Бром

Бром (с древнегреческого Βρῶμος означает «вонючка», «вонючий») — химический элемент, атомный номер которого 35. Принадлежит элемент к 17-й группе периодической таблицы химических элементов, а по устаревшей короткой форме периодической системы принадлежит к главной подгруппе VII группы, или к группе VIIA, находится в четвертом периоде таблицы. Атомная масса элемента 79,901-79,907 атомная единица массы. Обозначают символом Br (от лат. Bromum). Химически активный неметалл, из группы галогенов. Простое вещество бром (CAS-номер: 7726-95-6) в нормальных условиях тяжелая едкая жидкость красно-бурого цвета, имеет сильный неприятный запах. Ядовитый. Молекула брома двухатомная (формула Br2).

История

Монпелье небольшой французский город, который знаменит своим университетом, старейшим в стране, основанным в XIII веке. Старше его соляной промысел, существующий в городе с давних времен. Морскую воду солнце испаряло из специальных бассейнов, которые вырывали на берегу, соль кристаллизовалась, ее вычерпывали, а оставшиеся растворы (их называют маточными или просто маточниками) выливали обратно в море.

Антуан Жером Балар работал препаратором у профессора Ангада, который преподавал химию в университете и в Фармакологической школе при нем. Исследование соляных маточных растворов и морских прибрежных водорослей было первой самостоятельной темой Балара. Антуан нашел в маточниках сернокислый натрий. Именно это открытие, заставило молодого химика предпринять детальное исследование. Воздействуя на раствор разными реактивами, установил, что струя газообразного хлора, которую пропустили через маточник, окрашивает его в красно-бурую краску.

Много интереснее ведет себя щелок, который получают из водорослей. После добавки к нему хлорной воды и крахмала, жидкость разделилась на два слоя: желтоватый верхний и синий нижний. Игра цветов говорила о том, что знает сейчас каждый школьник, – в морской воде есть соли йода и брома, а хлор вытесняет эти элементы. В 1825 году это было диковинкой, несмотря на то, что йод уже открыли.

С подобным раствором ранее сталкивался современник Балара – знаменитый немецкий химик Юстус Либих. Какая-то фирма прислала ему бутыль с желтоватой жидкостью для химического анализа состава раствора и просила дать заключение. Либих не стал детально исследовать полученную жидкость, подумав, что она состоит из смеси хлора с йодом и их соединений. Он не догадался что это неизвестный еще химический элемент и горько раскаивался в этом. “Не может быть большего несчастья для химика, – писал он уже после открытия Балара, – как то, когда он сам не способен освободиться от предвзятых идей, а старается дать всем явлениям, не сходящимся с этими представлениями, объяснения, не основанные на опыте”.

На след нового элемента Балар напал не сразу. Сначала он полагал, что окраску верхнего слоя вызывают присутствие соединения хлора с йодом, но все попытки разделить предполагаемое соединение не дали результатов. Тогда Балар экстрагировал окрашивающее вещество из верхнего слоя раствора, в результате восстановления с помощью пиролюзита MnO2 и серной кислоты получил скверно пахнущую красно-бурую тяжелую жидкость. Он определил плотность, температуру кипения и важнейшие химические свойства. После этого сомнений в том, что жидкость – не соединение хлора с йодом, а новый элемент, их аналог, у Балара, видимо, уже не было. Он назвал новый элемент муридом, от латинского muria, что означает рассол, и 30 ноября 1825 году отослал в Парижскую академию наук “сообщение об особом веществе, содержащемся в морской воде”.

Для проверки утверждения Балара Академия назначила комиссию из трех известных химиков: Жозефа Гей-Люссака, Луи Никола Воклена, Луи Тепара. Все оказалось в силе, как и докладывал молодой химик Балар из Монпелье. Комиссия рекомендовала название элемента изменить, взяв за основу одно из свойств, как у элементов хлора и йода. Так бром стал бромом. С греческого βρωμωσ означает “зловонный”.

Вскоре журнал “Annales de chimie et de physique” опубликовал статью Балара о новом элементе. Новость прочли все французские химики, и, естественно, поспешили сообщить ее зарубежным коллегам. Вот что написал Пьер Лун Дюлонг Йенсу Якобу Берцелиусу: “Он (Балар) получил темно-красное жидкое вещество, при 47 градусах кипящее. Удельный вес его – 3. Сохраняется под серной кислотой. С металлами соединяется и дает нейтральные соединения. Образует несколько летучих соединений”.

В этом письме почти все верно. Более точные измерения температуры кипения и плотности, полученные позже, дали отличные цифры: 3,18 г/см3 и 58,8oC.

В природе

Элемент Br относят к рассеянным, несмотря на значительную распространенность. Как примесь, содержится в сотнях минералов, а собственных минералов у брома мало. Самый известный из них – бромаргирит AgBr. В отличие от большинства бромидов, бромистое серебро в воде нерастворимо. Собственных минералов у брома мало потому, что его ион очень большой и ему трудно надежно “засесть” в кристаллической решетке совместно с катионами средних размеров.

В земле бром присутствует в виде ионов, которые путешествуют вместе с грунтовыми водами. Часть земного брома связана в организмах растений в сложные и большей частью нерастворимые органические соединения. Есть растения, активно накапливающие бром. Это бобовые чечевица, горох, фасоль, и, конечно, морские водоросли. В море сосредоточилась большая часть брома нашей планеты. Находится и в воде соленых озер, и в подземных “водохранилищах”, сопутствующих месторождениям каменной соли, горючих ископаемых, а также калийных солей.

Соленая вода – главный источник брома, добываемого промышленными методами, который схож с методом, которым получил его Балар. Какими бы способами не добывали бром, из раствора его всегда вытесняют хлором. Бром есть и в атмосфере. Подсчитано, что ежегодно из морской воды в воздух попадает около 4 млнт брома, причем содержится этого элемента в воздухе приморских районов куда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.

Море основной поставщик брома. Много брома и в организме рыб. Всегда присутствует в организме земных животных и человека. Разные органы и системы потребляют бром в разных количествах. У человеческого организма этот элемент нашли в крови, почках, печени, а больше всего в мозге.

В 1946 году была опубликована статья Л.С. Селиванова в “Трудах Биогеохимической лаборатории АН СССР”, который, измеряя содержание брома в воздухе, столкнулся с любопытным фактом. Выяснилось, что в зимнем московском воздухе больше брома, чем летом. Казалось бы, очень странное явление! Но объясняется все просто. В то время московские котельные топили углем, а уголь, как вам известно, образовывался из древних растений. Многие растения концентрируют бром, рассеянный в почве, природных водах и атмосфере. Возможно, этой способностью обладали и те растения, из которых получали каменный уголь. Дым котельных “обогащал” воздух этим не редким, но рассеянным элементом.

Рассеянностью брома вероятно объясняется тот факт, что элемент бром открыли лишь в 1825 году, на 14 лет позже намного более редкого аналога – йода. Сравните кларки (числа, выражающие содержание элемента в земной коре в весовых процентах) — 1,6х10-4 и 4х10-5. Бром всегда есть в разных частях растений листьях, стеблях, корнях, но снабжены бромом они неодинаково. В зеленых частях содержится больше брома, чем в корнях. И еще довольно много брома в съедобных грибах. В боровиках, подберезовиках, подосиновиках – примерно 1,4х10-3% элемента Br.

В медицине

Персонажам многих книг, написанным в прошлом веке, для успокоения приписывали принимать бром. Не сам разумеется бром, а растворы бромистого натрия или калия. Применять их, как средство от неврастении, бессонницы, переутомления, начали уже после открытия элемента Br через десять лет. Особенно полезны, как считали врачи, бромистые препараты при нарушениях нормального соотношения между процессами возбуждения и торможения в коре головного мозга. Вот почему мозг накапливает бром: это, его самозащита, способ “авторегулирования” взаимосвязанных процессов.

Сегодня растворы бромидов и калия и натрия в медицине применяются реже. Их стали заменять броморганические препараты, более эффективные и, которые в отличие от бромидов не раздражают слизистые оболочки. Сейчас соединения брома используются не только как успокаивающие. Их назначают при лечении при язвенной болезни, некоторых сердечнососудистых заболеваний, при эпилепсии. Год от года расширяется набор бромистых препаратов в медицине. Брометон, бромалин, бромурал применяют как хорошие успокаивающие средства. Последний используют часто как снотворное, а в больших дозах и для наркоза. Четырехзамещенные бромиды аммония и ксероформ (трибромфенолят висмута) – прекрасные антисептики. Бром добавляют в антибиотики; бромтетрациклин нашел широкое применение в борьбе с инфекциями.

Более ста лет медики используют бромистые препараты для лечения нервных болезней, однако, механизм действия этих препаратов на нервную систему долгое время оставался неизвестным. Предполагали, что бромиды уменьшают возбудимость двигательной сферы головного мозга, понижая интенсивность возбудительных процессов центральной нервной системы. Успокаивающее действие бромистых соединений сходны с действием снотворного. Действительно введением животному большой дозы бромистого натрия удалось увеличить порог возбудимости коры головного мозга по отношению к электрическому току, резким звукам и другим раздражителям. Только в 1910 году ученик И.П. Павлова П.М.Никифоровский дал правильное толкование действию брома на нервную систему.

Поставили опыт. Несколько дней собаке давали через каждые 5 минут сухой мясной порошок и подсчитывали падающие в баллончик капли слюны. При этом проверяли действие на собаку различных раздражителей, таких как стук маятника, телефонный звонок, бульканье воды, вспышка лампочки, и снова подсчитывали капли слюны. Спустя некоторое время за час до опыта собаку стали подкармливать молоком с добавлением раствора бромистого натрия. Сами условия опыта не менялись. С каждым днем железы животного выделяли все меньше слюны в ответ на раздражение, а спустя месяц слюна выделяться и вовсе прекратилась; собака не реагировала и на звонок, и на стук, и на свет. Но как только животному перестали давать бромистые соли, у него снова потекли слюнки при гудении телефона, стуке маятника, вспышке лампочки.

В результате ни у кого не осталось сомнений, что бром не уменьшает возбудимость, а только усиливает торможение. В этом и заключается целительное действие брома на нервную систему. Разумеется, злоупотреблять бромными препаратами опасно! Накопление большого количества брома в организме может вызвать отравление.

В человеке

Бром ядовитый. Работать с ним нужно осторожно. Предельно допустимая концентрация паров брома в воздухе 0,5 мг/м3. Увеличение содержания брома в воздухе до порядка 0,001% приводит к кашлю, головокружению, раздражению слизистых оболочек, удушью. При легком отравлении парами брома, оказывая первую помощь, необходимо дать пострадавшему вдохнуть аммиак. При попадании на руки жидкого брома во избежании ожогов и медленно заживающих язв необходимо сразу же смывать большим количеством воды, а еще лучше раствором соды. Затем пораженное место смазывают мазью, содержащей бикарбонат натрия.

В отличие от своих соседей по колонке галогенов (хлора и йода), роль брома неизвестна. Имеется в виду полезная биологическую роль в организме человека. Одни из исследований 2014 года предполагает, что он может быть необходимым катализатором в производстве коллагена IV, из которого состоят базальные мембраны, и развития тканей. Однако эти результаты не были подтверждены, и точная роль для брома не определена. Помимо этого, существуют косвенные доказательства в виде предполагаемых симптомов лишения брома. Тем не менее, даже если бром не является существенным элементом, он может быть фармакологически полезными. Например, в присутствии перекиси водорода, Н2О2, образованной эозинофилами, как хлорид так и бромид ионы помогают эозинофилам реализовать мощный защитный механизм, с помощью которого эозинофилы убивают многоклеточных паразитов (таких как, нематоды, участвующие в филяриатозе) и некоторые бактерии (такие, как бактерии туберкулеза).

Пероксидаза эозинофилов является галоидпероксидазой, которой проще работать в присутствии брома, нежели хлористых соединений. Для этой цели генерируется гипобромит (бромноватистая кислота), хотя и использование хлорида возможно. Морские организмы являются основным источником броморганических соединений, и именно в этих организмах насыщенность брома гораздо выше, нежели на твердой почве. Более 1600 таких броморганических соединений были идентифицированы к 1999 году. Наиболее широко распространены метил бромид (СН3Вг), которого, по оценкам, до 56000 тонн производится морскими водорослями каждый год. Эфирное масло из taxiformis (Гавайская водоросль) Asparagopsis состоит на 80% из бромоформа. Большинство таких броморганических соединений в море сделаны под действием уникального водорослевого фермента, ванадий бромпероксидазы.

Элементарный бром является токсичным и вызывает химические ожоги на человеческой плоти. Вдох газа приводит к подобным раздражениям дыхательных путей, вызывая кашель, удушье и одышку. Смерть – при вдыхании в достаточно больших количествах. Хроническое воздействие может привести к частым бронхиальным инфекциям и общему ухудшению здоровья. В качестве сильного окисляющего агента бром несовместим с большинством органических и неорганических соединений. Требуется осторожность при транспортировке брома; она обычно проводится в стальных емкостях футерованных свинцом. Администрация по безопасности и гигиене труда (OSHA) Соединенных Штатов установила предел допустимого воздействия (PEL) для брома в воздухе, как средневзвешенного (TWA), в 0,1 миллионную. Национальный институт по охране труда и промышленной гигиене (NIOSH) установил предел рекомендуемого значения экспозиции (REL) TWA в 0,1 промилле и краткосрочный предел 0,3 миллионных части. Воздействие брома, представляющего немедленную опасность для жизни и здоровья (IDLH), составляет 3 миллионных части. Бром классифицируется как чрезвычайно опасное вещество в Соединенных Штатах, что закреплено в Разделе 302 США чрезвычайного планирования и права общественности на знание – Закон (42 USC 11002).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *