Βρώμιο

Το βρώμιο (από την ελληνική λέξη βρῶμος, που σημαίνει «δυσωδία») είναι το χημικό στοιχείο με το χημικό σύμβολο Br και ατομικό αριθμό 35. Το ατομικό βάρος του είναι 79,904. Έχει θερμοκρασία τήξης -7,2°C και θερμοκρασία βρασμού 58,78 °C. Ανήκει στην ομάδα 17 (πρώην VIIA) του περιοδικού πίνακα των χημικών στοιχείων, δηλαδή είναι ένα αλογόνο. Το βρώμιο απομονώθηκε (για πρώτη καταγραμμένη φορά) ανεξάρτητα από δυο χημικούς, τον Καρλ Γιάκομπ Λέβιχ (Carl Jacob Löwig) και Αντουάν Ζερόμ Μπαλάρ κατά τη χρονική περίοδο 1825-1826. Το χημικά καθαρό (στοιχειακό) βρώμιο, στις «συνηθισμένες συνθήκες», δηλαδή σε θερμοκρασία 25 °C και υπό πίεση 1 atm, είναι ένα καστανέρυθρο υγρό, διαβρωτικό και τοξικό, με ιδιότητες ενδιάμεσα σε εκείνες του χλωρίου και του ιωδίου. Ελεύθερο (στοιχειακό) βρώμιο δεν έχει εντοπιστεί στη φύση. Υπάρχει, όμως σε μορφή άχρωμων υδατοδιαλυτών κρυσταλλικών ορυκτών αλογονούχων αλάτων, ανάλογο με το μαγειρικό αλάτι. Το βρώμιο είναι σπανιότερο από περίπου τα 3/4 των υπόλοιπων χημικών στοιχείων στο φλοιό της Γης. Η υψηλή υδατοδιαλυτότητα των ανιόντων βρωμίου (Br-) έχει προκαλέσει τη συσσώρευσή του στους ωκεανούς, και εμπορικά το στοιχείο εξορύσσεται από αλυκή, κυρίως από τις ΗΠΑ, το Ισραήλ και την Κίνα. Περίπου 560.000 τόννοι βρωμίου παράχθηκαν το 2007, μια ποσότητα παρόμοια με αυτή του πολύ πιο άφθονου μαγνησίου. Σε υψηλές θερμοκρασίες, οι οργανοβρωμιούχες ενώσεις γρήγορα απελευθερὠνουν ελεύθερα άτομα βρωμίου, μια διεργασία που έχει ως αποτέλεσμα το σταμάτημα των αλυσιδωτών αντιδράσεων ελευθέρων ριζών. Αυτό το φαινόμενο είναι χρήσιμο στην πυρόσβεση. Πάνω από το μισό του βρωμίου που παράγεται βιομηχανικά παγκοσμίως χρησιμοποιείται σε αυτήν τη χρήση. Ατυχώς, όμως, το ίδιο φαινόμενο κάνει το ηλιακό φως να απελευθερώνει ελεύθερα άτομα βρωμίου από οργανοβρωμιούχες ενώσεις στην ατμόσφαιρα, με ανεπιθύμητες βλαβερές συνέπειες για το στρατοσφαιρικό στρώμα όζοντος. Ως αποτέλεσμα του κινδύνου που αποτελούν για το στρώμα του όζοντος, πολλές οργανοβρωμιούχες ενώσεις, όπως το βρωμομεθάνιο, που παλαιότερα είχαν μεγάλη χρήση ως εντομοκτόνα, έχουν απαγορευθεί. Οι βρωμιούχες ενώσεις ακόμη χρησιμοποιούνται για σκοπούς όπως υγρά γεώτρησης, φωτογραφικά φιλμ και ως πρόδρομες ουσίες για την παραγωγή οργανικών χημικών. Το βρώμιο θεωρούνταν επί μακρόν ότι δεν είχε καθόλου ζωτική λειτουργία για τα θηλαστικά, αλλά πρόσφατη έρευνα προτείνει ότι βρώμιο είναι απαραίτητο για την ανάπτυξη των ιστών. Επιπρόσθετα, το βρώμιο προτιμάται, έναντι του χλωρίου, από ένα αντιπαρασιτικό ένζυμο του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος. Οργανοβρωμιούχες ενώσεις χρειάζονται και παράγονται ενζυματικά από βρωμιούχα ιόντα σε κάποιες «κατώτερες» μορφές ζωής στη θάλασσα, ειδικότερα άλγη, και γι' αυτό η στάχτη από φύκια ήταν μια πηγή ανακάλυψης βρωμίου. Στη φαρμακολογία, το απλό ανιόν βρωμίου (Br-) έχει επιπτώσεις στο κεντρικό νευρικό σύστημα, και τα βρωμιούχα άλατα ήταν κάποτε σημαντικό ιατρικό ηρεμιστικό, πριν αντικατασταθεί από ανάλογα φάρμακα πιο βραχύβιας δράσης. Χρησιμοποιείται, όμως, ακόμη ως αντιεπιληπτικό.

 Το βρώμιο, στη διατομική στοιχειακή του μορφή (Br2), δεν έχει βρεθεί στη φύση. Αντί αυτού, το βρώμιο έχει βρεθεί στη μορφή βρωμιούχων αλάτων, σε ποσότητες διασποράς, σε πετρώματα του φλοιού της Γης. Στο θαλάσσιο νερό, τα βρωμιούχα άλατα έχουν μέση συγκέντρωση περίπου 65 ppm, που είναι μικρότερη από την αντίστοιχη των χλωριούχων αλάτων. Το βρώμιο, μπορεί να ληφθεί οικονομικά από πηγάδια άλμης πλούσιας σε βρώμιο και από αλυκές στη Νεκρή Θάλασσα (με συγκέντρωση ως και 50.000 ppm). Η συνολική μέση συγκέντρωση του βρωμίου στο φλοιό της Γης είναι περίπου 400 ppb. Το βρώμιο είναι το 62ο στοιχείο σε αφθονία. Η συγκέντρωση βρωμίου στα εδάφη κυμαίνεται μεταξύ 5 και 40 ppm, αλλά κάποια ηφαιστειακά εδάφη μπορεί να περιέχουν ως και 500 ppm βρώμιο. Η μέση συγκέντρωση του βρωμίου στην ατμόσφαιρα είναι εξαιρετικά χαμηλή, της τάξης των λίγων ppt. Μεγάλος αριθμός οργανοβρωμιούχων ενώσεων, αλλά σε μικρές ποσότητες η καθεμιά, έχουν βρεθεί στη φύση. Τα κοιτάσματα της Κίνας σε βρώμιο βρίσκονται στην επαρχία Σανντόνγκ, ενώ αυτά του Ισραήλ στη Νεκρή Θάλασσα. Το μεγαλύτερο κοίτασμα βρωμίου στις ΗΠΑ βρίσκεται στην Περιοχή Κολούμπια (Columbia County) και στην Περιοχή Γιούνιον (Union County) του Αρκάνσας. Στη φύση υπάρχουν δύο σταθερά ισότοπα του βρωμίου, το 79Br (50,54%) και το 81Br(49.46%). Είναι καστανοκόκκινο υγρό με δυνατή, δυσάρεστη οσμή. Το πιο ενδιαφέρον τεχνητό ραδιενεργό ισότοπο του Βρωμίου είναι το 80Br. Ο Ι. Β. Κουρτσάτοφ (J. V. Kurshatov) ανακάλυψε και μελέτησε το φαινόμενο της ισομέρειας του ατομικού πυρήνα του 80Br. Λόγω της μεγάλης του δραστικότητας, το βρώμιο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση, αλλά ενωμένο με μέταλλα σε μορφή αλάτων. Μπορούμε να πάρουμε το βρώμιο από τα βρωμιούχα κάνοντας αυτό: ρίχνουμε χλώριο στα βρωμιούχα και το χλώριο παίρνει τη θέση του βρωμίου σχηματίζοντας χλωριούχα. Το βρώμιο διαφεύγει σε μορφή ατμών που μπορούμε να συλλέξουμε. Το βρώμιο είναι υγρό σε θερμοκρασία δωματίου. Όταν στερεοποιείται, σχηματίζει καστανοκόκκινους κρυστάλλους με ελαφριά μεταλλική λάμψη.Όταν βράζει, δίνει καστανοκίτρινους ατμούς. Το υγρό βρώμιο έχει πυκνότητα 3,1 gr/cm3 στους 20 oC. Η διαλυτότητά του στο νερό είναι μικρή, αλλά μεγαλύτερη από εκείνη των άλλων αλογόνων (3,58 gr βρωμίου σε 100 gr νερού στους 100 οC). Όταν το υδατικό διάλυμα βρωμίου ψυχθεί κάτω από τους 5,84οC εμφανίζονται κόκκινοι κρύσταλλοι Br2.8H2O. Το βρώμιο διαλύεται εύκολα σε πολλούς οργανικούς διαλύτες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται για την παραλαβή του βρωμίου από υδατικά διαλύματα. Ως στερεό, υγρό και αέριο το βρώμιο αποτελείται από διατομικά μόρια. Πάνω από τους 800οC το μόριο του βρώμιου διασπάται σε άτομα. Τέτοια διάσπαση παρατηρείται και υπό την επίδραση φωτός. Η ηλεκτρονική δομή της εξώτατης στοιβάδας του ατόμου του βρωμίου είναι 4S24P5. Το σθένος του βρωμίου στις ενώσεις του μεταβάλλεται και ο βαθμός oξείδωσης είναι -1 στα βρωμίδια, όπως το KBr, +1 τα υποβρωμιώδη, NaBrO(Βρωμίνη), +3 στα βρωμιώδη, NaBrO2, +5 στα βρωμικά, NaBrO3 και +7 στα υπερβρωμικά NaBrO4. Το βρώμιο βρίσκεται πάντοτε στους ζωικούς και τους φυτικούς ιστούς. Τα φυτά επιφανείας περιέχουν κατά μέσο όρο 7x10-4% και τα ζώα περίπου 1x10-4% βρώμιο. Το βρώμιο βρίσκεται σε διάφορες σωματικές εκκρίσεις όπως τα δάκρυα, το σάλιο, ο ιδρώτας, το γάλα και η χολή. Το αίμα υγιούς ανθρώπου περιέχει από 0,11 έως 2,00 mq%. Η εκλεκτική απορρόφηση βρωμίου από το θυροειδή αδένα, τα νεφρά και την υπόφυση, διαπιστώθηκε με τη βοήθεια ραδιενεργού βρωμίου (82Br). Το βρώμιο επαυξάνει τις κατασταλτικές διεργασίες του εγκεφάλου και έτσι δρα θεραπευτικά με το να επαναφέρει στην ισορροπία το νευρικό σύστημα. Ταυτόχρονα, η απορρόφηση του από το θυροειδή αδένα και ο συναγωνισμός του με το ιώδιο, έχει επίδραση στη δραστηριότητα του αδένα και κατά συνέπεια στο μεταβολισμό.