| Brom 35Br | ||||||
| engl. Bromine; griech. bromos („Gestank“) | ||||||
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| Physikalisch-chemische Eigenschaften |
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Brom
ist eine rotbraune Flüssigkeit,
die mehr als dreimal so schwer als Wasser ist und schon bei Zimmertemperatur verdampft. Die Dämpfe riechen brenzlig,
sie sind stark augen- und schleimhautreizend, sie wirken erstickend, und sie sind sogar toxischer als Chlorgas.
Bromdämpfe
sind fünfmal schwerer als Luft und können leicht
umgegossen werden. Da Brom mit den meisten Stoffen reagiert, darf es nur
gesondert in einem geeigneten Sicherheitsschrank mit dauerhafter
Lüftung in einer bruchsicheren Flasche mit einer Auffangwanne aus
Glas aufbewahrt werden. Brom vermag die meisten Schutzhandschuhe zu
durchdringen. Nur stabile Handschuhe aus Fluorkautschuk können einige
Zeit widerstehen. Das Arbeiten
erfolgt mit einer Vollmaske als Atemschutzgerät und in einem
geeigneten Abzug. Das Gefahrenpotenzial beim Arbeiten mit Brom ist als
sehr hoch einzustufen. Brom besteht aus zweiatomigen Br2-Molekülen.
Beim Abkühlen unter
−7,2 °C erstarrt flüssiges Brom zu dunkelbraunen, schwach glänzenden
Kristallen, die immer farbloser werden, je weiter man abkühlt. Brom
ist in organischen Lösungsmitteln leicht löslich und geht mit vielen
organischen Stoffen Bromverbindungen ein. Mit Benzol erhält man Brombenzol, mit Methan Brommethan und mit Aceton Tribromaceton, das als „Tränengas“ bekannt ist. In Wasser ist es nur bedingt löslich, 100 Gramm Wasser
lösen 3,55 Gramm Brom bei 20 °C. Die Lösung von Brom in Wasser nennt man Bromwasser. Dieses ist rotbraun gefärbt, es zerfällt unter dem Lichteinfluss in Bromwasserstoff und Sauerstoff und muss daher in dunklen Flaschen aufbewahrt werden.
Brom ist wie alle Halogene
sehr reaktiv. Es reagiert nicht so heftig wie Fluor oder Chlor,
verbindet sich aber mit fast allen
Elementen, außer Sauerstoff, Kohlenstoff und den
Edelgasen. Mit Alkalimetallen und Erdalkalimetallen reagiert Brom sehr
heftig und teilweise sogar explosionsartig zu den entsprechenden
Bromiden. Die Reaktion im Reagenzglas mit Aluminium erfolgt mit heller Flamme, gleichzeitig werden glühende Teile
herausgeschleudert. Gibt man Zinkpulver zu einer wässrigen
Bromlösung,
entfärbt sich die Lösung allmählich, da sich
aus Brom
und Zink das Salz Zinkbromid bildet.
2 Al + 3 Br2 
2 AlBr3 Zn + Br2
ZnBr2 Brom greift fast alle
Metalle an, sogar Gold löst
sich in Brom. Nur Platin und Tantal widerstehen. Aufgrund seiner hohen
Reaktionsfähigkeit addiert es sich an viele
Verbindungen, besonders an die Doppel- und Dreifachbindungen
der ungesättigten Kohlenwasserstoffe. Organische Stoffe wie
Fett, Stärke, Holz oder Papier werden von Brom rasch zerstört.
Film Mit
molekularem Wasserstoff wird Brom zu Bromwasserstoff
HBr reduziert. Dieser bildet mit Wasser die Bromwasserstoffsäure,
die eine ähnlich starke Säure ist wie die
Iodwasserstoffsäure.
H2 + Br2
2 HBr ΔHR = −72 kJ/mol In der Industrie wird die Bromwasserstoffsäure durch Einleiten von Schwefelwasserstoff
in flüssiges Brom oder durch die Reaktion von Bromiden mit
Phosphorsäure oder mit Schwefelsäure hergestellt. Neben der
Bromwasserstoffsäure existieren noch Bromsauerstoffsäuren wie
die Hypobromige Säure HBrO, die Bromsäure HBrO3 oder die Perbromsäure HBrO4. Die Bromsäure erhält man zum Beispiel bei der Reaktion von Bariumbromat mit verdünnter Schwefelsäure.
Brom lässt sich wie Iod mit Natriumthiosulfat reduzieren. Zur Entsorgung im Labor wird Brom zunächst mit Wasser verdünnt und dann mit Natriumthiosulfat zum Bromid umgewandelt. Dieses kann dann im Behälter für Schwermetallsalzlösungen entsorgt werden. |
| Toxikologie – Physiologie |
Flüssiges
Brom erzeugt auf der Haut tiefe, schwer heilende Wunden. Bei
großflächigen
Verletzungen besteht Lebensgefahr. Bei Bromverätzungen
sind die betroffenen
Stellen sofort mit Wundbenzin und danach mit viel Wasser zu
behandeln.
Das Einatmen der Dämpfe erzeugt schon ab Konzentrationen
von 0,1 ppm
Beschwerden. Der Geruchsschwellenwert liegt mit 0,01 ppm etwa
um den Faktor
Zehn darunter. Bei 0,2 ppm treten deutliche Reizwirkungen in
den Atemwegen
auf. Damit sind Bromdämpfe toxischer als Chlorgas. Bei
höheren Konzentrationen treten schwere Verätzungen an
den Atemwegen und an der Haut auf, da sich das Brom in der
Hautfeuchtigkeit
löst. Es folgen schwerer Husten, Schleimhautfluss,
Nasenbluten und
Störungen am zentralen Nervensystem. Bei Konzentrationen
ab 6 ppm besteht
Lebensgefahr, wenn das Brom längere Zeit eingeatmet wird.
Auch das
Trinken von Brom ist lebensgefährlich. Es führt zu
Erbrechen,
Durchfall, Erhöhung der Atemfrequenz, Störungen am
zentralen
Nervensystem und schließlich zum Kreislaufkollaps. [Lit 33] Bei der immer wiederkehrenden Exposition können chronische Schäden an der Rachenschleimhaut, an den Atemwegen, am Herz-Kreislaufsystem oder am Nervensystem auftreten. Auch Kopfschmerzen, Gelenkschmerzen, Verdauungsbeschwerden oder Hautfurunkel sind Symptome einer chronischen Schädigung. Seit 2014 ist belegt, dass Brom ein essenzielles Spurenelement ist. Es hat beim Menschen die Funktion eines Co-Faktors beim Enzym Peroxidasin. Auch Fruchtfliegen benötigen das Brom für ihren Stoffwechsel. [Lit 127] |
| Vorkommen |
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Häufigkeit selten
Das Element Brom kommt auf der Erde etwa 300 Mal seltener vor als Chlor. Der seltene Bromargyrit tritt gerne in Silberlagerstätten auf. Die hellgelben, nach dem kubischen System kristallisierenden Kristalle sind aus Silberbromid AgBr aufgebaut. Der Chlorargyrit enthält dagegen Silberchlorid AgCl. Er kann aber auch Silberbromid als Fremdbeimengung enthalten, eine solche Varietät bezeichnet man als Embolit.
Das technisch bedeutendste
Bromerz stellt der Bromcarnallit (Kalium-Magnesium-Bromid) dar, der in
Salzlagerstätten auftritt. Die größten Bromreserven befinden
sich jedoch im Meerwasser, das Natriumbromid und Magnesiumbromid in einer
Konzentration von etwa 70 Gramm pro Kubikmeter enthält.
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| Geschichte |
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Der
französische Chemiker Antoine-Jérôme Balard (1802–1876) entdeckte
das Element als erster im Jahre 1826 als er das Meerwasser nach den kurz zuvor darin entdeckten Iodsalzen untersuchte
und Meeresalgen ausglühte. Balard benannte das neue Element zunächst Muride (vom lateinischen Wort muria für Sole abgeleitet).
Da die Salze der Salzsäure damals Muriate genannt wurden, schlug
Joseph Louis Gay-Lussac den Namen Brome (franz.) vor, das sich vom
griechischen Wort bromos („Gestank“) ableitete. Die industrielle
Gewinnung von Brom begann erst um 1860.
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Herstellung |
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Im
Labor lässt sich Brom herstellen, wenn man Chlorgas in eine Kaliumbromid-Lösung
einleitet. In einer Redoxreaktion bildet sich Brom und Kaliumchlorid:
Cl2 + 2 Br −
Br2 + 2 Cl−
Eine andere Möglichkeit
wäre die Herstellung von Brom durch eine Schmelzfluss-Elektrolyse von Zinkbromid. Hierbei entsteht an der mit dem Pluspol verbundenen Elektrode elementares Brom.
Zn2+ + 2 Br−
Zn + Br2
Die industrielle Herstellung
von Brom erfolgt in Europa hauptsächlich aus bromidhaltigen Laugen, die im Kalibergbau bei der
Salz- und Düngemittelherstellung aus Kalisalz anfallen. Die Laugen enthalten geringe Mengen Magnesiumbromid und Kaliumbromid.
Man lässt die Laugen-Lösungen in hohen Türmen von oben herabrieseln und bläst
auf sie Chlorgas, das eine Redoxreaktion mit
den Bromiden eingeht:
2 KBr + Cl2
Br2 + 2 KCl MgBr2 + Cl2 Br2
+ MgCl2 Durch eine nachfolgende
Destillation wird das rohe Brom von Chlorresten gereinigt und dann entwässert. Am Schwarzen Meer wird das Brom direkt aus dem Meerwasser gewonnen. Das in Salinen angereicherte
bromsalzhaltige Meerwasser wird angesäuert und mit Chlor versetzt.
Dabei wird Brom ausgetrieben, das dann aber noch gereinigt werden muss. |
| Verwendung |
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Brom
ist ein wichtiges Element zu Herstellung von Bromiden und bromorganischen
Verbindungen. Silberbromid dient als lichtempfindliche Schicht auf Filmmaterial.
Organische Bromverbindungen wirken in der Medizin als Schlafmittel oder Beruhigungsmittel
bei Depressionen oder psychischen Krankheiten (Tranquilizer, Sedativa).
Der rote Farbstoff Eosin ist eine komplizierte Bromverbindung und dient
zur Herstellung von roter Tinte, Nagellack, Lippenstiften oder zum Färben
von Textilien. Viele Bromverbindungen wie Bromaceton (Tränengas) oder
die Weißkreuzkampfstoffe des 1. Weltkriegs wurden in der Vergangenheit
als chemische Kampfstoffe eingesetzt. Feuerlöscher enthalten sogenannte
Halone als Flammschutzmittel, die aus Brom-Chlor-Fluorkohlenwasserstoffe
bestehen. Elementares Brom dient wie Chlor als
Oxidationsmittel und zum Bleichen in der Textil- und Papierindustrie, gelegentlich
auch als Desinfektionsmittel in Schwimmbädern. Wie Iod kann es in Halogenlampen verwendet werden.
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| Experimente – Medien |
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| Demonstrationen
mit Halogenen Digitale Folien zu den Halogenen |
| Bromverbindungen |
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| Bromminerale |
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|
Gefahr
