溴：历史，结构，电子构型，性质，用途 - 化学 - 2025

的溴是属于周期表中的组的卤素，组17（VIIA）非金属元素。它的化学符号为Br。它表现为双原子分子，其原子通过共价键连接，因此其分子式为Br ₂。

与氟和氯不同，陆地条件下的溴不是气体​​，而是红棕色液体（下图）。它发烟，并且与唯一的液态元素汞一起。在它下面，碘虽然会增强颜色并变为紫色，但它会结晶成挥发性固体。

用纯液体溴瓶。来源：化学元素的高分辨率图像

卡尔是在德国化学家利奥波德·格梅林（Leopold Gmelin）的指导下，于1825年独立发现的。并于1826年由法国化学家Antoine-JéromeBalard发明。但是，巴拉德（Balard）的实验结果的发表先于路易维希（Löwig）的发表。

溴是地球上第六十二种最丰富的元素，以低浓度分布在整个地壳中。在海洋中，平均浓度为65 ppm。人体含有0.0004％的溴，其功能尚不清楚。

这种元素可在盐水或因特殊条件而成为高盐浓度的地方进行商业开发；例如，死海，附近领土的水汇合在一起，并充满了盐分。

它是一种腐蚀性元素，能够腐蚀金属，例如铂和钯。溶于水的溴还可以对人体组织产生腐蚀作用，因为会生成氢溴酸，从而加剧了这种情况。关于它的毒性，它可以对器官，例如肝脏，肾脏，肺和胃造成重大损害。

溴对大气非常有害，对臭氧层的破坏性比氯高40-100倍。南极洲臭氧层损失的一半是由与溴甲烷（一种用作熏蒸剂的化合物）有关的反应引起的。

它具有多种用途，例如：阻燃剂，漂白剂，表面消毒剂，燃料添加剂，镇静剂生产中的中间体，有机化学品的生产中等。

历史

卡尔·罗维格的作品

1825年，德国化学家卡尔·雅各布·洛维格（Carl JacobLöwig）和1826年法国化学家安托万·巴拉德（Antoine Balard）独立且几乎同时发现了溴。

德国化学家Leopold Gmelin的门徒CarlLöwig从Bad Kreuznach的泉水中收集水，并向其中添加了氯。加入醚后，搅拌液体混合物。

然后，蒸出乙醚，并蒸发浓缩。结果，他获得了红棕色物质，即溴。

安托万·巴拉德（Antoine Balard）的作品

就巴拉德而言，他使用了一种棕色藻类的烟灰，该藻被称为岩藻，并将其与从蒙彼利埃盐滩提取的盐水混合。因此，他释放了溴，使氯通过了经过萃取的水性材料，其中存在溴化镁MgBr ₂。

随后，在二氧化锰和硫酸的存在下蒸馏该物质，产生红色蒸气，其冷凝成深色液体。巴拉德（Balard）认为这是一个新元素，并将其称为muride，它源自拉丁文muria，是盐水的缩写。

据报导，巴拉德（Balard）在英格拉达（Anglada）或盖伊·卢萨克（Gay-Lussac）的建议下，将名字从穆雷德（bride）改为布鲁姆（brôme），原因是布鲁姆的意思是犯规，它定义了所发现元素的气味。

该结果由贝拉德（Belard）在路易维希（Löwig）发表《化学与物理学年鉴》之前发表。

直到1858年，才有可能大量生产溴。斯塔斯福特盐矿被发现和开采的那年，产生了溴化钾作为钾盐的副产品。

溴的结构和电子构型

分子

Br2分子。资料来源：Benjah-bmm27。

上图显示了具有紧凑填充图案的溴分子Br ₂。实际上，两个溴原子Br-Br之间只有一个共价键。

作为均质双原子分子，它没有永久的偶极矩，只能通过伦敦分散力与其他相同类型的分子相互作用。

这就是其微红色液体发烟的原因。在Br ₂分子中，尽管相对较重，但它们的分子间作用力使它们松散地保持在一起。

溴的电负性比氯的弱，因此对价壳中的电子吸引力较小。结果，它需要较少的能量才能传播到更高的能级，吸收绿色光子并反射红色。

水晶

溴晶体结构。资料来源：本·米尔斯。

在气相中，Br ₂分子大量分离，直到它们之间没有有效的相互作用为止。但是，低于熔点时，溴会冻结成微红色的正交晶体（上图）。

请注意，Br ₂分子的排列方式看起来像“溴虫”。在这里，在这些温度（T <-7.2°C）下，色散力足够大，以使分子的振动不会立即使晶体崩溃。但仍然有几个会不断升华。

价层和氧化态

溴的电子构型为：

3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵

作为3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁵的化合价壳（尽管3d ¹⁰轨道在其化学反应中不发挥主导作用）。 4s和4p轨道中的电子是最外面的电子，总数为7，距离完成价八位位组仅一个电子。

根据这种构型，可以推断出溴的可能的氧化态：-1，如果它获得与to等电子的电子；+1，留下3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁴; + 3，+ 4和+5，使所有电子从4p轨道上消失（3d ¹⁰ 4s ² 4p ⁰）；和+7，在4s轨道（3d ¹⁰ 4s ⁰ 4p ⁰）中没有电子。

物产

外观

深红棕色发烟液体。它在自然界中被发现为双原子分子，原子通过共价键连接。溴是一种比水致密的液体，会沉入其中。

原子重量

79.904 g /摩尔

原子数

35岁

气味

刺鼻，令人窒息的刺激性烟雾。

熔点

-7.2°摄氏度

沸点

58.8°摄氏度

密度（溴

3.1028克/厘米³

水溶性

在25°C下为33.6 g / L 溴在水中的溶解度低，并且随着温度的降低趋于增加；行为类似于其他气体。

溶解度

易溶于乙醇，乙醚，氯仿，四氯化碳，二硫化碳和浓盐酸。溶于非极性和某些极性溶剂，例如醇，硫酸和许多卤化溶剂。

三重点

在5.8 kPa时为265.9K。

临界点

在10.34 MPa下为588K。

熔化热（溴

10.571 kJ /摩尔

汽化热（溴

29.96 kJ /摩尔

摩尔热容（Br

75.69 kJ /摩尔

蒸汽压力

在270 K，10 kPa的温度下。

自燃温度

不易燃。

燃点

113℃。

贮存温度

2至8ºC。

表面张力

在25°C下为40.9 mN / m。

气味阈值

0.05-3.5 ppm。0.39毫克/立方米³

折光率（ηD）

在20°C下为1.6083，在25°C下为1.6478。

电负性

在鲍林量表上为2.96。

电离能

-第一水平：1,139.9 kJ / mol。

-第二级：2,103 kJ / mol。

-第三级：3,470 kJ / mol。

原子无线电

下午120点

共价半径

下午120.3。

范德华电台

185下午

反应性

它的活性比氯低，但比碘高。它是一种氧化剂，其强度低于氯，但强度高于碘。它也是比碘弱的还原剂，但比氯强。

氯蒸气对许多材料和人体组织具有高度腐蚀性。侵蚀许多金属元素，包括铂和钯；但它不会腐蚀铅，镍，镁，铁，锌，在300ºC以下也不会腐蚀钠。

水中的溴发生变化并变成溴化物。它也可以存在为溴酸盐（BRO ₃ ^- ），这取决于液体的pH值。

由于其氧化作用，溴可以诱导释放氧自由基。这些是强氧化剂，会引起组织损伤。同样，当溴与钾，磷或锡结合使用时，溴会自燃。

应用领域

汽油添加剂

二溴乙烷用于去除汽车发动机中潜在的铅沉积物。在使用铅作为添加剂的汽油燃烧后，溴与铅结合形成溴化铅，这是一种挥发性气体，它通过排气管排出。

尽管溴从汽油中除去了铅，但其对臭氧层的破坏作用却非常强，这就是为什么将其丢弃用于此应用的原因。

农药类

亚甲基或溴甲基溴被用作农药来净化土壤，尤其是消除寄生线虫，如钩虫。

然而，由于大多数含溴化合物对臭氧层的破坏作用，已放弃使用它们。

汞排放控制

某些工厂使用溴来减少汞（一种剧毒金属）的排放。

摄影

除碘化银和氯化银外，溴化银还用作感光乳剂中的光敏化合物。

治疗行动

溴化钾以及溴化锂在19世纪和20世纪初被用作一般镇静剂。单盐形式的溴化物在某些国家仍用作抗惊厥药。

但是，美国FDA目前不批准将溴用于任何疾病的治疗。

阻燃剂

溴被火焰转化为氢溴酸，氢溴酸会干扰着火过程中发生的氧化反应，并使其熄灭。含溴的聚合物用于制造阻燃树脂。

食品添加剂

微量的溴酸钾已添加到面粉中以改善烹饪效果。

试剂和化学中间体

溴化氢用作有机反应的还原剂和催化剂。溴在制造药物，液压油，冷却剂，除湿机和卷发制剂中用作化学中间体。

它还可用于生产钻井液，水消毒产品，漂白剂，表面消毒剂，着色剂，燃料添加剂等。

生物作用

2014年进行的一项研究表明，溴是胶原蛋白IV生物合成的必要辅助因子，这使溴成为动物组织发育必不可少的元素。但是，没有有关元素不足后果的信息。

它在哪里

商业上从在美国阿肯色州和犹他州大盐湖中发现的盐矿和深盐水坑中提取溴。最后的盐水中溴的浓度为0.5％。

为了提取溴，将热气态氯添加到盐水中，以氧化溶液中的溴离子，收集元素溴。

死海位于约旦和以色列之间的边界，是一个低于海平面的封闭海，这使其盐分非常高。

通过从死海中蒸发出高盐分的水，可以在那里商业获得溴和钾。在这片海中，溴浓度可达到5 g / L。

在某些温泉中也发现有高浓度。例如，溴石矿是在玻利维亚和墨西哥发现的溴化银矿物质。

风险性

液态溴腐蚀人体组织。但是，对人类最大的危险来自溴烟雾及其吸入。

在溴浓度为11-23 mg / m ³的环境中呼吸会产生严重的电击。浓度为30–60 mg / m ³极为有害。同时，200 mg的浓度可能是致命的。

参考文献

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