مقدمة
البروم هو عنصر كيميائي له الرمز Br والعدد الذري 35. وهو سائل متطاير أحمر بني في درجة حرارة الغرفة. يقع البروم في المجموعة 17 (الهالوجينات) من الجدول الدوري، وبالتالي فهو مشابه كيميائياً للفلور والكلور واليود. اكتشف البروم بشكل مستقل كل من كارل جاكوب لويج وأنطوان جيروم بالارد في عام 1825 وعام 1826 على التوالي.
الخصائص الفيزيائية والكيميائية
الخصائص الفيزيائية:
- الحالة: سائل في درجة حرارة الغرفة.
- اللون: أحمر بني.
- الرائحة: خانقة ومهيجة.
- نقطة الانصهار: -7.2 درجة مئوية.
- نقطة الغليان: 58.8 درجة مئوية.
- الكثافة: 3.12 جم/سم³.
- الذوبانية: قابل للذوبان في الماء (بشكل طفيف) وفي المذيبات العضوية مثل الإيثانول وثاني كبريتيد الكربون.
الخصائص الكيميائية:
- النشاط الكيميائي: البروم عنصر نشط كيميائياً، ولكنه أقل نشاطاً من الفلور والكلور وأكثر نشاطاً من اليود.
- التفاعلات: يتفاعل البروم مباشرة مع معظم العناصر، وخاصة المعادن، لتكوين بروميدات.
- الأكسدة: عامل مؤكسد قوي.
- التآكل: مادة أكالة تسبب حروقاً شديدة للجلد والأغشية المخاطية.
التواجد والإنتاج
البروم ليس عنصراً وفيراً في قشرة الأرض، حيث يشكل حوالي 2.5 جزء في المليون. يوجد بشكل رئيسي في مياه البحر والينابيع المالحة والترسبات الملحية. تشمل الدول المنتجة الرئيسية للبروم الولايات المتحدة وإسرائيل والصين.
إنتاج البروم: يتم إنتاج البروم صناعياً عن طريق أكسدة بروميد الهيدروجين أو بروميد الصوديوم بالكلور. تتضمن العملية عادةً تمرير غاز الكلور عبر محلول يحتوي على أيونات البروميد. يتفاعل الكلور مع البروميد لإطلاق البروم، الذي يتم بعد ذلك تبخيره وتقطيره.
2Br⁻(aq) + Cl₂(g) → Br₂(l) + 2Cl⁻(aq)
يمكن أيضاً استخراج البروم من مياه البحر، على الرغم من أن هذه العملية أكثر تكلفة. يتم تركيز البروميد في مياه البحر أولاً عن طريق التبخير أو طرق أخرى، ثم تتم أكسدته بالكلور.
استخدامات البروم
للبروم مجموعة واسعة من الاستخدامات في مختلف الصناعات:
- مثبطات اللهب: يستخدم البروم على نطاق واسع في إنتاج مثبطات اللهب، والتي تضاف إلى المواد البلاستيكية والمنسوجات والإلكترونيات لتقليل قابليتها للاشتعال.
- المبيدات الحشرية: يستخدم بروميد الميثيل كمبيد حشري واسع النطاق لتبخير التربة والمحاصيل. ومع ذلك، فإن استخدامه آخذ في الانخفاض بسبب تأثيره الضار على طبقة الأوزون.
- المستحضرات الصيدلانية: يستخدم البروم في تصنيع العديد من الأدوية، بما في ذلك المهدئات ومضادات الاختلاج ومضادات الهيستامين.
- المواد الكيميائية الوسيطة: يستخدم البروم ككاشف وسيط في تخليق العديد من المركبات العضوية، بما في ذلك الأصباغ والمبيدات الحشرية والمواد الكيميائية الأخرى.
- سوائل الحفر: تستخدم بروميدات الكالسيوم والصوديوم والزنك في سوائل الحفر المستخدمة في استكشاف النفط والغاز. تساعد هذه السوائل على تزييت لقمة الحفر ومنع انهيار البئر.
- معالجة المياه: يمكن استخدام البروم كمطهر في حمامات السباحة وأحواض المياه الساخنة وأنظمة تبريد المياه. إنه أكثر فعالية من الكلور في بعض الحالات، خاصة في درجات الحموضة العالية.
- التصوير الفوتوغرافي: يستخدم بروميد الفضة في الأفلام الفوتوغرافية الحساسة للضوء.
المركبات الهامة للبروم
يشكل البروم عدداً كبيراً من المركبات مع عناصر أخرى. بعض المركبات الهامة تشمل:
- بروميد الهيدروجين (HBr): غاز عديم اللون يستخدم في تصنيع البروميدات الأخرى وفي التفاعلات الكيميائية العضوية.
- بروميد الصوديوم (NaBr): مادة صلبة بيضاء تستخدم كمهدئ ومضاد للاختلاج وفي التصوير الفوتوغرافي.
- بروميد البوتاسيوم (KBr): مشابه لبروميد الصوديوم في الاستخدامات.
- بروميد الفضة (AgBr): مادة صلبة صفراء شاحبة تستخدم في الأفلام الفوتوغرافية.
- برومات الصوديوم (NaBrO₃): عامل مؤكسد قوي يستخدم في مواد التبييض ومعالجة المياه.
الآثار الصحية والسلامة
البروم مادة سامة ومهيجة. يمكن أن يسبب التعرض للبروم السائل أو بخاره حروقاً شديدة للجلد والعينين والجهاز التنفسي. استنشاق تركيزات عالية من بخار البروم يمكن أن يؤدي إلى الوذمة الرئوية والموت.
احتياطات السلامة: يجب التعامل مع البروم بحذر شديد. يجب ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة، مثل القفازات والنظارات الواقية وجهاز التنفس، عند التعامل مع البروم. يجب إجراء العمليات التي تنطوي على البروم في منطقة جيدة التهوية أو تحت غطاء شفاط. في حالة التعرض للبروم، يجب طلب العناية الطبية الفورية.
الآثار البيئية: يمكن أن يكون للبروم والمركبات المحتوية على البروم آثار ضارة على البيئة. يمكن أن تتراكم مثبطات اللهب المحتوية على البروم في البيئة والكائنات الحية، مما قد يؤدي إلى مشاكل صحية. بروميد الميثيل هو مادة مستنفدة للأوزون ويجري التخلص التدريجي منها بموجب بروتوكول مونتريال.
البروم في علم الأحياء
على الرغم من أن البروم ليس عنصراً غذائياً أساسياً للبشر، إلا أنه يلعب دوراً في بعض العمليات البيولوجية. يوجد البروم بتركيزات منخفضة في أنسجة الثدييات. تستخدم بعض الكائنات البحرية البروم لتكوين مركبات عضوية مثل مركبات بروميد الميثيل، والتي يعتقد أنها تلعب دوراً في دفاعها ضد الحيوانات المفترسة.
الكشف عن البروم
يمكن الكشف عن البروم عن طريق عدد من الطرق. يمكن الكشف عن أيونات البروميد في المحلول عن طريق إضافة نترات الفضة، مما ينتج عنه راسب أصفر شاحب من بروميد الفضة. يمكن أيضاً الكشف عن البروم باستخدام طرق طيفية، مثل مطيافية الامتصاص الذري.
خاتمة
البروم هو عنصر كيميائي مهم له مجموعة واسعة من الاستخدامات في الصناعة والزراعة والطب. ومع ذلك، فهو أيضاً مادة سامة ومهيجة يجب التعامل معها بحذر. يجب اتخاذ تدابير مناسبة لحماية الصحة البشرية والبيئة من الآثار الضارة للبروم ومركباته.