/dl)以下时停用同时给饮大量液,体重症病人可用生理盐水静脉滴注(约2500ml/m2)或加入适量葡萄糖溶液并可酌用甘露醇及利尿剂,加速毒物由尿排泄,因氯化物入量过多,则从组织中游离出来的溴离子来不及由肾排出,致使血清滇的浓度暂时性升高,加重病情,严重中毒可用透析疗法其他为对症处理。
泄漏:迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并立即进行隔离,小泄漏时隔离150m,大泄漏时隔离300m,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄漏:用苏打或石灰中和吸收。也可以用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。喷雾状水冷却和稀释蒸气。用泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。
灭火方法
燃烧性:不燃
灭火剂:雾状水、氨水、沙土等。
灭火注意事项:消防人员必须佩戴氧气呼吸器、穿全身防护服。喷水保持容器冷却,直至灭火结束。用雾状水赶走泄漏的液体。用氨水从远处喷射,驱赶溴蒸气,并使之中和。但对泄漏出来的溴液不可用氨水喷射,以免引起强烈反应,放热而产生大量剧毒的溴蒸气。
紧急处理
吸入:迅速脱离现场至新鲜空气处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。
食入:误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清或纯碱水。就医。
皮肤接触:立即脱去被污染衣着,先用水冲洗,然后用1体积(25%)氨水、1体积松节油和10体积(95%)乙醇的混合液涂敷,也可先用苯、甘油等除去溴,然后再用水冲洗。就医。
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
实验室制法:将氢溴酸和过氧化氢混合,溶液就会变为橙红色(有溴生成),此时将其蒸馏就得到纯度很高的液溴。
反应方程式:2HBr+H2O2=Br2+2H2O
反应放热,要注意控制温度。溴可以腐蚀橡胶制品,因此在进行有关溴的实验时要避免使用胶塞和胶管。
在实验室里,也可以加热溴化钾-溴酸钾和浓硫酸的混合物并蒸馏来制溴单质。
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