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溴
鹵族元素之一
溴單質(zhì)球棍模型
溴（英語：Bromine），位于元素周期表的第四周期VIIA族鹵族元素，化學(xué)符號為Br，原子序數(shù)為35，原子量為79.904。溴是常溫常壓下唯一的液態(tài)非金屬元素，并且溴有固、液、氣三種形態(tài)，固態(tài)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(jī)溶劑，溶于鹽酸、溴化鉀、氫溴酸溶液；液態(tài)溴為暗紅棕色，常溫下易揮發(fā)且具有獨(dú)特的窒息臭味、強(qiáng)刺激性、腐蝕性；氣態(tài)溴為紅棕色。溴作為一種鹵素，具有強(qiáng)氧化性，溴能與金屬、非金屬單、氧化物、酸、堿、鹽等發(fā)生反應(yīng)。溴及其化合物的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，能夠用作阻燃劑、醫(yī)藥中間體和消菌劑等。
基本信息
中文名
溴
英文名
Bromine
拼音
xiù
元素符號
Br
原子序數(shù)
35
原子量
79.904
元素類別
鹵素
族
VIIA族
周期
第四周期
區(qū)
p區(qū)
電子排布
[Ar]3d4s4p
CAS編號
7726-95-6
物理性質(zhì)
熔點(diǎn)
-7.2 °C（單質(zhì)）
沸點(diǎn)
59.56 °C（單質(zhì)，101.325 kPa）
密度
3.1023 g/cm3（液溴，25 ℃）
汽化熱
187 J/g（單質(zhì)，50 ℃）
比熱容
液體：77.735～75.634 J/(mol·K)（-7.25～26.85 °C）
固體：7.217～61.638 J/(mol·K)（-258.15～-7.25 °C）
氣體：36.049～40.007 J/(mol·K)（24.85～5726.85 °C）
原子性質(zhì)
氧化態(tài)
-1,+1,+3,+4,+5,+7
電負(fù)性
2.96（鮑林標(biāo)度）
原子半徑
115 pm
危險性
NFPA 704
溴單質(zhì)
健康危害等級：3（在緊急情況下，有可能造成嚴(yán)重或永久性損傷）
可燃性等級：0（不會燃燒）
穩(wěn)定性等級：0（通常情況下穩(wěn)定，即使在火災(zāi)條件下也是如此） 特殊危害性：OX（氧化劑）
發(fā)現(xiàn)歷史
1824年，法國蒙彼利埃大學(xué)（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(fā)現(xiàn)向氯水和淀粉的混合溶液中加入海產(chǎn)植物巖藻(Fucus)的灰燼后，溶液會分層且下層呈現(xiàn)藍(lán)色，上層出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)在母液中通入氯氣后溶液會變紅，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(shè)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(zhì)組成，巴拉爾進(jìn)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(tài)的非金屬元素，在導(dǎo)師安格拉達(dá)Joseph Anglada的建議下，巴拉爾根據(jù)其起源將這種新元素命名為muride（鹽質(zhì)），來自拉丁文muria（鹽水）。
1826年8月14日，法國巴黎科學(xué)院指定的特別審查委員會承認(rèn)了巴拉爾的新發(fā)現(xiàn)，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(fā)現(xiàn)溴以前，德國化學(xué)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(rèn)為這不是一個新元素，喬斯以為是硒，李比希則以為是氯化碘，而巴拉爾則認(rèn)為這是一個與氯和碘有相似之處的新元素。
溴元素的發(fā)現(xiàn)具有重大的歷史意義，不僅促進(jìn)了鹵族雛形的形成，也為元素周期律的發(fā)現(xiàn)提供了依據(jù)：溴作為第3個被發(fā)現(xiàn)的鹵族元素，它與氯元素和碘元素性質(zhì)的相似性為德國化學(xué)家德貝萊納Jo- hann Wolfgang D?bereiner提出的“三元素組”假說提供了依據(jù)，在此之前，元素被認(rèn)為是獨(dú)立的實體，元素之間沒有聯(lián)系，直到1829年，德貝萊納在散亂無章的元素中找到其性質(zhì)逐步變化的規(guī)律，因此溴的發(fā)現(xiàn)表明元素可以歸入具有類似性質(zhì)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
全球最具代表性的溴資源分布區(qū)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(chǎn)苦鹵，溴含量400-500 mg/L。其中以死海為代表的內(nèi)陸鹽湖和美國阿肯色州的地下鹵水溴資源品質(zhì)最優(yōu)、產(chǎn)量最高。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
溴原子的電子組態(tài)為【Ar】3d1?4s24p?，與其他鹵素原子一樣，最外層電子數(shù)都是7個，在化學(xué)反應(yīng)中容易獲得1個電子形成最外層8個電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。從F到I原子核電荷、電子層數(shù)、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(zhì)均為雙原子非極性分子，分子間以色散力結(jié)合。隨鹵素相對分子質(zhì)量的增大，F(xiàn)?、Cl?、Br?、I?的物態(tài)分別為氣體、氣體、液體、固體。鹵素單質(zhì)結(jié)合電子的能力，即氧化性的對比為F?>Cl?>Br?>I?.
溴原子核外電子排布
溴單質(zhì)球棍模型
理化性質(zhì)
物理性質(zhì)
溴是常溫常壓下唯一的液態(tài)非金屬元素，固態(tài)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(jī)溶劑，溶于鹽酸、溴化鉀、氫溴酸溶液；液態(tài)溴為暗紅棕色，常溫下易揮發(fā)且具有獨(dú)特的窒息臭味、強(qiáng)刺激性、腐蝕性；氣態(tài)溴為紅棕色。
化學(xué)性質(zhì)
溴作為一種鹵素，具有強(qiáng)氧化性（鹵素氧化性比較：F?>Cl?>Br?>I?）。一般能和氯反應(yīng)的金屬、非金屬也能與溴反應(yīng),溴還能與酸、堿、鹽、氧化物等發(fā)生反應(yīng)。
與單質(zhì)反應(yīng)
非金屬
溴能在加熱的條件下與氫氣反應(yīng)生成溴化氫。
溴能與硫在水浴加熱的條件下反應(yīng)。
金屬
與酸反應(yīng)
與堿性物質(zhì)反應(yīng)
與鹽反應(yīng)
溴與非氧化性鹽反應(yīng)，能生成溴化物或氫溴酸。
溴與氧化性鹽反應(yīng)能生成溴酸鹽或溴酸。
與氧化物反應(yīng)
與有機(jī)物反應(yīng)
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(wěn)定，在-40 °C以上會分解為溴和氧。
二氧化溴
固體二氧化溴具有多聚結(jié)構(gòu)，溫度高于-40 °C時很不穩(wěn)定，當(dāng)溫度升高至0 °C時立即強(qiáng)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(xiàn)最低的正氧化態(tài)，即+1價態(tài)，可通過溴單質(zhì)在水溶液中歧化得到；溴酸很不穩(wěn)定，只存在于水溶液中。
溴化銀
溴化銀見光分解銀和溴單質(zhì)，反應(yīng)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(wěn)定同位素??Br和?1Br，除此之外，還有小部分不穩(wěn)定同位素，它們是由于宇宙線引起的核變化及裂變而產(chǎn)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，利用氧化劑將溴化物氧化來制備單質(zhì)溴，例如：
溴的工業(yè)提取
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，其做法是將氯氣及硫酸通入鹵水中，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
水蒸氣蒸餾法以苦鹵或濃厚鹵（生產(chǎn)氯化鉀的母液）為原料，通過蒸餾塔、冷凝器、溴水分離瓶等設(shè)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(jīng)冷凝、分離、精餾、冷卻等方式處理得到成品溴。
應(yīng)用領(lǐng)域
溴是重要的化工原料之一，被廣泛應(yīng)用于阻燃劑、醫(yī)藥、軍工、農(nóng)藥等領(lǐng)域。
阻燃劑
溴系阻燃劑主要通過溴素與有關(guān)有機(jī)物反應(yīng)制得，其經(jīng)典產(chǎn)品生產(chǎn)工藝成熟、性價比高、應(yīng)用廣泛。溴系阻燃劑的分解溫度與高分子合成材料相匹配，少量使用就能達(dá)到很好的阻燃效果，適合應(yīng)用于火災(zāi)易發(fā)的電子電氣產(chǎn)品中。
醫(yī)藥中間體
醫(yī)藥應(yīng)用是溴產(chǎn)品的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，溴可用于制備醫(yī)藥中間體。以下是幾種已投入使用且前景較好的溴系醫(yī)藥中間體主：溴代環(huán)丙烷（C?H?Br），可用于制備環(huán)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(yī)藥、含氟農(nóng)藥等；對溴甲苯（C?H?Br），可用于生產(chǎn)對溴溴芐、對溴二溴芐、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(qiáng)效殺蟲殺菌能力，農(nóng)業(yè)上許多高效低毒農(nóng)藥生產(chǎn)都需要用到溴。含溴農(nóng)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(qiáng)效、易分解、低毒、無殘留等優(yōu)點(diǎn)；除草劑溴苯腈具有高效除草性能和對作物的安全性；溴螨酯防治譜廣，是殺螨劑中銷售額最大的品種之一。
橡膠
溴可用于生產(chǎn)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(yōu)異性能，還有易與其他橡膠并用形成共交聯(lián)結(jié)構(gòu)等特性。溴化丁基橡膠硫化速度快、硫化效率高、硫化機(jī)用量少、可實現(xiàn)無硫無鋅化，具有非常廣闊的工業(yè)應(yīng)用價值和前景。
安全事宜
消防相關(guān)
溴本身不可燃，但與鉀、磷、錫以及多種化合物結(jié)合時，可能會導(dǎo)致有機(jī)材料自燃；與乙炔、氨、丙烯腈、羰基鎳等能發(fā)生爆炸性反應(yīng)。溴在火中會釋放出刺激性或有毒煙霧。
處理與溴有關(guān)的火災(zāi)時，消防人員需要佩戴正壓式呼吸器、穿好防護(hù)服，可以使用水、干粉、二氧化碳等進(jìn)行滅火。
環(huán)境污染
溴代阻燃劑多來源于電子廢棄物和非點(diǎn)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(chǎn)生有害影響。
其中多溴聯(lián)苯醚已成為普遍存在的污染物，其中有研究顯示六溴環(huán)十二烷近年來在環(huán)境中的濃度略有上升，六溴環(huán)十二烷具有環(huán)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(jī)污染物框架》和《保護(hù)東北大西洋的海洋環(huán)境公約》的優(yōu)先控制化學(xué)物質(zhì)名單。
健康安全
溴有刺激性氣味，對皮膚、眼睛和呼吸系統(tǒng)有刺激作用，人在濃縮溴氨中短暫停留就會出現(xiàn)呼吸系統(tǒng)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(chǎn)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(fā)性，比碘更危險，因此溴在操作過程要采取嚴(yán)格的安全措施：避免溴與皮膚、眼睛及衣物接觸，在操作時應(yīng)使用防護(hù)眼鏡、手套和防護(hù)面罩；并且操作時應(yīng)當(dāng)保持良好通風(fēng)防止吸入蒸氣。若不慎吸入或接觸到溴水，應(yīng)當(dāng)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(jìn)行處理。
表1是溴的急性暴露指導(dǎo)水平（AEGL）。
AEGL | 10分鐘 | 30分鐘 | 60分鐘 | 4小時 | 8小時 |
AEGL 1/ppm | 0.033 | 0.033 | 0.033 | 0.033 | 0.033 |
AEGL 2/ppm | 0.55 | 0.33 | 0.24 | 0.13 | 0.095 |
AEGL 3/ppm | 19 | 12 | 8.5 | 4.5 | 3.3 |
表1：溴的急性暴露指導(dǎo)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(yīng)。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(yán)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(xiàn)場轉(zhuǎn)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(zhèn)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(yán)格控制感染癥狀后及時就醫(yī)。
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