必威电竞|足球世界杯竞猜平台

來源:互聯網

溴(英語:Bromine),位于元素周期表的第四周期VIIA族鹵族元素,化學符號為Br,原子序數為35,原子量為79.904,CAS編號為7726-95-6。溴是常溫常壓下唯一的液態非金屬元素,并且溴有固、液、氣三種形態,固態溴是帶金屬光澤的黃綠色晶體,微溶于水,易溶于苯、乙醇等有機溶劑,溶于鹽酸溴化鉀、氫溴酸溶液;液態溴為暗紅棕色,常溫下易揮發且具有獨特的窒息臭味、強刺激性、腐蝕性;氣態溴為紅棕色。溴作為一種鹵素,具有強氧化性,溴能與金屬、非金屬單、氧化物、酸、堿、鹽等發生反應。溴及其化合物的應用領域廣泛,能夠用作阻燃劑、醫藥中間體和消菌劑等。

發現歷史

1824年,法國蒙彼利埃大學(Université de Montpellier)的助理巴拉爾(A.J.Balard)在研究地中海的各種藻類是否含有碘時,發現向氯水和淀粉的混合溶液中加入海產植物巖藻(Fucus)的灰燼后,溶液會分層且下層呈現藍色,上層出現橙黃色。

而后巴拉爾在研究蒙彼利埃(Montpellier)鹽湖中的一種海藻植物時,發現在母液中通入后溶液會變紅,加入氯水和淀粉,溶液也會分為上下兩層。巴拉爾有了兩種設想:氯與母液中的碘生成了化合物、氯從母液中置換出了一種新元素。為了確定棕黃色物質組成,巴拉爾進行了一系列實驗得到了一種深紅棕色的液體,巴拉爾推斷這是一種在室溫下呈液態的非金屬元素,在導師安格拉達Joseph Anglada的建議下,巴拉爾根據其起源將這種新元素命名為muride(鹽質),來自拉丁文muria(鹽水)。

1826年8月14日,法國巴黎科學院指定的特別審查委員會承認了巴拉爾的新發現,并將這種新元素重新命名為Bromine(溴),來自希臘文brōmos,意為“惡臭”。

在巴拉爾A.J.Balard發現溴以前,德國化學家喬斯J.R.Joss和李比希Justus von Liebig二人都曾得到過溴,只是他們都誤認為這不是一個新元素,喬斯以為是,李比希則以為是氯化碘,而巴拉爾則認為這是一個與氯和碘有相似之處的新元素。

溴元素的發現具有重大的歷史意義,不僅促進了鹵族雛形的形成,也為元素周期律的發現提供了依據:溴作為第3個被發現的鹵族元素,它與氯元素和性質的相似性為德國化學家約翰·德貝萊納Jo- hann Wolfgang D?bereiner提出的“三元素組”假說提供了依據,在此之前,元素被認為是獨立的實體,元素之間沒有聯系,直到1829年,德貝萊納在散亂無章的元素中找到其性質逐步變化的規律,因此溴的發現表明元素可以歸入具有類似性質的族中。

分布情況

溴含量稀少但是分布廣泛,在地殼中的豐度為。溴資源是非獨立集中的礦產資源,分散性分布于地殼水圈中,按產出溴資源水環境的地質差異可劃分為海水、鹽湖鹵水、地下鹵水、礦廠鹽鹵4種,其中海水中溴含量占地球上溴總資源量的99%,海水中溴的濃度約為65 mg/L,因此溴素也被稱為“海洋元素”。

全球最具代表性的溴資源分布區域有以下幾個:死海,溴含量10000-12000 mg/L;美國阿肯色州地下鹵水,溴含量5000-6000 mg/L;印度鹽湖,溴含量2600-3200 mg/L;烏克蘭淺海,溴含量600-1000 mg/L;中國萊州灣地下鹵水,溴含量200-300 mg/L;中國海水制鹽副產鹽鹵,溴含量400-500 mg/L。其中以死海為代表的內陸鹽湖和美國阿肯色州的地下鹵水溴資源品質最優、產量最高。

物質結構

溴原子的電子組態為【Ar】3d1?4s24p?,與其他鹵族元素原子一樣,最外層電子數都是7個,在化學反應中容易獲得1個電子形成最外層8個電子的穩定結構。從F到I原子核電荷、電子層數、原子半徑逐漸增大,故非金屬性逐漸減弱溴和其他鹵素單質均為雙原子非極性分子,分子間以色散力結合。隨鹵素相對分子質量的增大,F?、Cl?、Br?、I?的物態分別為氣體、氣體、液體、固體。鹵素單質結合電子的能力,即氧化性的對比為F?>Cl?>Br?>I?.

理化性質

物理性質

溴是常溫常壓下唯一的液態非金屬元素,固態溴是帶金屬光澤的黃綠色晶體,微溶于水,易溶于乙醇等有機溶劑,溶于鹽酸溴化鉀、氫溴酸溶液;液態溴為暗紅棕色,常溫下易揮發且具有獨特的窒息臭味、強刺激性、腐蝕性;氣態溴為紅棕色

化學性質

溴作為一種鹵族元素,具有強氧化性(鹵素氧化性比較:F?>Cl?>Br?>I?)。一般能和氯反應的金屬、非金屬也能與溴反應,溴還能與酸、堿、鹽、氧化物等發生反應。

與單質反應

非金屬

溴能在加熱的條件下與氫氣反應生成溴化氫。

溴能與硅在400-600 ℃的條件下反應。

溴能與其他鹵族元素(、氯、碘)發生反應,如溴與氟直接反應可以生成BrF,將氟氣通過100 ℃的液溴可以生成BrF?,在200 ℃下溴能與氟反應生成BrF?。

溴與氧氣反應,低溫低壓輝光放電條件下生成BrO?,無聲放電影響下生成BrO?。

溴能與硫在水浴加熱的條件下反應。

金屬

溴能與、鈉、鉀、鈣、、銀、金等金屬反應生成溴化物

與酸反應

溴與酸反應,大多數情況生成氫溴酸,少部分生成溴化物、溴酸或高溴酸

與堿性物質反應

溴能與堿(氫氧化鈉氫氧化鉀等)反應,生成溴化物溴酸或次溴酸鹽。

溴能與氨水反應生成溴化銨,同時生成次溴酸或氮。

與鹽反應

溴與非氧化性鹽反應,能生成溴化物或氫溴酸。

溴與氧化性鹽反應能生成溴酸鹽或溴酸。

與氧化物反應

溴與氧化物反應能生成溴化物或氫溴酸,少部分可以生成次溴酸或溴酸。

與有機物反應

溴能在日光照射的條件下與甲烷乙烷等反應。

溴在四氯化碳溶液中能與乙烯丙烯發生加成反應。

溴能在光照下與乙炔發生加成反應。

溴的化合物

溴的氧化物

一氧化二溴

一氧化二溴為棕黑色固體,該化合物不穩定,在-40 °C以上會分解為溴和氧。

一氧化二溴可由溴蒸氣與氧化汞作用,或者由冷的溴的四氯化碳溶液與氧化汞作用而得:

二氧化溴

二氧化溴為一種亮黃色晶體,它可以在低溫下、有機溶劑中由溴和臭氧作用制得:

固體二氧化溴具有多聚結構,溫度高于-40 °C時很不穩定,當溫度升高至0 °C時立即強烈地分解為溴和氧。

除此以外,溴的氧化物還有三氧化溴、八氧化三溴等。

次溴酸及其鹽

在次溴酸中,溴呈現最低的正氧化數,即+1價態,可通過溴單質在水溶液中歧化得到;溴酸很不穩定,只存在于水溶液中。

次溴酸鹽可以作為氧化劑,但其氧化能力沒有次氯酸鹽強。

溴化銀

溴化銀見光分解銀和溴單質,反應方程式如下:

同位素

溴共有45個同位素,其中有兩種天然存在的穩定同位素??Br和?1Br,除此之外,還有小部分不穩定同位素,它們是由于宇宙線引起的核變化及裂變而產生的;在溴已知的17個放射性同位素中,??Br的壽命最長,半衰期為57個小時。

制備方法

溴的實驗室制法

在實驗室中,在酸性條件下,利用氧化劑溴化物氧化來制備單質溴,例如:

在前一反應中,二氧化錳是氧化劑,硫酸提供酸性介質;對于后一反應,濃硫酸既能提供酸性環境,又可起到氧化劑的作用。

溴的工業提取

溴素的生產方法有水蒸氣蒸餾法、空氣吹出法、溶劑萃取法、吸附法和沉淀法等,其中工業上主要采用的方法為空氣吹出法和水蒸氣蒸餾法。

空氣吹出法

空氣吹出法以海水制鹽場的中級鹵水或地下鹵水為原料,其做法是將及硫酸通入鹵水中,將離子溴氧化成游離溴,而后使用壓縮空氣將鹵水中的游離溴吹出,接著用純堿液或二氧化硫噴霧、捕沫、順流吸收得到完成液,完成液晶蒸餾塔蒸餾、冷卻、精餾,即可得到成品溴。

水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法以鹽鹵或濃厚鹵(生產氯化鉀的母液)為原料,通過蒸餾塔、冷凝器、溴水分離瓶等設備,先使用氯氣將鹵水中的溴離子氧化成游離溴,而后再增大水蒸氣壓力,利用溴在水溶液上方的蒸汽壓隨溫度上升而增大的特性,將溴蒸汽從鹵水中分離,經冷凝、分離、精餾、冷卻等方式處理得到成品溴。

應用領域

溴是重要的化工原料之一,被廣泛應用于阻燃劑、醫藥、軍工、農藥等領域。1970年代中期,英國與美國限制了溴的使用并且研發出了替代用的乳劑。1997年美國的軟性飲料允許含有含溴植物油。

汽油添加劑

1,2-1,2-二溴乙烷是添加在含鉛汽油中的汽油添加劑,它借由產生揮發性的溴化鉛來移除引擎中的鉛,此類用法在美國占了1966年全部溴用量的77%,但這種用途在1970年代因為會污染環境而被禁止了。

阻燃劑

溴是元素中滅火能力最強的元素,其最大的應用領域就是生產含溴阻燃劑,溴系阻燃劑的產量占有機阻燃劑的40%。

溴系阻燃劑主要通過溴素與有關有機化合物反應制得,其經典產品生產工藝成熟、性價比高、應用廣泛。溴系阻燃劑的分解溫度與有機高分子化合物合成材料相匹配,少量使用就能達到很好的阻燃效果,適合應用于火災易發的電子電氣產品中。

醫藥中間體

醫藥應用是溴產品的重要應用領域之一,溴可用于制備醫藥中間體。以下是幾種已投入使用且前景較好的溴系醫藥中間體主:溴代環丙烷(C?H?Br),可用于制備環丙沙星、恩羅沙星等多種氟喹諾酮類抗菌藥物;氟溴甲烷(CH?BrF),可用于合成含氟醫藥、含氟農藥等;對溴甲苯(C?H?Br),可用于生產對溴溴芐、對溴二溴、對溴苯甲醛等中間體等。

殺菌劑

溴能夠氧化分解化合物,具有強效殺蟲殺菌能力,農業上許多高效低毒農藥生產都需要用到溴。含溴農藥主要有殺菌劑、除草劑以及殺蟲殺螨劑這幾類。含溴殺菌劑大多具有強效、易分解、低毒、無殘留等優點;除草劑溴苯腈具有高效除草性能和對作物的安全性;溴螨防治譜廣,是殺螨劑中銷售額最大的品種之一。

橡膠

溴可用于生產溴化丁基橡膠,該橡膠除了具有丁基橡膠的耐熱、耐酸堿、耐臭氧、低氣體和濕氣滲透性、耐老化等優異性能,還有易與其他橡膠并用形成共交聯結構等特性。溴化丁基橡膠硫化速度快、硫化效率高、硫化機用量少、可實現無硫無鋅化,具有非常廣闊的工業應用價值和前景。

安全事宜

消防相關

溴本身不可燃,但與鉀、磷、錫以及多種化合物結合時,可能會導致有機材料自燃;與乙炔、氨、丙烯腈四羰基鎳等能發生爆炸性反應。溴在火中會釋放出刺激性或有毒煙霧。

處理與溴有關的火災時,消防人員需要佩戴正壓式呼吸器、穿好防護服,可以使用水、干粉、二氧化碳等進行滅火。

環境污染

溴代阻燃劑多來源于電子廢棄物和非點源排放,這類阻燃劑對沉積物與水、土壤、大氣都有較高的污染水平,長期暴露于有毒溴化物往往會對生物產生有害影響。

其中多溴聯苯醚已成為普遍存在的污染物,其中有研究顯示六溴環十二烷近年來在環境中的濃度略有上升,六溴環十二具有環境持久性和生物毒性,可以長距離遷移及生物富集,已被列入《斯德哥爾摩公約持久性有機污染物框架》和《保護東北大西洋的海洋環境公約》的優先控制化學物質名單。

健康安全

溴有刺激性氣味,對皮膚、眼睛和呼吸系統有刺激作用,人在濃縮溴氨中短暫停留就會出現呼吸系統炎癥和充血及肺水腫的癥狀,有時甚至死亡;液溴還能使皮膚及其他器官組織產生刺激或壞死,灼傷不僅疼痛且難愈合。由于溴具有較大的揮發性,比碘更危險,因此溴在操作過程要采取嚴格的安全措施:避免溴與皮膚、眼睛及衣物接觸,在操作時應使用防護眼鏡、手套和防護面罩;并且操作時應當保持良好通風防止吸入蒸氣。若不慎吸入或接觸到溴水,應當迅速脫掉沾到溴的衣物,先以大量清水徹底沖洗傷面,再使用中和劑進行處理。

表1是溴的急性暴露指導水平(AEGL)。

表1:溴的急性暴露指導水平

注:AEGL1代表明顯的不適、刺激或某些無癥狀的非感覺效應。但是,這些影響不會致殘,并且在停止接觸后是短暫的和可逆的;AEGL2代表不可逆或其他嚴重、持久的不良健康影響或逃生能力受損;AEGL3威脅生命的影響或死亡。

急救措施

溴急性中毒時,要將患者迅速從現場轉移,做好保溫和給氧,保持呼吸通暢,視情況使用支氣管解攣劑、鎮咳劑;眼部灼傷者,使用2%碳酸氫鈉溶液沖洗眼睛;皮膚灼傷者,立即使用大量清水沖洗,接著用5%碳酸氫鈉溶液濕敷。嚴格控制感染癥狀后及時就醫。

參考資料 >

..2023-01-14

溴化物的應用領域.www.wftfchem.com.2023-12-29

溴的應用用途.無錫市錢橋化工機械有限公司.2023-12-20

溴的工業用途.china-sifeng.2023-12-19

生活家百科家居網