Υδροβρώμιο

Ιστορία ανακάλυψης

Η πρώτη μελέτη και παραγωγή υδροβρωμίου έχει πιστωθεί στο γάλλο χημικό Αντουάν Ζερόμ Μπαλάρ (Antoine-Jérôme Balard), κατά τη διάρκεια της ανακάλυψης ύπαρξης βρωμίου στα (διαλυμένα) άλατα στα έλη κοντά στο Μονπελιέ.

Φυσική παρουσία

Το υδροβρώμιο δε βρίσκεται ελεύθερο στη φύση. Αναφέρθηκαν μόνο εμφανίσεις των αλάτων του, όπως ο βρωμιοκαρναλλίτης (KBr·MgBr₂·6H₂O).

Βιομηχανική

To υδροβρώμιο (μαζί με το υδροβρωμικό οξύ) παράγεται σε πολύ μικρότερη κλίμακα από ότι το συγγενικό υδροχλώριο. Στην πρωτογενή βιομηχανική παραγωγή, το υδρογόνο και το βρώμιο συνδυάζονται σε θερμοκρασίες 200 °C - 400 °C. Η αντίδραση, καταλύεται συνήθως από επιπλατινωμένο αμίαντο και πραγματοποιείται μέσα σε σωλήνες από χαλαζία:

Εργαστηριακές

Το υδροβρώμιο μπορεί να παραχθεί σύμφωνα με τις γενικές μεθόδους παρασκευής των υδραλογόνων με μια ποικιλία μεθόδων: 

1. Μπορεί να παραχθεί εργαστηριακά με συναπόσταξη διαλύματος βρωμιούχου νατρίου (NaBr) ή βρωμιούχου καλίου (KBr) με φωσφορικό οξύ (H₃PO₄) ή με αραιό θειικό οξύ (H₂SO₄):
Αποφεύγεται η χρήση πυκνού θειικού οξέος, γιατί είναι αναποτελεσματική, επειδή η περίσσεια πυκνού θειικού οξέος οξεδώνει το παραγώμενο HBr σε στοιχειακό βρώμιο:
2. Μπορεί να παραχθεί με ολική σύνθεση, δηλαδή από τα χημικά στοιχεία από τα οποία αποτελείται, στους 150°C, παρουσία καταλύτη λευκόχρυσου:
3.  Άνυδρο υδροβρώμιο μπορεί επίσης να παραχθεί, σε μικρή κλίμακα, με θερμόλυση βρωμιούχου τριφαινυλοφωσφώνιου σε ξυλόλιο με αναρροή:
4. Το υδροβρωμικό οξύ μπορεί να παραχθεί, επίσης, και με αρκετές άλλες μεθόδους, που συμπεριλαμβάνουν την αντίδραση στοιχειακού βρωμίου με στοιχειακό φωσφόρο και νερό ή με στοιχειακό θείο και νερό:
5. Εναλλακτκά, το υδροβρωμικό οξύ μπορεί να παραχθεί με (τετρα)βρωμίωση της τετραλίνης (1,2,3,4-τετραϋδροναφθαλίνιου). Η απόδοση είναι περίπου 94%:
6. Επίσης, στοιχειακό βρώμιο μπορεί να αναχθεί με φωσφορώδες οξύ:
7. Με αντικατάσταση του θείου (S) στο υδρόθειο (H₂S) από βρώμιο:
8. Με υδρόλυση του τριβρωμιούχου ή πενταβρωμιούχου φωσφόρου:
Το υδροβρώμιο που παράγεται με τις παραπάνω μεθόδους μπορεί να προσμειχθεί με στοιχειακό βρώμιο, που μπορεί να αφαιρεθεί με διέλευση του παραγώμενου αερίου μέσω ενός διαλύματος φαινόλης σε τετραχλωράνθρακα (ή σε άλλο κατάλληλο διαλύτη), σε θερμοκρασία δωματίου. Οι τυχούσες προσμείξεις στοιχειακού βρωμίου μετατρέπουν τη φαινόλη σε 2,4,6-τριβρωμοφαινόλη, συμπαράγοντας μάλιστα και επιπλέον υδροβρώμιο.  Εναλλακτικά, το παραγώμενο αέριο υδροβρώμιο μπορεί να διέλθει μέσω χάλκινου σπιράλ, σε υψηλή θερμοκρασία.

Γενική περιγραφή και χαρακτηριστικά.

Στη θερμοκρασία δωματίου, δηλαδή σε θερμοκρασία 20 °C και υπό πίεση 1 atm, το υδροβρώμιο είναι ένα μη εύφλεκτο αέριο με μια έντονη ερεθιστική οσμή, που θολώνει σε ατμόσφαιρα με υγρασία, εξαιτίας του σχηματισμού σταγονιδίων υδροβρωμικού οξέος. Το υδροβρώμιο είναι πολύ διαλυτό στο νερό, σχηματίζοντας υδροβρωμικό οξύ, που είναι «κορεσμένο» σε περιεκτικότητα 68,85% κατά βάρος, σε θερμοκρασία δωματίου. Τα υδατικά διαλύματα υδροβρωμίου με περιεκτικοτητα 47,6% κατά βάρος σχηματίζουν ένα μείγμα σταθερού σημείου ζέσεως (αντίστροφο αζεοτροπικό μείγμα), που βράζει στους 124,3 °C. Βράζοντας λιγότερο πυκνά διαλύματα απελευθερώνεται νερό μέχρι η περιεκτικότητα υδροβρωμίου να φθάσει στο μείγμα σταθερού σημείου ζέσεως.
Το υδατικό διάλυμα, υδροβρωμικό οξύ, όταν εκτίθεται στο φως οξειδώνεται και χρωματίζεται κίτρινο λόγω σχηματισμού στοιχειακού βρωμίου.

Οξεοβασικές και μεταθετικές αντιδράσεις

1. Σαν οξύ αντιδρά με βάσεις και βασικά οξείδια και σχηματίζει βρωμιούχα άλατα :
2. Αντιδρά με άλατα που προέρχονται από ασθενέστερα οξέα και με άλατα που σχηματίζουν δυσδιάλυτα βρωμιούχα άλατα :

Αντιδράσεις οξειδοαναγωγής

Το υδροβρώμιο συμπεριφέρεται ως αναγωγικό γιατί το ανιόν Br– έχει μικρό αριθμό οξείδωσης, -1. Επομένως αυτός μπορεί μόνο να αυξηθεί (φαινόμενο οξείδωσης). Πράγματι το HBr μετατρέπεται σε Br₂ όπου το Br έχει αριθμό οξείδωσης 0. 
Αντιδρά με μέταλλα, που βρίσκονται πάνω από το υδρογόνο στην ηλεκτροχημική σειρά των μετάλλων, οπότε εκλύεται Η₂ και σχηματίζεται το βρωμιούχο άλας με το μικρότερο αριθμό οξείδωσης του μετάλλου :
Το φθόριο αντικαθιστά το βρώμιο :
Οξειδώνεται από οξειδωτικά όπως το υπερμαγγανικό κάλιο, το διχρωμικό κάλιο, το οξείδιο του μαγγανίου, το χρωμικό κάλιο :
Με άλατα όπως το νιτρικό νάτριο (NaNO₃), το χλωρικό κάλιο (KClO₃) και η χλωράσβεστος  (CaOCl₂) έχουμε:
Με το υπεροξείδιο του υδρογόνου (H₂O₂), του νατρίου (Na₂O₂) και το θειικό οξύ (H₂SO₄) έχουμε:
Με το Ο₂ και το όζον έχουμε:
Επίσης και από το επιτεταρτοξείδιο του μολύβδου (Pb₃O₄ ή PbO₂·2PbO) :

Αντιδράσεις προσθήκης

1. Η προσθήκη του υδροβρωμίου στο διπλό δεσμό άνθρακα-άνθρακα καθορίζεται από τον κανόνα του Μαρκόβνικοβ (Markovnikov) ή αντι-Μαρκόβνικοβ, παρουσία υπεριώδους φωτός ή υπεροξειδίων. Π.χ.:
2. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με αλκίνια είναι ηλεκτρονιόφιλη προσθήκη και ακολουθεί τον ίδιο μηχανισμό όπως και στα αλκένια δηλ. μέσω ενός καρβοκατιόντος. Η στερεοχημεία αυτής της αντίδρασης είναι συνήθως αντί-. Π.χ.:
3. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με συζυγή αλκαδιένια αντιστοιχεί κυρίως σε 1,4-προσθήκη, αν και είναι επίσης δυνατές η 1,2-προσθήκη και η 3,4-προσθήκη, με τη χρήση κατάλληλων συνθηκών. Π.χ:
4. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με κυκλοπροπάνιο αντιστοιχεί με 1,3-κυκλοπροσθήκη. Παράγεται 1-βρωμοπροπάνιο::
5. Η αντίδραση του υδροβρωμίου με οξιράνιο αντιστοιχεί με 1,3-κυκλοπροσθήκη. Παράγεται 2-βρωμαιθανόλη.:

Πυρηνόφιλη υποκατάσταση σε αλκοόλες

Με χρήση υδροβρωμίου είναι δυνατή η πυρηνόφιλη υποκατάσταση υδροξυλίου από βρώμιο σε αλκοόλες (ROH).:
Π.χ. για την 1-βουτανόλη:
Για την κυκλοεξανόλη:
Η αντίδραση γίνεται είτε διαβιβάζοντας ξηρό αέριο υδροβρώμιο στην αλκοόλη είτε θερμαίνοντας την αλκοόλη με πυκνό υδροβρωμικό οξύ.

Τοξικότητα - Προφυλάξεις

Σημαντική έκθεση στο υδροβρώμιο εμφανίζεται συνήθως στους εργαζόμενους στις βιομηχανίες όπου αυτό παράγεται ή χρησιμοποιείται. Θέρμανση, ψεκασμός, διαρροές και εξάτμιση δημιουργούν συνθήκες που αυξάνουν τους κινδύνους. Ο γενικός πληθυσμός μπορεί να εκτεθεί στο υδροβρώμιο από αναπνοή μολυσμένου αέρα, πίνοντας μολυσμένο νερό ή με την κατανάλωση  τροφίμων που έχουν μολυνθεί. Τέτοιο σενάριο όμως  θεωρείται απίθανο.
Το υδροβρώμιο ερεθίζει τα μάτια, το δέρμα και τους βλεννογόνους του ανώτερου αναπνευστικού συστήματος. Έκθεση μερικών λεπτών σε ατμόσφαιρα με υδροβρώμιο 5 ppm προκαλεί ερεθισμό στη μύτη σε ποσοστό 100 % των ανθρώπων και ερεθισμό στο λαιμό σε ποσοστό 17 %. Η μακροχρόνια έκθεση μπορεί να προκαλέσει χρόνια ρινικά προβλήματα και χρόνια δυσπεψία. Κατάποση υγρού υδροβρωμίου προκαλεί εγκαύματα στο στόμα και το στομάχι. Σε υψηλές συγκεντρώσεις, η εισπνοή μπορεί να προκαλέσει βλάβη στους πνεύμονες ή θάνατο.
Έκθεση σε συγκεντρώσεις μεταξύ 1300 και 2000 ppm, έχει ως αποτέλεσμα το θάνατο.
Το δοχείο όπου φυλάσσεται υδροβρώμιο πρέπει να διατηρείται κάτω από τους 50 °C σε καλά αεριζόμενο μέρος.