Бром: источники, свойства и применение¶

Бром — химический элемент VII группы периодической системы (галоген), обозначаемый символом Br, с атомным номером 35 и атомной массой около 79,9. При нормальных условиях представляет собой тяжёлую летучую жидкость красно-бурого цвета с резким удушливым запахом; единственный неметалл, находящийся в жидком агрегатном состоянии при комнатной температуре. Название происходит от греческого «бромос» — «зловоние». Вопрос «от чего бром» обычно касается двух аспектов: происхождения элемента в природе (из чего и где он образуется) и его действия на организм (от чего помогает или чем вреден). Ниже рассматриваются оба значения.

¶Происхождение и нахождение в природе

Бром не встречается в свободном виде из-за высокой химической активности. В природе он присутствует преимущественно в виде солей — бромидов натрия, калия, магния, которые рассеяны в земной коре, морской воде и подземных рассолах.

Основные источники элемента:

• Морская вода — главный природный резервуар. Средняя концентрация бромидов составляет около 65 мг на литр, что примерно в 300 раз меньше, чем хлоридов, но в сумме по Мировому океану даёт огромные запасы.
• Подземные рассолы и соляные озёра — воды с повышенной концентрацией бромидов, сопутствующие месторождениям калийных солей, нефти и газа. Промышленно значимы рассолы Прикаспия, Поволжья, а также соляные озёра (например, Мёртвое море, где содержание брома достигает 4–5 г/л).
• Минералы — редкие собственные бромиды (бромаргирит AgBr, эмболит Ag(Cl,Br)), чаще бром входит как примесь в хлориды.
• Живые организмы — в тканях морских водорослей, некоторых моллюсков и ракообразных бром накапливается в заметных количествах.

В атмосферу бром попадает в виде летучих соединений (бромистого метила и др.) как биогенного, так и антропогенного происхождения; эти вещества участвуют в разрушении озонового слоя.

¶Промышленное получение

Промышленно бром извлекают из рассолов и морской воды. Исторически первым способом было вытеснение брома хлором:

2NaBr + Cl₂ → 2NaCl + Br₂

Выделившийся бром отгоняют паром или воздухом и конденсируют. Современные методы включают ионообменное извлечение и электрохимические способы. Мировое производство брома оценивается в сотни тысяч тонн в год; крупнейшие производители — Израиль, Иордания, Китай, США.

¶Физические и химические свойства

Бром — тяжёлая жидкость плотностью около 3,1 г/см³, кипит при 58,8 °C, затвердевает при −7,2 °C. Он летуч, его пары ядовиты. Растворимость в воде невелика (около 3,5 г на 100 г), но хорошо растворяется в органических растворителях. Химически активен: реагирует с металлами, водородом, многими органическими соединениями, проявляет свойства окислителя и галогенирующего агента.

¶Применение

• Пожарные огнетушители — бромсодержащие (бромхладоновые) составы применялись для тушения, но их производство ограничено из-за озоноразрушающего действия.
• Антипирены — броморганические соединения замедляют горение полимеров, текстиля, электроники.
• Фармацевтика и медицина — бромиды калия и натрия ранее широко использовались как седативные средства.
• Фотография — бромид серебра применялся в светочувствительных эмульсиях.
• Химический синтез — реагент для бромирования органических веществ, получения красителей, пестицидов.
• Нефтедобыча — растворы бромидов используются как утяжелители буровых растворов.

¶Действие на организм человека

Бром и его соединения токсичны. Пары брома раздражают дыхательные пути, слизистые оболочки глаз, вызывают кашель, удушье, при высоких концентрациях — отёк лёгких. Жидкий бром при попадании на кожу вызывает химические ожоги.

При длительном поступлении в организм бромидов (например, с лекарствами или загрязнённой водой) развивается бромизм — хроническое отравление. Его признаки: угнетённость, сонливость, апатия, ослабление памяти, кожные высыпания, нарушение координации. Бромиды способны накапливаться и вытеснять хлориды из биологических процессов, что нарушает работу нервной системы.

Вместе с тем соединения брома участвуют в физиологических процессах: в организме человека содержится несколько миллиграммов брома, он влияет на активность некоторых ферментов и работу щитовидной железы. Суточная потребность точно не установлена; избыток опаснее недостатка.

¶Безопасность и регулирование

Обращение с бромом требует средств защиты: герметичной тары, вытяжной вентиляции, респираторов, защитных перчаток и очков. Предельно допустимая концентрация паров брома в воздухе рабочей зоны составляет около 0,5 мг/м³. Разлитый бром нейтрализуют растворами тиосульфата натрия или щелочами. Транспортируется в специальных стальных или стеклянных сосудах с притертыми пробками.

¶Значение и факты

Бром — элемент, соединяющий промышленность, медицину и экологию. Его соединения десятилетиями служили успокаивающим средством, но из-за токсичности уступили место более безопасным препаратам. Броморганические антипирены эффективны, однако обсуждается их накопление в окружающей среде. Летучие бромсодержащие вещества природного и техногенного происхождения участвуют в химии атмосферы, влияя на озоновый слой. Таким образом, «от чего бром» — это и вопрос о его природных источниках (морская вода, рассолы, минералы), и о его действии (от бессонницы и возбуждения в прошлом, от горения — в антипиренах), при обязательном учёте его токсичности.