溴

历史

溴分别被两个科学家安东尼·巴拉尔和卡尔·罗威在1825年与1826年所发现。
1826年，刚刚取得药剂师学位的年轻化学实验室助理巴拉尔在蒙彼利埃的盐沼中的海苔的灰烬中发现了一种棕黄色的液体，这种液体后来被证明是溴的化合物。那些海苔是用来制备碘的，但其中也含有溴。巴拉尔从有着饱和氯的海苔灰溶液中分离出溴。他发现产物的性质介于氯与碘之间，因此他试着证明该化合物是一氯化碘（ICl），但在失败后他确信他发现了一个新元素，并把它称之为rutile（意为红色），而他的导师约瑟夫·安哥拉达则建议称之为muride，源自拉丁文字muria，意思是卤水。 
卡尔·贾古柏·罗威在1825年从巴特克罗伊茨纳赫村里的水泉中分离出了溴。罗威用了一个有饱和氯的矿物盐溶液，并用二乙醚提取出了溴。在醚蒸发后，留下了一些棕色的液体。他用此液体作为他工作的样本申请了一个在利奥波德·格梅林实验室的职位。由于发现的公开被延迟了，所以巴拉尔率先发表了他的结果。
在法国科学家路易斯·尼可拉斯·瓦奎宁和路易斯·贾奎斯·瑟纳德与约瑟夫·路易·盖-吕萨克证实了年轻药剂师巴拉尔的实验之后，结论出现在法国科学院的一场演讲上，并被发表在化学纪实上。在他发表的论文中，巴拉尔说他基于安格拉达的建议把新元素的名字从muride改成brôme。其他的说法则认为法国的化学与物理学家约瑟夫·路易·盖-吕萨克基于它蒸气的独特气味建议了这个名称。溴直到1860年才被大量的制造。 
在少数的药学应用之外，溴的第一个商业应用是用于银版摄影法。在1840年，发现到用溴制造银版摄影法用的光敏的卤化银在许多地方胜过之前所使用的碘蒸气。
溴化钾与溴化钠在19世纪末期到二十世纪初期被用作抗癫痫药与镇静剂，直到他们渐渐地被水合氯醛与巴比妥类药物所取代。

名称由来

溴的名称Bromine来自希腊文bromos（βρῶμος，公山羊的恶臭），日文中便将之意译为“臭素”。
汉语中的“溴”字，原出处为《荀子·劝学篇》“兰槐之根是为芷其渐之溴君子不近”。这里的溴，也做滫，是指臭水。十九世纪徐寿引进西方的化学知识体系，写著《化学鉴原》时，用溴这个生僻字指称第35号化学元素，此后溴这个字就有了全新的意义。

特征

溴的原子序是卤素中的第三位，在元素周期表中为第17族，是唯一在室温下呈液态的非金属元素。元素单质的形式是双原子分子：Br₂。它是黏稠、可流动、红棕色的液体，并在标准温度和压力下容易挥发，形成红色的蒸气（颜色近似于二氧化氮），并且有一股与氯气相似的恶臭。溴是一种卤素，它的活性小于氯但大于碘。溴微溶于水，但对二硫化碳，有机醇类（像甲醇）与有机酸的溶解度佳。它很容易与其他原子键结并有强烈的漂白作用。溴像氯一样，也用在游泳池的维护。 
一些特定的溴化合物被认为是有可能破坏臭氧层的或是具有生物累积性的。所以许多工业用的溴化合物不再被生产，被限制，或逐渐的淘汰。蒙特利尔公约提到了一些有机溴化物是需要被逐渐淘汰的。  
溴是一种强氧化剂。它会和金属和大部分有机化合物产生激烈的反应，若有水参与则反应更加剧烈，溴和金属反应会产生金属溴盐及次溴酸盐（有水参与时），和有机化合物则可能产生磷光或萤光化合物。 
溴的性质近似于氟、氯、碘，但介于氯和碘之间。它的电子组态是[Ar]3d¹⁰4s²4p⁵，第四也是最外壳层有七个价电子。就像全部的卤素，它还缺少一个电子才能成为一个完整的八隅体。是强氧化剂，会和许多元素反应以填满它的外壳层。根据元素周期性，它的电负度介于氯和碘之间（氟：3.98，氯：3.16，溴：2.96，碘：2.66），化学活性比氯低但比碘高。相反地，溴离子的的氧化力较碘离子弱但比氯离子强。这些相似性导致氯、溴和碘在早期被约翰·沃尔夫冈·德贝莱纳分类为三元组，预见了化学元素周期性的存在。它的原子半径介于氯和碘之间，许多性质也近似氯和碘的中间值，例如第一游离能、电子亲和力、分子解离焓、离子半径和X-X键结长度。溴的挥发性导致其高度的侵入性、窒息性和刺激性气味。 
全部四个稳定的卤素皆有分子间凡得瓦力引力，它们的强度随着同核双原子卤素分子的电子数量增加而增高。因此，溴的熔点及沸点皆在氯和碘之间。也因为卤素一族的分子量由上而下增加，溴的密度、熔化热和蒸发热介于氯和碘之间，虽然因为其双原子分子结构，它们的蒸发热皆很低（导致高挥发性）。卤素的颜色由上而下变深：氟是淡黄色气体，氯是黄绿色，溴是红棕色挥发性液体（熔点−7.2 °C，沸点58.8 °C），碘是有光泽的黑色固体。这个趋势的形成原因是可被卤素吸收的可见光波长由上而下增加。针对卤素的颜色，对溴而言，由于在最高占用分子反键结轨域πg和最低未占用分子反键结轨域σᵤ之间的电子跃迁，它的颜色在低温变浅，所以固态溴在−195 °C时是淡黄色。 
就像固态氯和碘，固态溴的晶体属于斜方晶系，是一种溴分子的层状晶格。溴分子键长为227皮米（近似于气态溴分子的键长228皮米），在同一层溴分子中，Br···Br的距离为331皮米，层间距离为399皮米（溴凡德瓦半径195皮米）。这个结构代表溴是非常差的电导体，在稍低于熔点下量测的导电度，约为5 × 10⁻¹³ Ω⁻¹ cm⁻¹，但比完全量测不出导电度的氯稍好。 
在55GPa（约54万倍大气压力）的压力下，溴从绝缘体转为金属。在75GPa，它转为面心斜方结构。在100GPa，它转为体心斜方单原子结构。

同位素

溴有两个稳定的同位素：⁷⁹Br及⁸¹Br。自然界中只有这两种同位素，⁷⁹Br占51%，⁸¹Br占49%。两者皆有3/2-核子自旋，可用于核磁共振，其中⁸¹Br较常用。它们近似一比一的分布对用质谱仪分辨含有溴的化合物十分有帮助。其它至少已发现23种放射性同位素存在，不少是核分裂的产物，多因半衰期太短而无法存在于自然界。有几种来自于核分裂产物的大原子量溴同位素会产生延迟性的中子衰变。所有的放射性溴同位素的半衰期相对来讲是比较短的，半衰期最长的是一个中子数不足的同位素。其中，最重要的是⁸⁰Br（t1/2=17.7分钟）、⁸⁰ᵐBr （t1/2=4.421小时）和⁸²Br（t1/2=35.28小时），皆为天然溴元素中子活化产生。最稳定的溴放射性同位素是⁷⁷Br（t1/2=57.04小时）。比⁷⁹Br轻的同位素最主要的衰变模式是借由电子捕获衰变为硒的同位素；比⁸¹Br重的同位素借由β衰变成氪的同位素；⁸⁰Br可能借由前述两方法衰变成稳定⁸⁰Se或⁸⁰Kr。

有机化学

有机化合物要被溴化有加成反应与取代反应两种途径。溴对烯的双键进行电加成，中途产生一个环状含溴的中间产物。在像二硫化碳之类的无水溶剂里，反应将产生二溴的产物。举例来说，它跟乙烯反应将会产生1,2-二溴乙烷，溴也可以对苯酚与苯胺进行加成反应。当用来反应的是溴水时，除了本来会出现的二溴化物外，有少部分的烯会被反应成卤代醇。由于溴的反应是非常的可靠的，所以溴水被拿来做检测烯类、苯酚与苯胺的检测试剂。就像其他的卤素一样，溴也可以进行自由基反应，举例来说，烃类在光照下可被溴溴化。
溴，在有催化量的的磷的情况下，可以轻易的以溴化羧酸中的α-氢。这个方法被称做赫尔-乌尔哈-泽林斯基反应，是商业制溴乙酸法的基础。人们通常使用N-溴代琥珀酰亚胺来代替元素态的溴，因为它比较好处理，而且反应也比较温和且更具选择性。有机溴化物相对于活性较弱的有机氯化物与较贵的有机碘化物而言，是比较好的选择。因此，格氏试剂与有机锂化物通常使用相对应的有机溴化物来制造。

阻燃物

含溴阻燃剂的重要性与日俱增，当燃烧发生时，阻燃剂会生成氢溴酸，它会干扰在火焰当中所进行的氧化连锁反应。高活性的氢、氧与氢氧根自由基会与溴化氢反应成活性没那么强的溴自由基。含溴的化合物可以借由在聚合过程中加入一些被溴化的单体或在聚合后加入含溴化合物的方法加入聚合物中。添加四溴双酚A可以制造聚酯与环氧树脂，用于印刷电路板（PCB）的环氧树脂通常都是由阻燃剂制成的，并且在产品缩写中以FR来表示。（如FR-4与FR-2）溴乙烯可以用来制造聚乙烯、聚氯乙烯与聚丙烯。十溴二苯醚可以添加在已完成的聚合物中。

汽油添加剂

1,2-二溴乙烷是添加在含铅汽油中的一种汽油添加剂，它借由产生挥发性的溴化铅来移除引擎中的铅，此类用法在美国占了1966年全部溴用量的77%，但这种用途在1970年代因为会污染环境而被禁止了。此化合物也曾被当作杀虫用的熏剂，但此种应用也一样的被禁止了。

杀虫剂

溴甲烷曾被广泛的用做烟薰土地用的农药，蒙特利尔公约决定到2005年逐渐淘汰这种会破坏臭氧层的化合物。在1991年，估计有35,000公吨的此化合物被用来对付线虫动物、真菌、杂草还有一些土壤的问题。

生物上的应用

溴在人体中还未找到已知的功能，但有机溴化合物的确自然存在。海中的有机物是有机溴化合物的主要来源，在1999年有超过1600种化合物被发现。其中最常见的是溴甲烷，海藻估计制造了56,000公吨的此化合物，夏威夷的芦笋藻所制成的香精油中就含有80%的溴甲烷。一个有名且已被人类长时间使用的有机溴化合物是泰尔紫，这种含溴的紫色物质存在于一种体型中等的掠食性海蜗牛：腹足纲的紫螺蜗牛之中。这种天然的有机溴化合物直到1909年才被保罗·弗里德兰德所发现。大部分自然界中的有机溴化合物是由溴化过氧化酶所产生的。

安全与法规

元素状态的溴是有毒且有刺激性的，其蒸气有强烈腐蚀性，能破坏橡胶。因为溴是一种氧化剂，它不能与大部分的有机或无机化合物稳定的共存，所以输送溴时需要谨慎，通常是使用内衬著铅的钢制桶子，并以坚固的金属架支撑。
当某些特定的含溴离子化合物在酸性环境下与高锰酸钾（KMnO₄）混合时，会产生淡棕色的溴雾，它闻起来像是漂白水，并且对黏膜有很强的刺激性以及催泪性。一旦有人暴露于其中，应该立即移动至有新鲜空气的地方，如果出现了某些症状，那么必须以药物治疗。