溴 (Br)

發現史

發現: 1825 · Carl Jacob Löwig

溴由兩個科學家卡爾·羅威和安東尼·巴拉爾分別在1825年與1826年獨立發現。1826年，剛剛取得藥劑師學位的年輕化學實驗室助理巴拉爾在蒙彼利埃的鹽沼中的海苔的灰燼中發現了一種棕黃色的液體，這種液體後來得以證明是溴的化合物。那些海苔是用來製備碘的，但其中也含有溴。巴拉爾從有著飽和氯的海苔灰溶液中分離出溴。他發現產物的性質介於氯與碘之間，因此他試著證明該化合物是一氯化碘（ICl），但在失敗後他確信他發現了一個新元素，並把它稱之為rutile（意為紅色），而他的導師約瑟夫·安哥拉達則建議稱之為muride，源自拉丁文字muria，意思是鹵水。卡爾·賈古柏·羅威在1825年從巴特克羅伊茨納赫村裡的水泉中分離出了溴。羅威用了一個有飽和氯的礦物鹽溶液，並用二乙醚提取出了溴。在醚蒸發後，留下了一些棕色的液體。他用此液體作為他工作的樣本申請了一個在利奧波德·格梅林實驗室的職位。由於發現的公開因一些原因被延遲了，所以巴拉爾率先發表了他的結果。在法國科學家路易斯·尼可拉斯·瓦奎寧和路易斯·賈奎斯·瑟納德與約瑟夫·路易·蓋-呂薩克證實了年輕藥劑師巴拉爾的實驗之後，結論出現在法國科學院的一場演講上，並獲發表在化學紀實上。在他發表的論文中，巴拉爾說他基於安格拉達的建議把新元素的名字從muride改成brôme。其他的說法則認為法國的化學與物理學家蓋-呂薩克基於它蒸氣的獨特氣味建議了這個名稱。溴直到1860年才得以大量製造。在少數的藥學應用之外，溴的第一個商業應用是用於銀版攝影法。在1840年，發現到用溴製造銀版攝影法用的光敏的鹵化銀在許多地方勝過之前所使用的碘蒸氣。溴化鉀與溴化鈉在19世紀末期到二十世紀初期用作抗癲癇藥與鎮靜劑，直到他們漸漸地由水合氯醛與巴比妥類藥物所取代。

用途與應用

許多種的有機溴化物在工業上有其應用，其中一部份是由溴製備而來，另一部份則是由溴化氫製備而來。而溴化氫則是以在溴中燃燒氫來取得。加成反應是製備1,2-二溴乙烷的過程，而1,2-二溴乙烷是有機溴化物中製造量最多的。2C 4H + 2Br ⟶ CH 2 BrCH 2 Br C2H4 + Br2 -> CH2BrCH2Br含溴阻燃劑的重要性與日俱增，當燃燒發生時，阻燃劑會生成氫溴酸，它會干擾在火焰當中所進行的氧化連鎖反應。高活性的氫、氧與氫氧根自由基會與溴化氫反應成活性沒那麼強的溴自由基。含溴的化合物可以藉由在聚合過程中加入一些受到溴化的單體或在聚合後加入含溴化合物的方法加入聚合物中。添加四溴雙酚A可以製造聚酯與環氧樹脂，用於印刷電路板（PCB）的環氧樹脂通常都是由阻燃劑製成的，並且在產品縮寫中以FR來表示。（如FR-4與FR-2）溴乙烯可以用來製造聚乙烯、聚氯乙烯與聚丙烯。十溴二苯醚可以添加在已完成的聚合物中。1,2-二溴乙烷是添加在含鉛汽油中的一種汽油添加劑，它藉由產生揮發性的溴化鉛來移除引擎中的鉛，此類用法在美國佔了1966年全部溴用量的77%，但這種用途在1970年代因為會污染環境而被禁止了。此化合物也曾當作殺蟲用的燻劑，但此種應用也一樣的被禁止了。溴甲烷曾廣泛用做煙薰土地用的農藥，蒙特婁公約決定到2005年逐漸淘汰這種會破壞臭氧層的化合物。在1991年，估計有35,000公噸的此化合物用來對付線蟲動物、真菌、雜草還有一些土壤的問題。鈣、鈉與鋅的溴化物在溴的市場中佔有一席之地，這些鹽類在水裡產生稠密的化合物，可以用來做鑽井液，有時也稱做clear brine fluids。溴也可以用來生產溴化植物油，溴化植物油在許多橘子口味的軟性飲料中當作乳劑。於1940年代發現此化合物後，它廣泛地得以使用，直到在1970年代中期，英國與美國限制了它的使用並且研發出了替代用的乳劑。但在1997年美國的軟性飲料仍然可以含有含溴植物油。某些染料、農業化學藥品與藥品是有機溴化合物。1-溴-3-氯丙烷、1-溴乙基苯與1-溴化烷是利用烯類與溴化氫的反馬氏規則加成來製備的。溴化乙錠在凝膠電泳中當作

同位素

溴有兩個穩定的同位素：79Br及81Br。自然界中只有這兩種同位素，79Br佔51%，81Br佔49%。兩者皆有3/2-核子自旋，可用於核磁共振，其中81Br較常用。它們近似一比一的分布對用質譜儀分辨含有溴的化合物十分有幫助。其它至少已發現23種放射性同位素存在，不少是核分裂的產物，多因半衰期太短而無法存在於自然界。有幾種來自於核分裂產物的大原子量溴同位素會產生延遲性的中子衰變。所有的放射性溴同位素的半衰期相對來講是比較短的，半衰期最長的是一個中子數不足的同位素。其中，最重要的是80Br（t1/2=17.7分鐘）、80mBr（t1/2=4.421小時）和82Br（t1/2=35.28小時），皆為天然溴元素中子活化產生。最穩定的溴放射性同位素是77Br（t1/2=57.04小時）。比79Br輕的同位素最主要的衰變模式是藉由電子捕獲衰變為硒的同位素；比81Br重的同位素藉由β衰變成氪的同位素；80Br可能藉由前述兩方法衰變成穩定80Se或80Kr。