Bromul este un element chimic notat cu simbolul chimic Br. Numărul său atomic este 35 iar masa atomică este de 79,909 u.a.m.. Bromul face parte din grupa halogenilor (grupa a VII-a principală), împreună cu fluorul, clorul, iodul și astatinul, posedând un caracter nemetalic. În stare nativă este un element foarte reactiv, reacționând direct cu majoritatea metalelor și cu multe nemetale, dând săruri numite bromuri. De aceea, nu este prezent deloc în stare liberă în atmosferă.
Bromul este singurul nemetal care la temperatura și presiunea obișnuită (la condițiile camerei) se află în stare lichidă. Are un miros puternic, neplăcut, de unde provine și numele său (din bromos înseamnă miros urât). Bromul formează compuși importanți, printre care bromurile (menționate mai sus, exemple: bromură de potasiu și bromură de sodiu) și acidul bromhidric. Unele utilizări importante ale bromului sunt în industria farmaceutică, fotografică (în acest caz se folosește sarea de argint numită bromură de argint), în pesticide, în tratamentele cu băi termale, etc.
Istoric
250px|thumb|right|Murex brandaris În antichitate, fără să cunoască originea și compoziția anumitor substanțe, omul a utilizat compușii bromului încă din timpuri străvechi, în special sub forma unor vopseluri și pigmenți extrași din melcul marin Murex brandaris. Numele dat de către greci acestui pigment a fost pophura"Bromine", By Greg Roza, pagina 6, denumire care face referire directă la culoarea sa, purpurie.
Istoricii consideră că acest pigment a fost folosit prima oară de către civilizația minoică din Creta, aproximativ în anul 1500 î.Hr., purpura fiind unul dintre cei mai vechi pigmenți atestați. Ulterior, produsul a devenit cunoscut sub denumirea de purpură tyriană."Bromine", By Greg Roza, pagina 4 Odată cu declinul Imperiului Roman, utilizarea pigmentului a fost treptat abandonată, fiind înlocuit de alte vopsele și pigmenți mai ușor de fabricat și mai ieftini. Carte-Bromine, de Greg Roza
200px|thumb|left|Antoine-Jérôme Balard Descoperirea bromului este legată de numele a doi chimiști, independent unul de celălalt, germanul Carl Jacob Löwig în anul 1825 și francezul Antoine Jérôme Balard în anul 1826, iar denumirea sa provine din grecescul bromos, care înseamnă cu miros rău/urât, și face referire directă la proprietatea neplăcută a bromului, anume mirosul urât și înțepător. În mare parte, acest miros este asemănător cu cel al clorului, dar tenta sa este mai puternică și are efecte mai violente.
În anul 1824, Antoine Balard, studiind flora și fauna unei mlaștini saline din Montpellier, Franța, a devenit foarte interesat de această zonă, continuând să o investigheze cu mare interes. După ceva vreme de la începutul studiilor, Ballard a evaporat o anumită cantitate de soluție salină recoltată din mlaștină, obținând sare cristalizată. Acesta a saturat solidul rămas cu clor, iar, după aceea, el a distilat soluția rezultată, observând apariția unui lichid de o culoare roșie-brună. Lichidul rămas era brom, fapt încă necunoscut.
Crezând că ceea ce găsise el este o descoperire interesantă, Balard a dat rezultatul Academiei de Științe din Franța în anul 1824. În final, el și-a publicat rezultatele în anul 1826, oferind dovezi că substanța descoperită de el este un corp simplu-adică este un nou element, nu o substanță, așa cum credea majoritatea lumii.
Datorită publicației lui, Balard a devenit descoperitorul bromului. Academia Franceză a numit noul element după grecescul bromos.
Bromul era să fie descoperit de Justus von Liebig, căruia i-a trecut prin mâini, dar avea impresia c-ar fi clorură de iod.
Structura atomică
right|200px|thumb|Modelul planetar al atomului de brom
Bromul este un halogen (adică un element aflat în grupa a VII-a principală a Sistemului Periodic al elementelor), aflându-se în perioada 4. La stânga sa, în Tabelul periodic al elementelor, se află seleniul , iar la dreapta gazul nobil kripton . Deasupra bromului se află tot un halogen, clorul, având în mare parte, aceleași proprietăți chimice cu bromul și cu iodul, aflat sub brom în sistem.În apropierea bromului se mai află linia în zigzag a metalelor, ce delimitează metalele de nemetale. Astfel, seleniul și telurul sunt semimetale, și se află lângă brom (seleniul este chiar lângă brom, iar telurul se sub seleniu).Inspirat de pe Tabelul Periodic publicat de firma Stiefel Eurocart (FIXI Cards)
{| align=left border="1" class="wikitable"
! Strat !!Număr de electroni!!Configurația electronică
Structura atomului de brom este determinată de numărul nucleonilor din nucleul atomic, astfel că izotopul său natural, , are 35 de protoni și 44 de neutroni. Repartiția electronilor pe starturile electronice este dată în tabelul din stânga.
Pe baza așezării sale în sistemul periodic, despre brom se pot trage concluziile: datorită faptului că bromul se află în grupa a VII-a principală, rezultă atunci că acesta are 7 electroni pe stratul de valență (ultimul strat electronic); bromul, aflându-se în perioada a 4-a, are în total patru straturi electronice, dintre care trei sunt ocupate complet cu electroni.După modelul din Manualul pentru clasa a VII-a de chimie, Felicia Stroe, Editura Corint 2007
Izotopi
Bromul are doi izotopi stabili, (50,69 %) și (49,31%). Masa atomică standard al bromului natural este de 79,904 u.a.m. Se cunosc, până la ora actuală, 30 de izotopi radioactivi ai bromului care rezultă fie prin dezintegrarea radioactivă a unor elemente, fie pe cale artificială prin activarea cu neuroni termalizați. Cel mai mic timp de înjumătățire îl are izotopul , de 24 nanosecunde, iar cel mai mare, de 57,036 ore, îl are izotopul . În tabelul din stânga sunt prezentați 11 din cei 32 de izotopi cunoscuți ai bromului cu specificarea tipului de dezintegrare radioactivă, a radionucleului rezultat și a timpului de înjumătățire.
{| align=left border="1" class="wikitable"
! Izotopi !!Tipul dezintegrarii!!Radionucleu descendent !!
| || p+ || || 24 nanosecunde
| || β+ || || 16 ore
| || β+ || || 57,036 ore
| ||β+ ||<div style="text-align:center"> || 6,46 minute
| || || || Stabil
| || β-|| || 17,7 minute
| ||TI || || 4,42 ore
| || || || Stabil
| ||β-|| || 1,5 zile
| || β- || || 2,4 ore
| ||β-|| || 31,8 minute
| || β- || || 2,9 minute
Izotopii bromului se dezintegrează în patru moduri: prin emisie de proton, dezintegrare beta sau , respectiv dezintegrare însoțit de emisie de neutron. De exemplu, izotopul se dezintegrează prin expulzarea unui proton, în urma căruia transmută în seleniu, după schema:
Prin dezintegrare , izotopul se transformă în izotopul stabil cu emisia unui pozitron și al unui neutrin, tranziția are loc după schema:
Un exemplu pentru dezintegrare , îl reprezintă izotopul , care se transformă în izotopul , concomitent cu emisia unui electron și al unui neutrin:
Există izotopi ai bromului care se dezintegrează în mai multe moduri, de exemplu care se dezintegreză cu probabilitatea de 91,7% prin în și cu probabilitatea de 8,3%, prin , în . De asemenea, începând cu izotopul , toți izotopii dezintegrează, pe lângă dezintegrarea , și prin emisie de neutroni.
Prezența în natură, în proporție extrem de scăzută, a radioizotopilor bromului și timpii de înjumătățire de valori mici ai acestora, face nesemnificativă contribuția radiațiilor emise de aceștia la fondul natural de radiații nucleare.
Proprietăți Fizice
Bromul este prezent în natură sub forma sa moleculară, anume sub forma moleculei diatomice . La temperatura și presiunea camerei, bromul se află în stare lichidă, fiind astfel singurul nemetal aflat în fază lichidă la temperatura camerei. Culoarea bromului este brună sau maronie. Bromul are un miros iritant.
În condiții normale (0 °C, 1atm), densitatea bromului este de 3,19g/cm3. Solubilitatea în apă este de 3,5% la 25 °C. Bromul este solubil în orice proporții în solvenți organici, precum sulfură de carbon ( ), cloroform (), benzen (), etc.
La presiunea de 55 GPa, bromul se transformă într-o structură metaloidă; la presiunea de 75 GPa, el trece în stare de agregare solidă, cu o structură cristalină ortorombică, iar la presiunea de 100 GPa, se transformă într-o structură ortorombică monoatomică.
Bromul este un bun izolator electric având rezistivitatea electrică 7,8×1010 Ω·m, cu toate acestea nu este utilizat ca material dielectric în electrotehnică din cauza reactivității sale ridicate. Din punctul de vedere al proprietăților magnetice, bromul este un element diamagnetic.
Punctul de fierbere al bromului molecular este relativ scăzut, având în vedere faptul că bromul este un lichid, și anume 58,8 °C (332 K), iar punctul de topire este de -7,1 °C (266,05 K).
Presiunea de saturație a vaporilor de brom la temperatura de topire (-7,1 °C) este de 5800 Pa.
Numărul de registru CAS al bromului este 7726-95-6. {| align=left border="1" class="wikitable"
! Nr. !! Constanta fizică!! Valoare numerică!!Observații!!Nr. !! Constanta fizică!! Valoare numerică!! Observații
!1!!Proprietăți termice!!!!!!3!!Proprietăți magnetice!!!!
|1.1||Temperatură de topire [°C]||-7,3||||3.1||Natura magnetică||Diamagnetic||
|1.2||Temperatură de fierbere [°C]||58,8||||3.2||Susceptibilitate magnetică specifică||-4,9x10−9||masică
||1.3||Presiune critică [MPa]||10,34 (102Atm)||...||3.3||Susceptibilitate magnetică specifică||-7,83||molară
||1.4||Temperatură critică [K]||588||...||3.4||Susceptibilitate magnetică specifică||-0,0000153||volumică
||1.5||Căldură latentă de topire [kJ/mol]||5,8||||4||Alte proprietăți fizice||||
||1.6||Căldură latentă de evaporare [kJ/mol]||14,8||||4.1||Densitate [g/cm3]||3,12||
||1.7||Căldură specifică [kJ/mol]||947,3||în fază lichidă||4.2||Volum molar||0,00002561||
||1.8||Conductivitate termică [W/(mK)]||0,12||...||4.2||Indice de refracție||1,001132||
||2||Proprietăți electrice||||||4.3||Duritate Brinell||N/A||
||2.1||Proprietăți dielectrice||izolator||||4.4||Modul Young||N/A||
||2.2||Conductivitate electrică [S/m]||1x10−10||||4.5||Viteza sunetului||N/A||
||2.3||Rezistivitate electrică [ Ω·m]||1x1010||||4.6||Coeficient de dilatare termică||N/A||
Chimice
100px|right|thumb| 90pxModelul bidimensional (sus) și tridimensional (jos) al moleculei diatomice de brom (Br2 )
Bromul, datorită structurii sale electronice, este un element foarte reactiv, motiv pentru care el nu poate exista în natură, sub forma sa elementară; formează moleculă diatomică prin legătură covalentă slabă. Fiind mai puțin reactiv decât clorul, dar mai reactiv decât iodul, bromul reacționează energic cu metalele, în special în prezența apei, pentru a forma săruri de brom. Bromul este, de asemenea, foarte reactiv cu compușii organici, formând bromuri, după reacția: . Procesul de ionizare are loc după schema: .
{| align=left border="1" class="wikitable"
! Nr. !! Constanta chimică!! Valoare numerică |- |1||Configurație electronică ||[Ar] 4s2 4p5
|2||Valență ||5
|3||Forma moleculară||diatomică,
|4||Electronegativitate||2,96
|5||Număr de oxidare||0, ±1, +3, +5, +7
|6||Afinitate electronică||324,60
!7!!Potențiali de ionizare (kJ/mol)
|7.1||primul||1 139,60
|7.2||al doilea||2 103,00
|7.3||al treilea||3 470,00
|7.4||al patrulea||4 560,00
|7.5||al cincilea||5 760,00
|7.6||al șaselea||8 550,00
|7.7||al șaptelea||9 940,00
|7.8||al optulea ||18 600,00
Bromul se dizolvă puțin în apă (3,36 g în 100 g apă, la 25 °C) formând apa de brom, care este un oxidant mai slab decât apa de clor. Odată cu dizolvarea bromului în apă are loc și o reacție chimică. Acesta poate fi considerat un proces de auto-oxido-reducere, iar în urma reacției rezultă acid bromhidric și acid hipobromos. Deci, în apa de brom este prezent bromul elementar, anionul bromură (Br-) și acidul hipobromos, care este mai puțin disociat:
În soluții bazice, disproporționarea ionului este lentă la temperatura camerei, din care cauză soluțiile de se prepară la aproximativ 0 °C. La temperatura 50-80 °C, se obține cantitativ :