Бромид - Bromide

Для использования в других целях см. Бромид (значения).
Бромид
Br-.svg
Бромид-ион.svg
Имена
Систематическое название ИЮПАК
Бромид[1]
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
3587179
ЧЭБИ
ЧЭМБЛ
ChemSpider
14908
КЕГГ
UNII
Характеристики
Br−
Молярная масса79,904 г моль−1
Конъюгированная кислотаБромистый водород
Термохимия
82 Дж · моль−1· K−1[2]
−121 кДж · моль−1[2]
Фармакология
N05CM11 (ВОЗ)
Фармакокинетика:
12 дн.
Родственные соединения
Другой анионы
Фторид

Хлористый
Йодид

Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

А бромид химическое соединение, содержащее бромид ион или же лиганд. Это бром атом с ионным обвинять −1 (Br−); например, в бромид цезия, катионы цезия (Cs+) электрически притягиваются к бромид-анионам (Br−) для формирования электрически нейтрального ионное соединение CsBr. Термин «бромид» может также относиться к атому брома с степень окисления -1 дюйм ковалентный такие соединения, как дибромид серы (SBr2).


Описание семьи

Перед описанием бромид-иона необходимо дать краткое описание семейства, к которому он принадлежит. Группа 17 состоит из шести членов, которые в порядке увеличения числа протонов (атомного номера) представляют собой фтор (9F), хлор (17Cl), бром (35Br), йод (53I), астатин (85В) и теннессин (117Ц.). Эти элементы неметаллические - они не пластичны и хуже, чем металлы, проводят тепло и электричество. Члены Группы 17 также называют «семейством галогенов» или «производителями соли» из-за их способности связываться с натрием (Na) с образованием натриевой соли [Schneider et al., 2010]. Чистые галогены в природе не встречаются. Но химики могут производить их в лаборатории. Все галогены в чистом виде опасны. Чистый хлорид (Cl2) и чистый фтор (F2) являются ядовитыми газами, которые легко реагируют с водой с образованием сильных кислот (HCl и HF соответственно). Чистый бром (Br2), как уже упоминалось, является токсичной жидкостью. Чистый йод (I2) при стандартной температуре и давлении представляет собой опасное твердое вещество, которое может вызвать серьезные травмы глаз. Чистый астат (At2) также является твердым, но в проданной фазе он не может долго храниться из-за высокой нестабильности или радиоактивности [Knight & Schlager, 2002]. Как в2, Чистый теннессин (Ts2) - другое радиоактивное вещество, которое самопроизвольно превращается в другие элементы с более легкими атомными массами. Из-за крайней нестабильности, ученые не могут определить окончательную физическую фазу для чистого теннесина (Ts2), но они также ожидают, что он будет прочным [Knight & Schlager, 2002]. В природе встречаются соединения четырех галогенов: F, Cl, Br и I. Потому что В не имеет стабильного изотопа, его соединения практически не встречаются в природе. Многие ученые считают В является самым редким из всех природных элементов, поскольку присутствует только в естественных реакциях радиоактивного разложения [Knight & Schlager, 2002]. В отличие от всех других галогенов, Ts полностью рукотворен. Это искусственный элемент в котором нет никаких естественных соединений. Наиболее важное сходство галогенов состоит в том, что все они могут участвовать в окислительно-восстановительных реакциях (или сокращенно «окислительно-восстановительных» реакциях). Проще говоря, окислительно-восстановительная реакция относится к типу химической реакции, при которой по крайней мере один электрон одновременно обменивается между двумя химическими соединениями. О том химическом веществе, которое получает электрон, говорят, что оно восстанавливается, тогда как другое, теряющее электрон, называется окисленным. Все галогены имеют сильную тенденцию участвовать в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку их внешняя электронная оболочка, состоящая из семи электронов, нуждается в еще одном электроне, чтобы стать полными или октетными. В окислительно-восстановительных реакциях, происходящих в природе, галогены действуют как окислители, приобретая электрон (то есть восстанавливаясь). Это приводит к образованию анионов галогена. Анионы трех галогенов, F-, Cl-, а Br-, являются основными составляющими морской воды с Cl- являясь наиболее распространенным и консервативным компонентом при концентрации 19,162 ppt [Mackenzie et al., 2011]. Растворенный йод (I) присутствует только как микроэлемент (или второстепенный компонент) в формах I- и IO−
3 [Миллеро, 2013].

Естественное явление

Бромид присутствует в типичных морская вода (35 БП ) с концентрацией около 65 мг / л, что составляет около 0,2% всех растворенных соли. Морепродукты и глубоководные растения обычно содержат высокий уровень бромида, тогда как продукты, полученные на суше, содержат разные количества. Бромаргирит - природный кристаллический бромид серебра - наиболее распространенный из известных в настоящее время бромидных минералов, но все еще очень редок. Помимо серебра, бром иногда встречается в минералах в сочетании с ртутью и медью.[3]

Образование растворенного бромид-иона.

Как и все другие галогены, Br2 не может выйти в чистом виде из-за его высокой реакционной способности. Как и газообразные Cl2 и F2, Br2 в виде жидкости может легко реагировать с водой при растворении:

                                            Br2 (l) + H2O (l) -> HOBr (водн.) + HBr (г)

Это приводит к образованию бромистоводородной кислоты (HOBr) и бромоводорода (HBr), который представляет собой бесцветный газ. Этот раствор называется «бромная вода», и его продукт, газ, HBr, может немедленно вступить в реакцию с водой с образованием бромистоводородной кислоты (HBr (водн.)). Как и соляная кислота (HCl), HBr - сильная кислота, которая легко диссоциирует, выделяя протон.

                                                     HBr (водн.) -> H⁺ (водн.) + Br⁻ (водн.)

Результатом является образование иона бромида (Br-), который первоначально был получен при распаде чистого бромида Br2. Однако следует иметь в виду, что нынешняя концентрация Br2 в морской воде накапливалась не так, поскольку до его создания человеком в 1826 году Br2 не существовало. Но приведенное выше уравнение показывает один пример того, как антропогенные вещества, содержащие Br2 и HBr, могут вызывать увеличение Br-. Другое важное соображение - это влияние подкисления, вызванное растворением Br2 в пробе воды. Чем больше протонов (H +) становится доступным, тем ниже pH воды (т.е. подкисляется).


Бромид морской воды

По своему поведению в морской воде ион брома, являющийся бромидом (Br-), относится к консервативной категории. То есть его отношение к другим основным ионам остается почти постоянным во всех частях мирового океана. Как и другие консервативные элементы, концентрация Br- показывает очень незначительные изменения по глубине и не зависит от каких-либо процессов, кроме осадков и испарения. Несмотря на то, что он является основным ионом, по Br- было проведено не так много исследований. Можно даже утверждать, что Br- был самым игнорируемым крупным ионом в истории химической океанографии. Например, в своей знаменитой статье о том, как основные ионы удаляются из глобального океана в долгосрочных масштабах, Фред Т. Маккензи и Роберт М. Гаррелс, которые были двумя выдающимися морскими химиками своего времени, никогда даже не касались Br- [ 1966]. Джон П. Райли и его коллеги в своей большой многотомной работе под названием «Химическая океанография» также не упомянули никаких подробностей о процессах, которые действуют как источники и поглотители (т.е. удаление) Br-in морской воды [1975]. Все, что было известно о морской воде Br- в то время, было то, что она консервативна. Наше нынешнее понимание Br- немного улучшилось по сравнению с прошлым. Но даже сегодня нет ни одной энциклопедической статьи о морской воде Br- на английском языке. В обоих изданиях Энциклопедии наук об океане, самой авторитетной энциклопедии по морским наукам, отсутствует статья о свитере Брайон [Steele et al., 2001] [Steele et al., 2009]. Предполагается, что Br- достиг своей нынешней концентрации в морской воде благодаря солям брома, присутствующим в земной коре, которые непрерывно поставляли Br- в морскую воду в течение длительного геологического времени. Наиболее распространенными бромидными солями являются бромид калия (KBr) и бромид натрия (NaBr). Когда Br- вводится в морскую воду, он ведет себя консервативно, не реагируя с другими элементами. В результате его концентрация в свитере всегда выше, чем в земной коре (которая постоянно теряет соли бромида).

Извлечение брома из морской воды

Для извлечения брома из морской воды можно использовать тот же метод, который использовали Балард и Лёвиг. Сначала образец морской воды проверяется на наличие бромидных соединений, таких как бромид калия (KBr) и бромид натрия (NaBr). Затем этот же образец морской воды титруют водным раствором хлора (Cl2 (водн.)) Для получения чистого брома (Br2). Затем извлеченный Br2 будет количественно определен путем измерения его массы или объема. Химическая реакция может быть записана уравнениями как: Cl2 (водный) + 2Br2 (водный) -> 2Cl2 + Br2 (l). Наука, стоящая за этой химической реакцией, связана с тем, что Cl является более сильным галогеном или окислителем, чем бром. Другими словами, когда два элемента участвуют в одной и той же химической реакции, именно Cl будет действовать как окислитель этой реакции, окисляя Br и становясь восстановленным (т.е. получая электрон) [Magazinovic, 2004].


Химия

Можно проверить на наличие бромид-иона, добавив избыток разбавленного HNO3 с последующим разбавленным водным AgNO3 решение. Образование кремообразной бромид серебра осадок подтверждает наличие бромидов.

Медицинское использование

Основная статья: Бромид калия

Бромидные соединения, особенно бромид калия, часто использовались в качестве седативных средств в 19-м и начале 20-го века. Их использование в безрецептурных седативных средствах и средствах от головной боли (например, Бром-Зельцер ) в Соединенных Штатах продлен до 1975 года, когда бромиды были исключены в качестве ингредиентов из-за хроническая токсичность.[4]

Это использование придало слову «бромид» его разговорный оттенок скучного клише, немного Принято считать злоупотребляют как успокаивающая фраза или словесная успокаивающее.[5]

Бромид-ион противоэпилептический, и соли бромида все еще используются как таковые, особенно в ветеринарии. Бромид-ион выводится почками. Период полураспада бромида в организме человека (12 дней) велик по сравнению со многими фармацевтическими препаратами, что затрудняет корректировку дозирования (для достижения равновесия новой дозы может потребоваться несколько месяцев). Концентрации бромид-иона в спинномозговая жидкость составляют около 30% от количества содержащихся в крови, и на них сильно влияет потребление хлоридов организмом и их метаболизм.[6]

Поскольку бромид все еще используется в ветеринарии (особенно для лечения судорог у собак) в Соединенных Штатах, ветеринарные диагностические лаборатории могут регулярно измерять уровень бромида в крови. Однако это не обычный тест в медицине для людей в США, поскольку нет одобренных FDA вариантов использования бромида и (как уже отмечалось) он больше не доступен в безрецептурных седативных средствах. Уровни терапевтического бромида измеряются в европейских странах, таких как Германия, где бромид все еще используется в терапии эпилепсии человека.

Хроническая токсичность бромида может привести к бромизм, синдром с множественными неврологическими симптомами. Отравление бромидом также может вызвать кожную сыпь. Видеть бромид калия.

Литий бромид использовался как успокаивающее начиная с начала 1900-х годов, но в 1940-х он попал в немилость, возможно, из-за растущей популярности более безопасных и эффективных седативных средств (в частности, барбитураты ) и когда некоторые сердечные больные умерли после употребления заменителя соли (см. хлорид лития ).[7] Нравиться карбонат лития и хлорид лития он использовался для лечения биполярное расстройство.

Было сказано, что во время Первой мировой войны британским солдатам давали бромид, чтобы обуздать свои сексуальные влечения.[8] хотя это не подтверждается документами и оспаривается как городской миф, потому что седативный эффект бромида затруднил бы военные действия. Лорд Дансени упоминает солдата, которому давали бромид как успокаивающее средство от нервного истощения и переутомления в своей игре Слава и поэт (1919).[9]

Есть более обоснованные сообщения о том, что бромид использовался в пище, подаваемой в некоторых концлагерях во время Холокоста. Очевидно, это было сделано для того, чтобы химически сдержать интернированных и предотвратить менструацию у женщин.[10]

В биологии

Согласно одному исследованию, бром (как бромид) является важным кофактором в катализе пероксидазином сшивок сульфилимина в коллагене IV. Этот посттрансляционная модификация встречается у всех животных, а бром является важным микроэлементом для человека.[11]

Бромид необходим эозинофилы (белые кровяные тельца класса гранулоцитов, специализирующиеся на борьбе с многоклеточными паразитами), которые используют его для образования противопаразитарных бромирующих соединений, таких как гипобромит, под действием эозинофильная пероксидаза, а галопероксидаза фермент, который может использовать хлорид, но предпочтительно использует бромид, когда он доступен.[12] Помимо его роли в производстве коллагена IV и его факультативного использования в эозинофилах организмом, бромид неизвестен в других случаях, необходимых для жизни животных, поскольку его функции обычно могут быть заменены (хотя в некоторых случаях и не так хорошо) хлоридом. Наземные растения не используют бромид.

Бромидные соли также иногда используются в джакузи и спа как мягкие бактерицидный агентов, использующих действие добавленного окислителя для создания на месте гипобромит аналогично пероксидазе в эозинофилах.

Бромид, возможно, является второстепенным питательным веществом, необходимым для коллаген Животные-продуценты в море. Однако некоторые морские животные, такие как Murex улитки используют бромид для получения органических соединений. Бромид-ион также сильно концентрируется некоторыми видами океана. водоросли, которые строят бромистый метил и большое количество броморганических соединений с ним, используя необычные ферменты, называемые бромопероксидазы ванадия делать эти реакции.

Средняя концентрация бромида в крови человека в Квинсленде, Австралия составляет 5.3±1.4 мг / л и зависит от возраста и пола.[13] Гораздо более высокие уровни могут указывать на воздействие бромированных химических веществ (например, бромистый метил ). Однако, поскольку бромид присутствует в относительно высокой концентрации в морской воде и многих типах морепродуктов, на его концентрацию в крови сильно влияет вклад морепродуктов в рацион.

Ссылки и дополнительная литература

Энциклопедические статьи и книги

Крист, К. и С. Шнайдер (2020), Бром, Британская энциклопедия.

Эмерсон, С., и Дж. Хеджес (2011), Химическая океанография и морской углеродный цикл, Cambridge University Press, Кембридж.

Гласов, Р. фон и К. Хьюз (2014), БИОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ЦИКЛЫ: Бром, Энциклопедия атмосферных наук (второе издание).

Дж. Найт и Н. Шлагер (2002), Реальная химия, Gale Group, Детройт, Мичиган.

Миллеро, Ф. Дж. (2013), Химическая океанография, Тейлор и Фрэнсис, Бока-Ратон.

Ньютон Д. Э. (2010), Бром (пересмотренный), Химические элементы: от углерода до криптона.

Райли, Дж. П., Дж. Скирроу и Р. Честер (1975), Химическая океанография, Academic Press, Лондон Росс, Р. (2017), Факты о броме, LiveScience.

Стил, Дж. Х., С. А. Торп и К. К. Турекиан (2001), Энциклопедия наук об океане, Academic Press, Сан-Диего.

Стил, Дж. Х., С. А. Торп и К. К. Турекиан (2009), Энциклопедия наук об океане, Academic Press, Бостон.

Уоткинс, Т. (2011), Бром, Экологическая энциклопедия.

Рецензируемые журнальные статьи о броме (Br):

Раттли, М. (2012), Неоднозначный бром, Nature Chemistry, 4 (6), 512–512, DOI: 10.1038 / nchem.1361.

Висняк, Дж. (2002), История брома от открытия до товара, NOPR.

Рецензируемые журнальные статьи по бромиду (Br-)

Анбар, А. Д., Ю. Л. Юнг, и Ф. П. Чавес (1996), Бромистый метил: источники океана, опускание в океан и чувствительность климата, журналы AGU.

Фоти, С.С., и Морская артиллерийская лаборатория White Oak Md (1972), Концентрация бромид-ионов в морской воде путем изотопного обмена с бромидом ртути, DTIC.

Гриббл, Г. В. (2000), Естественное производство броморганических соединений, Науки об окружающей среде и исследованиях загрязнения, 7 (1), 37–49, DOI: 10.1065 / espr199910.002.

Лери А. (2012), Химия брома в земной и морской среде, Science Highlight.

Magazinovic, RS, BC Nicholson, DE Mulcahy, and DE Davey (2004), Уровни бромидов в природных водах: его связь с уровнями хлоридов и общих растворенных твердых веществ и последствия для очистки воды, Chemosphere, 57 (4), 329– 335, DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2004.04.056.

Пилинис, К., Д. Б. Кинг и Э. С. Зальцман (1996), Океаны: источник или приемник бромистого метила ?, Письма о геофизических исследованиях, 23 (8), 817–820, DOI: 10.1029 / 96gl00424.

Стеммлер, И., И. Хенс и Б. Квак (2015), Морские источники бромоформа в глобальном открытом океане - глобальные закономерности и выбросы, Biogeosciences, 12 (6), 1967–1981, DOI: 10.5194 / bg-12 -1967-2015.

Сузуки А., Лим Л., Хирои Т. и Такеучи Т. (2006, 20 марта). Быстрое определение бромида в пробах морской воды капиллярно-ионной хроматографией с использованием колонок из монолитного диоксида кремния, модифицированного цетилтриметиламмоний-ионом.


Рекомендации

  1. ^ «Бромид - Публичная химическая база данных PubChem». Проект PubChem. США: Национальный центр биотехнологической информации. В архиве из оригинала от 03.11.2012.
  2. ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. ISBN  978-0-618-94690-7.
  3. ^ "Mindat.org - Шахты, полезные ископаемые и многое другое". www.mindat.org. В архиве из оригинала 2 марта 2001 г.. Получено 29 апреля 2018.
  4. ^ Адамс, Сэмюэл Хопкинс (1905). Великое американское мошенничество. Пресса Американской медицинской ассоциации..
  5. ^ "определение бромида". Dictionary.com. В архиве из оригинала 24 декабря 2016 г.. Получено 21 декабря 2016.
  6. ^ Гудман, Л. С. и Гилман, А. (ред.) (1970) "Снотворные и седативные средства", стр. 121 в Главе 10 в Биологическая основа терапии, Четвертое издание, The MacMillan Co., Лондон.
  7. ^ Биполярное расстройство. webmd.com
  8. ^ Танака, Юки (2002) Утешительные женщины Японии: сексуальное рабство и проституция во время Второй мировой войны и оккупации США, Рутледж, стр. 175. ISBN  0415194008.
  9. ^ Лорд Дансени (август 1919 г.). «Слава и поэт». The Atlantic Monthly: 175–183. В архиве из оригинала от 22.12.2015.
  10. ^ Джексон, «Достижение зрелости» в книге «Женщины и Холокост», ред. Rittter & Roth, с. 80.
  11. ^ МакКолл А.С., Каммингс К.Ф., Бхаве Дж., Ванакор Р., Пейдж-Маккоу А., Хадсон Б.Г. (2014). «Бром является важным микроэлементом для сборки каркасов коллагена IV в развитии и архитектуре тканей». Клетка. 157 (6): 1380–92. Дои:10.1016 / j.cell.2014.05.009. ЧВК  4144415. PMID  24906154.
  12. ^ Mayeno, AN; Курран, AJ; Робертс, Р.Л .; Фут, CS (1989). «Эозинофилы предпочтительно используют бромид для создания галогенирующих агентов». Журнал биологической химии. 264 (10): 5660–8. PMID  2538427.
  13. ^ Ольшовы, HA; Росситер, Дж; Хегарти, Дж; Геогеган, П. (1998). «Фоновые уровни бромида в крови человека». Журнал аналитической токсикологии. 22 (3): 225–30. Дои:10.1093 / jat / 22.3.225. PMID  9602940.