بروم

العنصر الكيميائي مع العدد الذري 35

البروم هو عنصر كيميائي رمزه Br وعدده الذري 35، ويقع في الجدول الدوري للعناصر ضمن عناصر الدورة الرابعة وفي المرتبة الثالثة ضمن مجموعة الهالوجينات؛ وتأتي خواصه وسطاً بين جاريه الكلور واليود. عزل هذا العنصر بشكل مستقل من قبل كيميائيين اثنين، وهما كارل ياكوب لوفيغ [ملاحظة 1] (في سنة 1825) وأنطوان جيروم بالارد [ملاحظة 2] (في سنة 1826)؛ واشتقت تسمية هذا العنصر من اللغة الإغريقية βρῶμος (بروموس)، وذلك بمعنى «نتن»، وذلك إشارة لرائحته الكريهة.

كريبتونبرومسيلينيوم
Cl

Br

I
Element 1: هيدروجين (H), لا فلز
Element 2: هيليوم (He), غاز نبيل
Element 3: ليثيوم (Li), فلز قلوي
Element 4: بيريليوم (Be), فلز قلوي ترابي
Element 5: بورون (B), شبه فلز
Element 6: كربون (C), لا فلز
Element 7: نيتروجين (N), لا فلز
Element 8: أكسجين (O), لا فلز
Element 9: فلور (F), هالوجين
Element 10: نيون (Ne), غاز نبيل
Element 11: صوديوم (Na), فلز قلوي
Element 12: مغنيسيوم (Mg), فلز قلوي ترابي
Element 13: ألومنيوم (Al), فلز ضعيف
Element 14: سيليكون (Si), شبه فلز
Element 15: فسفور (P), لا فلز
Element 16: كبريت (S), لا فلز
Element 17: كلور (Cl), هالوجين
Element 18: آرغون (Ar), غاز نبيل
Element 19: بوتاسيوم (K), فلز قلوي
Element 20: كالسيوم (Ca), فلز قلوي ترابي
Element 21: سكانديوم (Sc), فلز انتقالي
Element 22: تيتانيوم (Ti), فلز انتقالي
Element 23: فاناديوم (V), فلز انتقالي
Element 24: كروم (Cr), فلز انتقالي
Element 25: منغنيز (Mn), فلز انتقالي
Element 26: حديد (Fe), فلز انتقالي
Element 27: كوبالت (Co), فلز انتقالي
Element 28: نيكل (Ni), فلز انتقالي
Element 29: نحاس (Cu), فلز انتقالي
Element 30: زنك (Zn), فلز انتقالي
Element 31: غاليوم (Ga), فلز ضعيف
Element 32: جرمانيوم (Ge), شبه فلز
Element 33: زرنيخ (As), شبه فلز
Element 34: سيلينيوم (Se), لا فلز
Element 35: بروم (Br), هالوجين
Element 36: كريبتون (Kr), غاز نبيل
Element 37: روبيديوم (Rb), فلز قلوي
Element 38: سترونشيوم (Sr), فلز قلوي ترابي
Element 39: إتريوم (Y), فلز انتقالي
Element 40: زركونيوم (Zr), فلز انتقالي
Element 41: نيوبيوم (Nb), فلز انتقالي
Element 42: موليبدنوم (Mo), فلز انتقالي
Element 43: تكنيشيوم (Tc), فلز انتقالي
Element 44: روثينيوم (Ru), فلز انتقالي
Element 45: روديوم (Rh), فلز انتقالي
Element 46: بالاديوم (Pd), فلز انتقالي
Element 47: فضة (Ag), فلز انتقالي
Element 48: كادميوم (Cd), فلز انتقالي
Element 49: إنديوم (In), فلز ضعيف
Element 50: قصدير (Sn), فلز ضعيف
Element 51: إثمد (Sb), شبه فلز
Element 52: تيلوريوم (Te), شبه فلز
Element 53: يود (I), هالوجين
Element 54: زينون (Xe), غاز نبيل
Element 55: سيزيوم (Cs), فلز قلوي
Element 56: باريوم (Ba), فلز قلوي ترابي
Element 57: لانثانوم (La), لانثانيدات
Element 58: سيريوم (Ce), لانثانيدات
Element 59: براسيوديميوم (Pr), لانثانيدات
Element 60: نيوديميوم (Nd), لانثانيدات
Element 61: بروميثيوم (Pm), لانثانيدات
Element 62: ساماريوم (Sm), لانثانيدات
Element 63: يوروبيوم (Eu), لانثانيدات
Element 64: غادولينيوم (Gd), لانثانيدات
Element 65: تربيوم (Tb), لانثانيدات
Element 66: ديسبروسيوم (Dy), لانثانيدات
Element 67: هولميوم (Ho), لانثانيدات
Element 68: إربيوم (Er), لانثانيدات
Element 69: ثوليوم (Tm), لانثانيدات
Element 70: إتيربيوم (Yb), لانثانيدات
Element 71: لوتيشيوم (Lu), لانثانيدات
Element 72: هافنيوم (Hf), فلز انتقالي
Element 73: تانتالوم (Ta), فلز انتقالي
Element 74: تنجستن (W), فلز انتقالي
Element 75: رينيوم (Re), فلز انتقالي
Element 76: أوزميوم (Os), فلز انتقالي
Element 77: إريديوم (Ir), فلز انتقالي
Element 78: بلاتين (Pt), فلز انتقالي
Element 79: ذهب (Au), فلز انتقالي
Element 80: زئبق (Hg), فلز انتقالي
Element 81: ثاليوم (Tl), فلز ضعيف
Element 82: رصاص (Pb), فلز ضعيف
Element 83: بزموت (Bi), فلز ضعيف
Element 84: بولونيوم (Po), شبه فلز
Element 85: أستاتين (At), هالوجين
Element 86: رادون (Rn), غاز نبيل
Element 87: فرانسيوم (Fr), فلز قلوي
Element 88: راديوم (Ra), فلز قلوي ترابي
Element 89: أكتينيوم (Ac), أكتينيدات
Element 90: ثوريوم (Th), أكتينيدات
Element 91: بروتكتينيوم (Pa), أكتينيدات
Element 92: يورانيوم (U), أكتينيدات
Element 93: نبتونيوم (Np), أكتينيدات
Element 94: بلوتونيوم (Pu), أكتينيدات
Element 95: أمريسيوم (Am), أكتينيدات
Element 96: كوريوم (Cm), أكتينيدات
Element 97: بركيليوم (Bk), أكتينيدات
Element 98: كاليفورنيوم (Cf), أكتينيدات
Element 99: أينشتاينيوم (Es), أكتينيدات
Element 100: فرميوم (Fm), أكتينيدات
Element 101: مندليفيوم (Md), أكتينيدات
Element 102: نوبليوم (No), أكتينيدات
Element 103: لورنسيوم (Lr), أكتينيدات
Element 104: رذرفورديوم (Rf), فلز انتقالي
Element 105: دوبنيوم (Db), فلز انتقالي
Element 106: سيبورغيوم (Sg), فلز انتقالي
Element 107: بوريوم (Bh), فلز انتقالي
Element 108: هاسيوم (Hs), فلز انتقالي
Element 109: مايتنريوم (Mt), فلز انتقالي
Element 110: دارمشتاتيوم (Ds), فلز انتقالي
Element 111: رونتجينيوم (Rg), فلز انتقالي
Element 112: كوبرنيسيوم (Cn), فلز انتقالي
Element 113: نيهونيوم (Nh)
Element 114: فليروفيوم (Uuq)
Element 115: موسكوفيوم (Mc)
Element 116: ليفرموريوم (Lv)
Element 117: تينيسين (Ts)
Element 118: أوغانيسون (Og)
35Br
المظهر
غاز/سائل: أحمر - بني
صلب: بريق معدني

البروم في الحالة السائلة
الخواص العامة
الاسم، العدد، الرمز بروم، 35، Br
تصنيف العنصر هالوجين
المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي 17، 4، p
الكتلة الذرية 79.904 غ·مول−1
توزيع إلكتروني Ar]; 4s2 3d10 4p5]
توزيع الإلكترونات لكل غلاف تكافؤ 2, 8, 18, 7 (صورة)
الخواص الفيزيائية
الطور سائل
الكثافة (عند درجة حرارة الغرفة) (Br2، سائل) 3.1028 غ·سم−3
نقطة الانصهار 265.8 ك، -7.2 °س، 19 °ف
نقطة الغليان 332.0 ك، 58.8 °س، 137.8 °ف
النقطة الحرجة 588 ك، 10.34 ميغاباسكال
حرارة الانصهار Br2) 10.571) كيلوجول·مول−1
حرارة التبخر Br2) 29.96) كيلوجول·مول−1
السعة الحرارية (عند 25 °س) (Br2)
75.69 جول·مول−1·كلفن−1
ضغط البخار
ض (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو
عند د.ح. (كلفن) 185 201 220 244 276 332
الخواص الذرية
أرقام الأكسدة 7, 5, 4, 3, 1, -1
(أكاسيده حمضية قوية)
الكهرسلبية 2.96 (مقياس باولنغ)
طاقات التأين الأول: 1139.9 كيلوجول·مول−1
الثاني: 2103 كيلوجول·مول−1
الثالث: 3470 كيلوجول·مول−1
نصف قطر ذري 120 بيكومتر
نصف قطر تساهمي 3±120 بيكومتر
نصف قطر فان دير فالس 185 بيكومتر
خواص أخرى
البنية البلورية نظام بلوري معيني قائم
المغناطيسية مغناطيسية معاكسة[1]
مقاومة كهربائية 7.8×1010أوم·متر (20 °س)
الناقلية الحرارية 0.122 واط·متر−1·كلفن−1 (300 كلفن)
سرعة الصوت ( °20 س) 206 متر/ثانية
رقم CAS 7726-95-6
النظائر الأكثر ثباتاً
المقالة الرئيسية: نظائر البروم
النظائر الوفرة الطبيعية عمر النصف نمط الاضمحلال طاقة الاضمحلال MeV ناتج الاضمحلال
79Br 50.69% 79Br هو نظير مستقر وله 44 نيوترون
81Br 49.31% 81Br هو نظير مستقر وله 46 نيوترون

يوجد البروم في الظروف القياسية من الضغط ودرجة الحرارة على هيئة سائل بني محمر مدخن، والذي يعطي أدخنة من نفس اللون. يعد البروم والزئبق العنصرين الوحيدين في الطبيعة اللذان يوجدان في الطور السائل عند درجة حرارة الغرفة. إن عنصر اليروم نشيط كيميائياً، ولذلك لا يوجد على شكله العنصري الحر في الطبيعة، ولكن على شكل مركبات البروميدات؛ وتسهل الانحلالية المرتفعة لأيون البروميد من تجمعه في مياه المحيطات؛ ومن السهل لذلك استحصال هذا العنصر تجارياً من البحيرات تحت سطح البحر. يسكل البروم عدداً معتبراً من مركبات البروم العضوية، والتي تتفكك عند درجات حرارة مرتفعة لتعطي ذرات البروم الحرة، وهي عملية توقف تشكل الجذور الكيميائية الحرة في التفاعلات التسلسلية الكيميائية. تجعل هذه الظاهرة من مركبات البروم العضوية مفيدة في تثبيط الحرائق، وحوالي أكثر من النصف من كمية البروم المنتج عالمياً يستخدم لذلك الغرض. يحدث هذا التفكك أيضاً عند تعرض مركبات البروم العضوية إلى الأشعة فوق البنفسجية، مما يطلق ذرات البروم الحرة إلى الغلاف الجوي مسبباً نضوب الأوزون. لذلك فإن العديد من مركبات البروم العضوية، مثل مبيد الآفات برومو الميثان، لم تعد في طور الاستخدام. من جهة أخرى لا تزال مركبات البروم مستخدمة في مجال سوائل الحفر وفي مجال أفلام التصوير الضوئي وفي صناعة الكيماويات العضوية.

يؤدي تعرض الإنسان إلى كميات كبيرة من أملاح البروميد إلى حدوث تسمم بالبروم [ملاحظة 3]. من جهة أخرى لمركبات البروم العضوية دور في بعض أنواع الحياة البحرية مثل الطحالب. كانت أيونات البروميد البسيطة مستخدمة في مجال الأدوية، حيث أن لها تأثير مثبط على الجهاز العصبي المركزي، ولذلك كانت تستخدم على شكل مهدئات، قبل أن تستبدل بأدوية ذات تأثير أقصر أمداً؛ لكن لا يزال لها تطبيق صغير في مجال مضادات الاختلاج.

التاريخعدل

 
أنطوان جيروم بالارد، أحد الرائدين في اكتشاف عنصر البروم.

اكتشف عنصر البروم بشكل مستقل من كيميائيين اثنين، وهما كارل ياكوب لوفيغ [2] وأنطوان جيروم بالارد [3][4] وذلك في سنتي 1825 و1826، على الترتيب.[5] قبل ذلك في سنة 1824 كان يوستوس فون ليبيغ يقوم بتحاليل للمياه ووجد مادة جديدة، ولكنه اعتقد أنها أحادي كلوريد اليود، ثم أقر لاحقاً بعدم صواب رأيه وأشاد بعمل لوفيغ.[6][7] ففي سنة 1825 تمكن لوفيغ من عزل البروم من عينات لنبع للمياه المعدنية في مدينة مسقط رأسه باد كرويتسناخ في ألمانيا؛ حيث استخدم محلولاً من الملح المعدني مشبعاً بالكلور، ثم استخلص البروم باستخدام ثنائي إيثيل الإيثر. عدما قام بتبخير الإيثر، حصل على سائل بني من البروم؛ والذي أخذ عينة منه كمثال على تجاربه الناجحة أثناء التقدم على وظيفة في مختبرات ليوبولد غملين في جامعة هايدلبرغ. إلا أنه تأخر في نشر نتائجه، حيث سبقه بالارد في ذلك.[8] حيث أن بالارد كان يجري تجاربه على رماد العشب البحري من مستنقعات ملحية في مدينة مسقط رأسه مونبلييه في فرنسا. كان العشب البحري مستخدماً من أجل الحصول على اليود، ولكنه كان حاوياً أيضاً على البروم، وعندما قَطَّر بالارد محلولاً من رماد الأعشاب البحرية المشبع بالكلور حصل على سائل بني من البروم. كانت خواص المادة الجديدة الناتجة وسطاً بين الكلور واليود، ولذلك فإنه حاول في البداية أن يثبت أن المادة هي أحادي كلوريد اليود، ولكنه لم ينجح بذلك، فتيقن أنها لعنصر جديد، وأسماه موريد muride، وذلك من الكلمة اللاتينية موريا muria، والتي تعني الأجاج.[4][9][10]

تحقق كل من الكيميائيين لوي نيكولا فوكلان ولوي جاك تينار ولوي جوزيف غي ـ لوساك من صحة تجربة بالارد، وعرضت النتائج في محاضرة في الأكاديمية الفرنسية للعلوم ثم نشرت لاحقاً في مجلة علمية اختصاصية [ملاحظة 4].[11] صرح بالارد في منشوره أنه غير اسم العنصر الجديد المكتشف من «موريد» إلى «بروم» [ملاحظة 5] استجابة لطلب من أنغلادا [ملاحظة 6]؛ في حين أن هناك مصادر أخرى تزعم أن غي-لوسالك هو من قام باقتراح تسمية البروم نظراً للرائحة الكريهة لأبخرته.[12][13] تشتق تسمية البروم من الكلمة الإغريقية βρῶμος (بروموس) والتي تعني «نتن».[11][3][9]

لم تنتج كميات كبيرة من البروم حتى سنة 1858، وذلك عندما اكتشفت توضعات ملحية في مدينة شتاسفورت الألمانية، حيث كان البروم ناتجاً ثانوياً من عملية استحصال البوتاس.[14] لم تكن تطبيقات البروم واسعة في البداية، إذ كانت له استخدامات طبية ثانوية؛ إلا أنه لاحقاً ومع تطور أساليب جديدة في التصوير الضوئي (داجيرية [ملاحظة 7]) بدأ الاهتمام به، إذ أبدى أفضلية على أبخرة اليود من أجل تشكيل طبقة هاليد الفضة الحساسة للضوء.[15] في أواخر القرن التاسع عشر استخدم مركبا بروميد البوتاسيوم وبروميد الصوديوم ضمن المواد المضادة للاختلاج والمهدئة؛ لكنها تدريجياً فقدت أهميتها في ذلك المجال، خاصة مع وجود هيدرات الكلورال، ولاحقاً مركبات الباربتيورات.[16] دخلت مركبات برومية مثل بروميد الزيليل المسيل للدموع ضمن الأسلحة المستخدمة في أوائل الحرب العالمية الأولى.[17]

الوفرة الطبيعية والإنتاجعدل

البروم هو أقل وفرة طبيعية في القشرة الأرضية من الفلور أو الكلور، حيث يوجد فيها مجرد حوالي 2.5 جزء في المليون (ppm) من البروم، وخاصة على شكل أملاح البروميد. تحوي القباب ملحية طبيعياً على كميات صغيرة من بروميد البوتاسيوم وبرومات البوتاسيوم. يتركز وجود أملاح البروميد في المحيطات، وذلك نتيجة لحدوث عمليات رشح طويلة الأمد، إذ يشكل البروم فيها حوالي 65 جزء في المليون، وذلك يوافق نسبة مقدارها ذرة بروم لكل 660 ذرة كلور. تتركز أملاح البروميد أيضاً في البحيرات المالحة مثل البحر الميت، والذي يحوي على نسبة 0.4% من أيونات البروميد.[18]

 
صورة لفضائية لأحواض التبخير في البحر الميت، حيث تستخرج منه أملاح البروميدات.

يستخرج البروم من الأجاج والبحيرات المالحة بسبب توفره فيها،[19] مما يجعل من تلك المصادر الطبيعية مجدية اقتصادياً لاستخراج البروم.[20][21] ازداد الإنتاج العالمي من البروم منذ منتصف القرن العشرين، ففي سنة 1961 كان الإنتاج حينها حوالي 100 ألف طن، ووصل إلى حوالي خمشة أضعاف تلك الكمية في أوائل القرن الحادي والعشرين، تعد الولايات المتحدة والصين والأردن وإسرائيل من الدول الرائدة في إنتاج البروم.[19]

يحرر البروم من أملاحه بإجراء عملية أكسدة باستخدام غاز الكلور، كما في التفاعل التالي من ملح بروميد البوتاسيوم:

 

تجمع أبخرة البروم بواسطة تيار من البخار، ثم يكثف وينقى. يخزن البروم في حاويات معدنية مبطنة بالرصاص يمكن أن تسع مئات من الأطنان، وينقل بالوسائط المناسبة. تعد صناعة وإنتاج البروم صغيرة بالمقارنة مع صناعة الكلور، وهو متوفر مخبرياً.[22] بالرغم من ذلك بمكن أن يستحصل على البروم مخبرياً من مفاعلة بروميد الصوديوم مع ثنائي أكسيد المنغنيز في وسط من حمض الكبريتيك على الساخن، لتجمع حينها أبخرة البروم وتقطر.

 

النظائرعدل

للبروم نظيرين مستقرين وهما 79Br و81Br، والمتوفران طبيعياً بنسبة مقدارها 51% و49%، على الترتيب. لكلا النظيرين دوران مغزلي نووي مقداره 3/2، ولذلك يمكن أن يستخدما في الرنين المغناطيسي النووي، مع أفضلية للنظير 81Br. تفيد نسبة التوزع المقاربة لِـ 1:1 لهذين النظيرين في الطبيعة في التعرف على المركبات الكيميائية الحاوية على البروم باستخدام تقنية مطيافية الكتلة.

إن نظائر البروم المتبقية هي جميعها نظائر مشعة، وهي ذات عمر نصف قصير؛ وأهمها النظير 80Br بنصف عمر مقداره 17.7 دقيقة، و80mBr بنصف عمر مقداره 4.421 ساعة والنظير 82Br بنصف عمر مقداره 35.28 ساعة. يمكن لهذه النظائر المشعة أن تنتج من التنشيط النيوتروني للبروم الطبيعي.[23] أما أكثر نظائر البروم المشعة استقراراً فهو النظير 77Br بنصف عمر مقداره 57.04 ساعة. إن نمط الاضمحلال للنظائر الأخف من 79Br هو التقاط إلكترون للتحول إلى نظائر السيلينيوم الموافقة؛ أما الأثقل من 81Br فهو اضمحلال بيتّا إلى نظائر الكريبتون الموافقة؛ في حين أن النظير 80Br يمكن أن يضمحل وفق هذين النمطين إلى النظائر المستقرة 80Se أو 80Kr.[24]

الخواص الفيزيائيةعدل

 
عينة من البروم السائل، ويلاحظ تكاثف الأبخرة على جدران الأنبوب

البروم هو العنصر الوحيد غير الفلزي الذي يوجد في صورة سائلة في درجة حرارة الغرفة. وهو سائل ثقيل بني-محمر، يتبخر بسهولة في ظروف الضغط والحرارة القياسية، وله بخار أحمر (لونه يشبه ثنائي أكسيد النيتروجين) وله رائحة بغيضة تشبه رائحة الكلور. تساعد التطايرية المرتفعة للبروم في إطلاق تلك الرائحة الواخزة النافذة الكريهة.[25]

تخضع جميع الهالوجينات الأربع المستقرة لذات قوى تجاذب فان دير فالس، والتي تزداد قوتها مع ازدياد عدد الإلكترونات بين جزيئات الهالوجين ثنائية الذرة المتجانسة. بالتالي فإن نقطتي غليان وانصهار البروم تكون وسطاً بين تلك التي للكلور واليود. كما أنه نتيجة لازدياد الوزن الجزيئي للهالوجينات نزولاً في المجموعة فإن كثافة وحرارة الانصهار وحرارة التبخر للبروم هي أيضاً ذات قيمة تقع بين تلك التي للكلور واليود؛ على الرغم من انخفاض قيم حرارة التبخر على العموم بالنسبة للهالوجينات، مما يؤدي إلى تطايرها، وذلك بسبب البنية الجزيئية ثنائية الذرة.[23] يغمق لون الهالوجينات نزولاً في المجموعة، فالفلور غاز ذو لون أصفر شاحب جداً، أما لون غاز الكلور فهو أصفر مخضر، في حين أن البروم هو سائل متطاير ذو لون بني محمر، والذي ينصهر عند −7.2 °س ويغلي عند 58.8 °س؛ في حين أن اليود هو صلب بنفسجي غامق إلى أسود. تحدث هذه النزعة في تغير درجة اللون إلى الدكنة بسبب أن أطوال الموجة من الضوء المرئي الممتص من الهالوجين تزداد نزولاً في المجموعة؛[23] وذلك بدوره عائد إلى الانتقالات الإلكترونية الداخلية بين أعلى مدار جزيئي مشغول غير رابط πg وأدنى مدار جزيئي غير مشغول غير رابط σu.[26] يبهت لون البروم عند درجات حرارة منخفضة بشكل كبير، بحيث أن البروم الصلب عند درجة حرارة −195 °س يكون ذا لون أصفر شاحب.[23]

كما هو الحال مع الكلور واليود في الحالة الصلبة، يتبلور البروم الصلب وفق نظام بلوري معيني قائم، وذلك ضمن شبكة بلورية ذات طبقات من جزيئات Br2. تبلغ المسافة Br–Br في البروم الصلب مقدار 227 بيكومتر (وهي قريبة من مسافة طول الرابطة Br–Br في البروم الغازي والتي تبلغ 228 بيكومتر)؛ أما المسافة Br···Br بين الجزئيات فهي 331 بيكومتر داخل الطبقة نفسها، في حين أن تبلغ 399 بيكومتر بين الطبقات. تعني هذه البنية أن البروم هو موصل سيء للكهرباء، حيث تبلغ قيمة الموصلية 5 × 10−13 −1Ω سم−1 وهي مقيسة بالقرب من مقطة الانصهار، ورغم ذلك فإنها أفضل من قيمة موصلية الكلور التي يصعب عملياً قياسها من أصلها.[23] عند قيمة ضغط تبلغ 55 غيغاباسكال (GPa) فإن البروم يخضع لظاهرة تحول من عازل إلى فلز؛ أما عند ضغط مطبق مقداره 75 غيغاباسكال فإن البنية البلورية تتغير إلى نظام بلوري معيني قائم مركزي الوجه؛ في حين أن تطبيق ضغط مقداره 100 غيغاباسكال يغير البنية البلورية إلى نظام بلوري معيني قائم أحادي الذرة مركزي الجسم.[27]

الخواص الكيميائيةعدل

طاقات الروابط لدى الهالوجينات
مقيسة بالكيلوجول/مول (kJ/mol)[28]
X XX HX BX3 AlX3 CX4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
I 151 294 272 285 239

البروم هو العنصر الثالث في الترتيب في مجموعة الهالوجينات، بالتالي فهو لا فلز يقع في المجموعة السابعة عشر (المجموعة السابعة وفق ترقيم المجموعات الرئيسية) في الجدول الدوري. للبروم خواص كيميائية مشابهة لباقي الهالوجينات، وهي عادة ما تميل لأن تكون وسطاً بين مجاوريه من العنصرين الأعلى (الكلور) والأسفل (اليود) منه. يحوي البروم مثل باقي الهالوجينات على سبعة إلكترون تكافؤ في الغلاف الإلكتروني الخارجي، بالتالي ينقصه إلكترون واحد ليحقق قاعدة الثمانيات؛ ولذلك فإنه من المؤكسدات القوية، وهو نشيط كيميائياً ويتفاعل مع العديد من العناصر الكيميائية الأخرى.[23] ترفع الرطوبة من تفاعلية البروم بشكل كبير؛ ولا يقاوم البروم الرطب إلا عدد قليل من الفلزات، من ضمنها التانتالوم والبلاتين.[29]

 
عينة آمنة من البروم لأغراض التدريس

وفقاً للاتجاهات الدورية فإن قيم الكهرسلبية للبروم هي واقعة أيضاً بين تلك التي لقيم الكلور واليود: (F: 3.98, Cl: 3.16, Br: 2.96, I: 2.66)؛ بالتالي من حيث النشاط الكيميائي هو أضعف من الكلور وأقوى من اليود. بشكل معاكس، فإن أيون البروميد هو مختزل أضعف من اليوديد، ولكنه أقوى من الكلوريد.[23] يقع نصف القطر الذري للبروم أيضاً بين قيم الكلور واليود، وهذا ينسحب أيضاً على قيمة طاقة التأين الأولى، والألفة الإلكترونية، وكذلك على حرارة التفكك لجزيء X2، ونصف القطر الأيوني، وعلى طول الرابطة X–X.[23] تميل طاقات الروابط لدى مركبات البروم لأن تكون أقل من نظيرتها لدى مركبات الكلور وأعلى من التي لدى مركبات اليود؛ كما تظهر حقيقة أن البروم مؤكسد أضعف من الكلور وأقوى من اليود من خلال قيم الكمون القياسي للزوج X2/X حيث أنها في الفلور F بمقدار +2.866 V وفي الكلور +1.395 V وفي البروم +1.087 V وفي اليود +0.615 V. تؤدي البرومة إلى حالات أكسدة أعلى من اليوددة، ولكنها أقل من أو مكافئة لحالات الأكسدة في الكلورة. يتفاعل البروم مع الهيدروجين، ولكن على العكس من الكلور عند درجات حرارة مرتفعة، ليشكل غاز بروميد الهيدروجين:

 

على العموم يميل البروم إلى التفاعل مع مركبات من النمط M–M أو M–H أو M–C ليشكل البروميد الموافق M–Br.[28]

المركبات الكيميائيةعدل

يشكل البروم العديد من المركبات الكيميائية بحالات أكسدة تتراوح بين -1 إلى +7؛ مع العلم أن حالة الأكسدة -1 هي الأكثر استقراراً وشيوعاً، ويشكلها على هيئة أنيون بروميد. أما حالات الأكسدة المرتفعة فيشكلها فقط في مركبات تكون حاوية على عناصر ذات كهرسلبية مرتفعة مثل الأكسجين أو الفلور أو الكلور، وفيها تكون حالات الأكسدة الفردية +1 و +3 و +5 و +7 أكثر استقراراً من الزوجية.

البروميدات

إن أبسط مركبات البروميدات هو مركب بروميد الهيدروجين HBr، والذي يحضر صناعياً من تفاعل الهيدروجين والبروم عند درجات حرارة مرتفعة بوجود حفاز من البلاتين؛ أما مخبرياً فيمكن الحصول عليه من اختزال البروم بالفوسفور الأحمر.[30] بروميد الهيدروجين هو غاز حمضي، يسهل عليه التخلي عن بروتون في الأوساط المائية مشكلاً بذلك حمض الهيدروبروميك، وهو حمض قوي [ملاحظة 8]، وهو يشكل العديد من الهيدرات HBr·nH2O، حيث تأخذ n القيم التالية 1 أو 2 أو 3 أو 4 أو 6.[31]

تعد البروميدات اللاعضوية من الناحية الكيميائية أملاحاً لحمض الهيدروبروميك، وهي متوفرة لأغلب العناصر في الجدول الدوري، والاستثناءات هي بسبب الخمول الكيميائي كما هو الحال في الغازات الخاملة، أو بسبب عدم الاستقرار كما في العناصر الثقيلة بعد البزموت، أو بسبب الارتباط مع عناصر مرتفعة الكهرسلبية مثل الأكسجين أو الفلور أو الكلور أو النتروجين. [ملاحظة 9][32] عادةً ما يستحصل على البروميدات من تفاعل الفلز الموافق مع حمض الهيدروبروميك، ثم بإجراء تجفيف عند درجات حرارة معتدلة، وبشكل مثالي بوجود غاز بروميد الهيدروجين اللامائي. أما إذا كان البروميد غير ثابتاً تجاه الحلمهة فتجرى البرومة عند درجات حرارة مرتفعة باستخدام البروم أو بروميد الهيدروجين أو بروميدات اللافلزات مثل ثلاثي بروميد البورون BBr3 أو رباعي بروميد الكربون CBr4، والتي تعد من العوامل المبرومة الجيدة؛ كما يمكن أيضاً الحصول على البروميدات الدنيا من اختزال البروميدات العليا باستخدام مختزل قوي مثل الألومنيوم.[32]

إن أغلب بروميدات فلزات العناصر قبل الانتقالية (المجموعات الأولى والثانية والثالثة بالإضافة إلى اللانثانيدات والأكتينيدات في حالات الأكسدة +2 و +3) هي مركبات أيونية؛ في حين أن بروميدات اللافلزات فتكون فيها الرابطة الكيميائية ذات سمة تساهمية، وكذلك هو الحال مع بروميدات الفلزات في حالات الأكسدة العليا. عادةً ما تكون البروميدات ذات انحلالية جيدة في الماء، ومن الاستثناءات كل من بروميد الفضة وبروميد الرصاص الثنائي.[32]


المخاطرعدل

البروم في حالته العنصرية يسبب تهيج، وفي حالته المركزة يسبب تكون بثور على الجلد وخاصة للغشاء المخاطي. كما أن التركيزات المنخفضة من بخار البروم (بداية من 10 جزء في المليون) يمكن أن يؤثر على التنفس، والتعرض لهذا البخار لفترة طويلة يسبب أضرار خطيرة بالجهاز التنفسي. وعلى هذا فيجب ارتداء قفازات الأمان, والتأكد من التهوية الجيدة عند التعامل مع البروم.

طالع أيضاًعدل

هوامشعدل

  1. ^ Carl Jacob Löwig
  2. ^ Antoine Jérôme Balard
  3. ^ يُسمَّى أيضاً «مرض البرومية» Bromism
  4. ^ Annales de Chimie et Physique
  5. ^ Brôme
  6. ^ M. Anglada
  7. ^ daguerreotype
  8. ^ pKa = −9
  9. ^ يسمى ثلاثي بروميد النتروجين بروميداً رغم أنه عملياً نتريد للبروم.

مراجععدل

  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ Löwig, Carl Jacob (1829). "Das Brom und seine chemischen Verhältnisse" [Bromine and its chemical relationships] (باللغة الألمانية). Heidelberg: Carl Winter. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); Cite journal requires |journal= (مساعدة)
  3. أ ب Vauquelin, L. N.; Thenard, L.J.; Gay-Lussac, J.L. (1826). "Rapport sur la Mémoire de M. Balard relatif à une nouvelle Substance" [Report on a memoir by Mr. Balard regarding a new substance]. Annales de Chimie et de Physique. (باللغة الفرنسية). 32: 382–384. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. أ ب Balard, Antoine (1826). "Memoir on a peculiar Substance contained in Sea Water". Annals of Philosophy. 28: 381–387 and 411–426. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  5. ^ Weeks, Mary Elvira (1932). "The discovery of the elements: XVII. The halogen family". Journal of Chemical Education. 9 (11): 1915. Bibcode:1932JChEd...9.1915W. doi:10.1021/ed009p1915. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ W. H. Brock: Justus von Liebig: eine Biografie des großen Wissenschaftlers und Europäers. Vieweg Verlag, Braunschweig 1999.
  7. ^ J. Liebig: Über Laurent's Theorie der organischen Verbindungen. 1838, S. 554.
  8. ^ Landolt, Hans Heinrich (1890). "Nekrolog: Carl Löwig". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 23 (3): 905–909. doi:10.1002/cber.18900230395. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. أ ب "bromine". etymonline.com. اطلع عليه بتاريخ 2021. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
  10. ^ Perseus Digital Library Project. "Charlton T. Lewis, Charles Short, A Latin Dictionary". Perseus Digital Library Project. اطلع عليه بتاريخ 2021. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
  11. أ ب Balard, A. J. (1826). "Mémoire sur une substance particulière contenue dans l'eau de la mer" [Memoir on a peculiar substance contained in sea water]. Annales de Chimie et de Physique. (باللغة الفرنسية). 32: 337–381. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. ^ A. J. Balard (1826) "Mémoire sur une substance particulière contenue dans l'eau de la mer" [Memoir on a peculiar substance contained in sea water], Annales de Chimie et de Physique, 2nd series, vol. 32, pp. 337–381 & "Rapport sur la Mémoire de M. Balard relatif à une nouvelle Substance" [Report on a memoir by Mr. Balard regarding a new substance], Annales de Chimie et de Physique, series 2, vol. 32, pp. 382–384..
  13. ^ Wisniak, Jaime (2004). "Antoine-Jerôme Balard. The discoverer of bromine" (PDF). Revista CENIC Ciencias Químicas. 35 (1): 35–40. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Greenwood & Earnshaw 1997، صفحات 790.
  15. ^ Barger, M. Susan; White, William Blaine (2000). "Technological Practice of Daguerreotypy". The Daguerreotype: Nineteenth-century Technology and Modern Science. JHU Press. صفحات 31–35. ISBN 978-0-8018-6458-2. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. ^ Shorter, Edward (1997). A History of Psychiatry: From the Era of the Asylum to the Age of Prozac. John Wiley and Sons. صفحة 200. ISBN 978-0-471-24531-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  17. ^ Corey J Hilmas, Jeffery K Smart, Benjamin A Hill (2008). "Chapter 2: History of Chemical Warfare (pdf)" (PDF). Medical Aspects of Chemical Warfare. Borden Institute. صفحات 12–14. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: يستخدم وسيط المؤلفون (link)
  18. ^ Greenwood & Earnshaw 1997، صفحات 795–796.
  19. أ ب "Bromine Statistics and Information" (PDF). USGS. اطلع عليه بتاريخ 2021. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); تحقق من التاريخ في: |تاريخ الوصول= (مساعدة)
  20. ^ Tallmadge, John A.; Butt, John B.; Solomon Herman J. (1964). "Minerals From Sea Salt". Ind. Eng. Chem. 56 (7): 44–65. doi:10.1021/ie50655a008. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  21. ^ Al-Weshah, Radwan A. (2008). "The water balance of the Dead Sea: an integrated approach". Hydrological Processes. 14 (1): 145–154. Bibcode:2000HyPr...14..145A. doi:10.1002/(SICI)1099-1085(200001)14:1<145::AID-HYP916>3.0.CO;2-N. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  22. ^ Greenwood & Earnshaw 1997، صفحات 798–799.
  23. أ ب ت ث ج ح خ د
  24. ^ Audi, Georges; Bersillon, Olivier; Blachot, Jean; Wapstra, Aaldert Hendrik (2003), "The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties", Nuclear Physics A, 729: 3–128, Bibcode:2003NuPhA.729....3A, doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); الوسيط |separator= تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: ref=harv (link)
  25. ^ Greenwood & Earnshaw 1997، صفحات 793–794.
  26. ^ Greenwood & Earnshaw 1997، صفحات 804–809.
  27. ^ Duan, Defang; et al. (2007-09-26). "Ab initio studies of solid bromine under high pressure". Physical Review B. 76 (10): 104113. Bibcode:2007PhRvB..76j4113D. doi:10.1103/PhysRevB.76.104113. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  28. أ ب اكتب عنوان المرجع بين علامتي الفتح <ref> والإغلاق </ref> للمرجع Greenwood804
  29. ^ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 440.
  30. ^
  31. ^
  32. أ ب ت

الوسم <ref> المُعرّف في <references> فيه خاصية group "" التي لا تظهر في النص السابق.
الوسم <ref> المُعرّف في <references> فيه خاصية group "" التي لا تظهر في النص السابق.
الوسم <ref> المُعرّف في <references> فيه خاصية group "" التي لا تظهر في النص السابق.

الوسم <ref> المُعرّف في <references> فيه خاصية group "" التي لا تظهر في النص السابق.

مصادرعدل

Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (الطبعة الثانية). Butterworth-Heinemann. ISBN 0-08-037941-9. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)