35 Br 臭素 79.904
ハロゲン pブロック 4周期 17族

臭素

Br · 元素 35 · ハロゲン

室温で液体である2つしかない元素の一つで、地獄のプールのようなにおいがする元素です。

20°Cでの状態 液体
原子量 79.904 u
電子配置[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

構造

臭素の原子

リング上の点の図ではありません — 占有されている各副殻の実際の確率密度|ψ|²をモンテカルロ法でサンプリングしたものです。ドラッグして回転できます。青と紫は波動関数の反対の符号を示しており、それによって結合が可能になります。

軌道雲

測定値

物性表

各バーは、その性質について臭素が118元素全体の中でどの位置にあるかを示しています。

物理的性質

密度 3.103 g/cm³ 24%
融点 265.8 K 12%
沸点 332 K 10%
比熱 0.474 J/g·K
熱伝導率 0.12 W/m·K 9%

原子

原子半径 120 pm 14%
共有結合半径 120 pm
ファンデルワールス半径 185 pm

電子

電気陰性度 2.96 95%
イオン化エネルギー 1139.5 kJ/mol 91%
電子親和力 324.2 kJ/mol 97%

存在

地殻中の存在度 2.4 mg/kg 59%

同一性

元素記号Br
原子番号35
原子量79.904 u
分類ハロゲン
ブロックp
結晶構造斜方晶系
酸化数-1, +1, +3, +5, +7
発見年1826
発見者Antoine Balard

出典:IUPAC 2021標準原子量・CRC化学・物理学ハンドブック・NIST。~が付いた値は測定値ではなく予測値です。

大きさ、実寸比

臭素の原子はどのくらいの大きさですか?

半径120 pmです。これは0.12 nmなので、約4.17百万個を横に並べると1ミリメートルになります。

熱範囲

固体、液体、気体—そしてそのとき

臭素は、266 Kから332 Kまでの66 Kの範囲で液体です。

位置

表での位置

臭素は周期4、族17に位置します。 族17のすべての元素は最外殻電子数が同じであるため、非常によく似た性質を示します。

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物語

臭素とは何か、そしてどのように発見されたか

臭素は、室温で液体である唯一の非金属であり、地球上で最も反応性の高い元素の一つです。刺激性があり、鼻を突く臭いを持つこの暗い赤褐色の液体は、興味深い一方で危険でもあります。名称は、悪臭を意味するギリシャ語の「bromos」に由来し、極めて低い濃度でも検知できる強烈で不快な臭いをよく表しています。 1826年、フランスの化学者Antoine-Jérôme Balardが地中海沿岸の海藻灰を研究している際に発見しました。当初、他の化学者たちはこれを塩素とヨウ素の化合物にすぎないと考え、退けました。Balardは新しい元素を発見したことを何度も証明しなければなりませんでした。興味深いことに、ドイツの化学者Carl Jacob Löwigもほぼ同じ時期に鉱泉から臭素を独自に単離していましたが、先に発表したのはBalardでした。 臭素を極めて特別なものにしているのは、その物理的な状態です。臭素は、室温で液体であるわずか2つの元素の一つです(もう一つは水銀です)。臭素は容易に蒸発して有毒な橙褐色の蒸気を生じます。この蒸気は空気より密度が大きいため、化学の授業で印象的な実演に使われます。反応性も非常に高く、有機物や金属を容易に侵し、水とも反応します。 臭素は、写真、医療、産業で重要な役割を果たしてきました。臭化銀は光にさらされると暗くなるため、写真フィルムに不可欠でした。臭化物化合物はかつて鎮静剤として広く使われていました(そのため、「taking a bromide」という表現は、退屈なことや気持ちを落ち着かせることを意味します)。現在、臭素化合物は重要な難燃剤として、家具から電子機器まで、さまざまなものを火災から守っています。 注目すべきことに、臭素は海水や塩湖に濃縮されており、死海には最も高い天然濃度の臭素が含まれています。イスラエルは死海から大量の臭素を抽出しており、この貴重な元素の主要な世界的生産国となっています。

臭素の発見

赤い蒸気の発見

Antoine-Jérôme Balardは、地中海沿岸の塩性湿地から得た海藻灰を研究していた1826年に臭素を発見しました。特徴的な赤褐色の蒸気と刺激性の強い臭いから、Balardはこの新しいハロゲン元素を同定し、悪臭を意味するギリシャ語の「bromos」にちなんで命名しました。

用途

臭素の用途

臭素:難燃剤

臭素は難燃剤として非常に高い効果を発揮し、電子機器、繊維、輸送機器での火災を防ぐことで数え切れないほどの命を救ってきました。また、その化学反応性により、写真から石油掘削まで幅広い用途が可能になります。

難燃技術

臭素系難燃剤は気相で燃焼の連鎖反応を中断し、他のハロゲン系より優れた防火性能を発揮します。電子機器への用途には、コンピューターの回路基板、テレビの筐体、自動車部品などがあり、消費者の保護と法規制への適合において火災安全性が重要です。

石油・ガス生産

掘削流体には臭素化合物が使われ、深部油井で密度を高め、地層圧力を制御します。臭化セシウムまたは臭化亜鉛を含む仕上げ流体は、従来の流体では対応できない高圧・高温環境で、安全な井戸の仕上げを可能にします。

水処理

臭素消毒は、塩素系よりpH安定性に優れ、プール、スパ、冷却塔で効果的な殺生物作用を発揮します。産業用水処理では、臭素系殺生物剤を使って循環水システム内の微生物の増殖を抑え、バイオフィルムの形成を防ぎます。

臭素:安全性と産業

  • 防火安全
    • 電子機器用難燃剤(コンピューター、テレビ)
    • 自動車内装用難燃剤
    • 繊維・室内装飾品の処理
    • 建築用断熱材の防火対策
  • 水処理
    • プール・スパの消毒
    • 冷却塔の殺生物剤システム
    • 産業用水処理
    • 自治体の水道消毒システム
  • 石油・ガス産業
    • 深井戸掘削流体
    • 井戸の仕上げ・改修流体
    • 地層損傷の防止
    • 圧力制御システム
  • 化学製造
    • 医薬品中間体の製造
    • 特殊化学品の合成
    • 農業用化学品の製造
    • 染料・顔料の製造

起源

自然界での存在

地殻に2.4 mg/kg存在し、59%の元素より存在度が高い

臭素:海の宝

臭素は蒸発と地質学的過程によって海水中に濃縮されます。死海には世界で最も高い濃度の臭素が含まれ、その濃度は4,000-5,000 ppmに達します。商業的な臭素抽出の大半は、固体鉱物資源ではなく、海水または地下かん水を利用しています。

かん水からの生産

海水処理では、塩素酸化に続く水蒸気蒸留によって臭素を回収します。一方、アーカンソー州とイスラエルの地下かん水井からは、濃縮された臭素資源が得られます。アーカンソー州のSmackover Formationには、臭素濃度が4,000 ppmを超えるかん水が含まれています。

取り扱い

安全性

臭素の安全性:強い腐食性

臭素の液体と蒸気は極めて腐食性が高く有毒であるため、取り扱いと保管には包括的な安全対策が必要です。重度の化学やけどや呼吸器障害を引き起こすおそれがあるため、緊急時対応手順が重要です。

ばく露限界

  • OSHA PEL:0.1 ppm(8時間TWA)
  • NIOSH REL:0.1 ppm(10時間TWA);0.3 ppm(15分間天井値)
  • 緊急ばく露:3 ppmで生命と健康に対して直ちに危険

安全対策

臭素を取り扱う際は、全面形面体呼吸用保護具、耐酸性衣類、緊急用シャワー・洗眼設備が必須です。蒸気検知システムと緊急換気により、作業区域での危険な蓄積を防ぎます。

簡単な回答

臭素:よくある質問

臭素とは何ですか?

臭素(記号Br)は周期表の元素35で、4周期、17族のハロゲンです。 室温で液体である2つしかない元素の一つで、地獄のプールのようなにおいがする元素です。 室温では液体です。

臭素の電子配置はどのようなものですか?

臭素の基底状態の電子配置は[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵で、2, 8, 18, 7という分布の電子殻が4個あります。 最外殻には7個の電子があり、これによって結合の性質が決まります。

臭素の融点と沸点は何ですか?

臭素の融点は265.8 K(-7.3 °C)、沸点は332 K(58.9 °C)です。 暖かい部屋や手のひらの上で融解します。

臭素の原子量は何ですか?

臭素の標準原子量は79.904 uです。これは天然に存在する同位体の加重平均であるため、整数になることはほとんどありません。

臭素の密度はどのくらいですか?

臭素の密度は3.103 g/cm³です。水は1.0 g/cm³なので、臭素の塊は約3.1倍重いです。

臭素の電気陰性度はどのくらいですか?

臭素のポーリング電気陰性度は2.96です。この尺度は、電子を最も引きつけにくいフランシウムの0.70から、最も引きつけやすいフッ素の3.98までです。 このように高い値は、結合するほとんどすべてのものから電子を引き寄せる傾向があることを意味します。

臭素を発見したのは誰で、いつですか?

臭素は1826年にAntoine Balardによって発見されました。 ギリシャ語のbromos、「悪臭」にちなんで名付けられました。

地球上で臭素はどのくらい一般的ですか?

地球の地殻における臭素の割合は約2.4 mg/kgで、珍しいものの希少ではありません。