35 Br 溴 79.904
卤素 p区 第4周期 第17族

溴

Br · 元素35 · 卤素

仅有的两种室温下呈液态的元素之一,也是那种闻起来像地狱游泳池的元素。

20°C时的状态 液态
原子量 79.904 u
电子排布[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵

结构

溴原子

这不是环上点阵图,而是对每个已占据亚层的实际概率密度|ψ|²进行蒙特卡洛采样。拖动即可旋转。蓝色和紫色表示波函数的相反符号,这正是成键成为可能的原因。

轨道云

测量值

属性表

每个条形图显示溴在全部118种元素中该属性所处的位置。

物理

密度 3.103 g/cm³ 24%
熔点 265.8 K 12%
沸点 332 K 10%
比热容 0.474 J/g·K
热导率 0.12 W/m·K 9%

原子

原子半径 120 pm 14%
共价半径 120 pm
范德华半径 185 pm

电子

电负性 2.96 95%
电离能 1139.5 kJ/mol 91%
电子亲和能 324.2 kJ/mol 97%

存在情况

地壳中的丰度 2.4 mg/kg 59%

身份

符号Br
原子序数35
原子量79.904 u
类别卤素
区p
晶体结构正交晶系
氧化态-1, +1, +3, +5, +7
发现1826
发现者Antoine Balard

来源:IUPAC 2021标准原子量、CRC《化学与物理手册》、NIST。标有~的数值为预测值,而非测量值。

尺寸,按比例显示

溴的原子有多大?

半径120 pm——即0.12 nm,因此大约4.17百万个这样的原子并排起来才有一毫米长。

温度范围

固态、液态、气态——以及转变时机

溴在66 K的范围内呈液态,温度从266 K到332 K。

所在位置

在表中的位置

溴位于第4周期、第17族。 第17族中的所有元素具有相同的最外层电子数,因此它们的性质非常相似。

其他卤素

所有卤素

背后的故事

溴是什么,以及我们如何发现它

溴是室温下唯一的液态非金属,也是地球上反应性最强的元素之一!这种深红棕色液体带有令人窒息且刺鼻的气味,既令人着迷又十分危险。其名称源自希腊语“bromos”,意为恶臭,这恰如其分地描述了它强烈而难闻的气味,即使在极低浓度下也能被察觉。 1826年,法国化学家Antoine-Jérôme Balard在研究地中海沿岸的海藻灰时发现了溴。起初,其他化学家认为它只是氯碘化合物,因此对这一发现不以为然。Balard不得不反复证明自己发现了一种新元素。有趣的是,德国化学家Carl Jacob Löwig大约在同一时期也从矿泉水中独立分离出了溴,但Balard率先发表了研究成果。 溴绝无仅有的特点在于它的物理状态——它是仅有的两种室温下呈液态的元素之一,另一种是汞。溴很容易蒸发,形成有毒的橙棕色蒸气,其密度比空气大,因此常在化学课上进行非常直观的演示。它的反应性极强,能迅速侵袭有机材料和金属,甚至会与水发生反应。 溴在摄影、医学和工业领域发挥过重要作用。溴化银是摄影胶片不可或缺的成分,因为它曝光后会变暗。溴化物曾广泛用作镇静剂,因此有“taking a bromide”这一说法,意指某种无聊或令人镇静的事物。如今,溴化合物是重要的阻燃剂,可保护从家具到电子设备的各种物品免受火灾危害。 还有一点十分惊人:溴富集于海水和盐湖中,其中死海含有最高的天然浓度。以色列从死海中提取大量溴,使其成为这种宝贵元素的全球主要生产国之一。

溴的发现

红色蒸气的发现

Antoine-Jérôme Balard于1826年在研究地中海盐沼的海藻灰时发现了溴。独特的红棕色蒸气和刺鼻气味使Balard确认了这种新的卤素元素;他以希腊语“bromos”(意为恶臭)为其命名。

用途

溴的用途

溴:阻燃剂

溴作为阻燃剂具有卓越的功效,通过预防电子设备、纺织品和交通工具发生火灾,挽救了无数生命;同时,它的化学反应性也使其能够广泛应用于摄影、石油钻井等领域。

阻燃技术

溴系阻燃剂可在气相中中断燃烧链式反应,与其他卤素体系相比,能够提供更优异的防火保护。电子设备应用包括计算机电路板、电视机外壳和汽车部件,在这些领域,防火安全对消费者保护和法规合规至关重要。

石油和天然气生产

钻井液使用溴化合物来提高密度并控制深层油井中的地层压力。含有溴化铯或溴化锌的完井液,可在高压高温环境下实现安全完井,而常规流体在这种环境中会失效。

水处理

溴消毒可在游泳池、温泉池和冷却塔中提供有效的杀生物作用,并且比氯体系具有更好的pH稳定性。工业水处理使用溴基杀生物剂控制循环系统中的微生物生长,并防止生物膜形成。

溴:安全与工业

  • 消防安全
    • 电子设备阻燃剂(计算机、电视机)
    • 汽车内饰阻燃剂
    • 纺织品和软垫处理
    • 建筑保温材料防火保护
  • 水处理
    • 游泳池和温泉池消毒
    • 冷却塔杀生物剂系统
    • 工业水处理
    • 市政供水消毒系统
  • 石油和天然气行业
    • 深井钻井液
    • 完井和修井液
    • 地层损害预防
    • 压力控制系统
  • 化学品制造
    • 药物中间体生产
    • 特种化学品合成
    • 农用化学品制造
    • 染料和颜料生产

来源

自然存在

地壳中含量为2.4 mg/kg · 比59%的元素更丰富

溴:海洋珍宝

溴通过蒸发和地质过程在海水中富集,死海中的溴浓度为世界最高,达到4,000-5,000 ppm。商业溴提取大多利用海水或地下卤水,而不是固体矿物来源。

卤水生产

海水处理通过氯氧化后再进行蒸汽蒸馏来回收溴,而阿肯色州和以色列的地下卤水井则提供了高浓度的溴来源。阿肯色州的Smackover组含有溴浓度超过4,000 ppm的卤水。

处理

安全

溴安全:高度腐蚀性

液态溴和溴蒸气具有极强的腐蚀性和毒性,处理和储存时必须采取全面的安全措施。由于溴可能造成严重化学灼伤和呼吸系统损伤,应急响应程序至关重要。

暴露限值

  • OSHA PEL:0.1 ppm(8小时TWA)
  • NIOSH REL:0.1 ppm(10小时TWA);0.3 ppm(15分钟上限)
  • 紧急暴露:达到3 ppm时会立即对生命和健康造成危险

安全措施

处理溴时,必须配备全面罩呼吸器、耐酸防护服以及应急淋浴和洗眼站。蒸气检测系统和应急通风系统可防止工作区域内出现危险积聚。

快速解答

溴:常见问题

溴是什么?

溴(符号Br)是元素周期表中的第35号元素,属于4周期17族的卤素。 仅有的两种室温下呈液态的元素之一,也是那种闻起来像地狱游泳池的元素。 在室温下为液态。

溴的电子排布是什么?

溴的基态电子排布为[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p⁵,共有4个已占据的电子层,电子分布为2, 8, 18, 7。 它的最外层有7个电子,这决定了它的成键行为。

溴的熔点和沸点是多少?

溴在265.8 K(-7.3 °C)熔化,在332 K(58.9 °C)沸腾。 它会在温暖的房间里或手掌中熔化。

溴的原子量是多少?

溴的标准原子量为79.904 u。这是其自然存在的同位素的加权平均值,因此通常不是整数。

溴的密度是多少?

溴的密度为3.103 g/cm³。水的密度为1.0 g/cm³,因此溴块约重3.1倍。

溴的电负性是多少?

溴的鲍林电负性为2.96。该标度范围为0.70(钫,吸引电子能力最弱)至3.98(氟,吸引电子能力最强)。 如此高的数值意味着,它倾向于从几乎所有与之成键的物质中吸引电子。

谁发现了溴,是在什么时候?

溴由Antoine Balard于1826年发现。 它以希腊语 bromos,“恶臭”命名。

溴在地球上有多常见?

溴约占地壳的2.4 mg/kg——不常见,但并不稀有。