Общая характеристика подгруппы брома

Атомы брома (Вr), йода (I) и астата (At) являются электронными аналогами атомов фтора и хлора (ns²np⁵), поэтому они проявляют большое сходство с типическими элементами. Однако, при высоких степенях окисления химия элементов подгруппы брома существенно отличаются от химии фтора и хлора.

Элементы подгруппы брома проявляют степени окисления –1, +1, +3, +5 и +7, из которых наиболее устойчивы –1 и +5. Бром и его аналоги – неметаллические элементы. С увеличением числа заполняемых электронных слоев атомов металлические признаки элементов в ряду Br – I – At усиливаются. Об этом, в частности, свидетельствует уменьшение энергии ионизации и сродства к электрону.

Бром был открыт в 1825 г. французским химиком Антуаном Жеромом Баларом. Вплотную к открытию брома подошел и знаменитый немецкий химик Юстус Любих.

Конец XVII – начало XVIII века были отмечены в Европе непрекращающимися войнами. Требовалось много пороха и, следовательно, много селитры. Производство селитры приняло невиданные масштабы, наряду с обыкновенным растительным сырьём в дело шли и морские водоросли. В них и обнаружили новый химический элемент.

Йод был открыт французским химиком Бернаром Куртуа в 1811 г. Название новому элементу присвоил в 1813 г. французский химик Жозеф-Луи Гей-Люссак за фиолетовый цвет его паров («йодос» по-гречески значит фиолетовый).

В 1940 г. Э. Сегре, Т. Корсон и У. Мак-Кензи получили в Беркли (США) первый изотоп ²¹¹At, бомбардируя изотоп висмута α-частицами, ускоренными на циклотроне:

²⁰⁹Bi + ⁴He = ²¹¹At + 2n.

Астат получил свое название от греческого astatos, что в переводе означает – неустойчивый. Однако к такому короткому названию пришли сравнительно недавно, а ранее его называли астатий, или астатин.

Стабильных изотопов у астата нет; известно не менее 20 радиоактивных изотопов астата, из которых наиболее долгоживущий ²¹⁰At имеет перйод полураспада T_1/2 = 8,3 ч. Астат хорошо адсорбируется на металлах (Ag, Au, Pt), легко испаряется при обычных условиях и в вакууме. Благодаря этому удается выделить астат (до 85 %) из продуктов облучения висмута путем их вакуумной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной. Химические свойства астата очень интересны и своеобразны; он близок как к йоду, так и к полонию, т. е. проявляет свойства и неметалла (галогена) и металла. Такое сочетание свойств обусловлено положением астата в перйодической системе: он является наиболее тяжелым (и, следовательно, наиболее «металлическим») элементом группы галогенов. Подобно галогенам астат дает нерастворимую соль AgAt; подобно йоду окисляется до степени окисления +5 (соль AgAtO₃ аналогична AgIO₃). Однако, как и типичные металлы, астат осаждается сероводородом даже из сильнокислых растворов, вытесняется цинком из сернокислых растворов, а при электролизе осаждается на катоде. Присутствие астата определяют по характерному α-излучению.

В природе бром и йод встречаются только в виде соединений, которые сопутствуют минералам хлора, в морской воде. Бром имеет два природных изотопа: ⁷⁹Br и ⁸²Br, у йода один изотоп – ¹²⁷I. Астат в природе практически не встречается.

В природе бром почти всегда встречается вместе с хлором в виде изоморфной примеси в природных хлоридах (до 3 % в сильвине KCl и карналлите KCl·MgCl₂·6H₂O). Собственные минералы брома: бромаргирит AgBr, бромсильвинит KMgBr₃·6H₂O и эмболит Ag(Br, Cl) – встречаются редко и промышленного значения не имеют. Они были открыты гораздо позже элементарного брома (например, бромаргирит был открыт в Мексике в 1841 г.). Кларк (среднее содержание в земной коре) брома в земной коре составляет 2,1·10^–4 %.

Большое количество брома содержится в гидросфере Земли (около 3/4 от имеющегося в земной коре): в океанах (6,6·10^–3 %), соляных озерах, подземных рассолах и грунтовых водах. Наибольшая концентрация растворенных бромидов (около 6 мг/л) отмечена в воде Мертвого моря, а общее количество брома в нем оценивается в 1 млрд. тонн. Вместе с брызгами соленой воды соединения брома попадают в атмосферу. Бром есть и в живых организмах. Содержание брома в живой фитомассе составляет 1,6·10^–4 %. В человеческом теле средняя концентрация брома составляет около 3,7 мг/кг, большая часть его сосредоточена в мозге, печени, крови и почках. Среди неорганических анионов, входящих в состав крови бромид-ион занимает пятое место по количеству после хлорида, гидрокарбоната, фосфата и сульфата; его концентрация в плазме крови находится в пределах 20–150 мкмоль/л. Намного больше брома содержится в морской воде, в водах минеральных источников, в морских водорослях. Известны некоторые губки, моллюски и кораллы, тела которых состоят главным образом из органических соединений брома. Высоко ценившийся в древности краситель пурпур добывался из некоторых видов морских моллюсков.

Астат является наиболее редким элементом среди всех, обнаруженных в природе. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг астата. Постоянное присутствие астата в природе связано с тем, что его короткоживущие радионуклиды (²¹⁵At, ²¹⁸At и ²¹⁹At) входят в состав радиоактивных рядов ²³⁵U и ²³⁸U. Скорость их образования постоянна и равна скорости их радиоактивного распада, поэтому в земной коре содержатся сравнительно постоянное равновесное количество изотопов астата.

Поиск по сайту: