Brom

Rozbalit box

Obsah boxu

Brom (chemická značka Br, latinsky Bromum) je chemický prvek s protonovým číslem 35. Patří mezi halogeny a v periodické tabulce se nachází v 17. skupině a 4. periodě. Za pokojové teploty je to jediný nekovový prvek, který je v kapalném skupenství. Tvoří těkavou, červenohnědou, na vzduchu dýmající kapalinu s velmi dráždivým a nepříjemným zápachem. Spolu se rtutí je jedním z pouhých dvou prvků, které jsou za standardních podmínek kapalné.

Jakožto halogen je brom chemicky velmi reaktivní a v přírodě se proto nevyskytuje v elementární formě, ale pouze ve formě sloučenin, především bromidů. Největší koncentrace bromidových solí se nachází v mořské vodě, slaných jezerech (jako je Mrtvé moře) a v podzemních solných ložiscích. Průmyslově se vyrábí oxidací bromidových iontů chlórem. Brom a jeho sloučeniny mají široké uplatnění v průmyslu, zejména při výrobě zpomalovačů hoření, v zemědělství jako pesticidy, při čištění vody a ve farmacii. Elementární brom je vysoce toxický a korozivní.

⏳ Historie objevu

Brom byl nezávisle na sobě objeven dvěma chemiky na počátku 19. století. Prvním byl německý student Carl Jacob Löwig, který v roce 1825 izoloval červenohnědou kapalinu ze vzorku minerální vody z jeho rodného města Bad Kreuznach. Podařilo se mu to tak, že vodu nasytil plynným chlórem a následně látku extrahoval pomocí etheru. Po odpaření etheru mu zbyla čistá bromová kapalina. Než však stihl svůj objev publikovat, předběhl ho francouzský chemik Antoine Jérôme Balard.

Balard v roce 1826 zkoumal slané bažiny v okolí Montpellier a všiml si, že popel z mořských řas po smíchání s chlorovou vodou zbarvuje škrobový roztok do intenzivně hnědé barvy. Uvědomil si, že se nejedná o známý jod, a po dalším výzkumu izoloval novou látku, kterou popsal jako tmavě červenou kapalinu s intenzivním zápachem. Svůj objev předložil Francouzské akademii věd, která jeho prioritu potvrdila. Původně navrhovaný název "muride" (z latinského muria pro solný roztok) byl zamítnut a na doporučení chemika Louise-Nicolase Vauquelina byl prvek pojmenován brom podle řeckého slova βρῶμος (brōmos), což znamená "zápach" nebo "smrad", což výstižně charakterizuje jeho nejvýraznější vlastnost.

🔬 Fyzikální a chemické vlastnosti

Brom je těžká, pohyblivá, červenohnědá kapalina, která se snadno odpařuje za vzniku par stejné barvy. Jeho hustota je více než třikrát vyšší než hustota vody. Páry bromu jsou velmi dráždivé pro oči, nos a dýchací cesty. Ve vodě je jen mírně rozpustný (cca 3,5 g na 100 ml vody při 20 °C), ale velmi dobře se rozpouští v organických rozpouštědlech, jako je tetrachlormethan, sirouhlík nebo kyselina octová, kterým dodává charakteristickou oranžovou až hnědou barvu.

Chemicky patří brom mezi velmi reaktivní prvky, i když jeho reaktivita je o něco nižší než u chlóru, ale vyšší než u jodu, což odpovídá jeho postavení v periodické tabulce. Je to silné oxidační činidlo. Snadno reaguje s většinou kovů i nekovů. Například s hliníkem nebo draslíkem reaguje explozivně. S vodíkem reaguje za vyšších teplot za vzniku bromovodíku (HBr), jehož vodný roztok je znám jako kyselina bromovodíková.

Vytváří dvouatomové molekuly Br₂. Většinu sloučenin tvoří v oxidačním stavu -1 (bromidy), ale může nabývat i kladných oxidačních stavů (+1, +3, +5, +7), zejména ve sloučeninách s reaktivnějšími prvky jako kyslík, fluor nebo chlór (např. oxidy, kyselina bromičná nebo interhalogenní sloučeniny).

🌍 Výskyt v přírodě

Brom je 46. nejrozšířenějším prvkem v zemské kůře. Vzhledem ke své vysoké reaktivitě se v přírodě nevyskytuje v elementární podobě. Nachází se výhradně ve formě bromidových solí (MBr), které jsou obvykle velmi dobře rozpustné ve vodě. Z tohoto důvodu se brom hromadil po miliony let v oceánech. Mořská voda obsahuje v průměru asi 65 ppm (parts per million) bromidů.

Nejvýznamnějšími zdroji pro komerční těžbu jsou však lokality s mnohem vyšší koncentrací. Mezi ně patří:

Mrtvé moře: Toto slané jezero na hranici Izraele a Jordánska má jednu z nejvyšších koncentrací bromidů na světě, dosahující až 10 000 ppm (1 %). Díky tomu jsou Izrael a Jordánsko největšími světovými producenty bromu.
Podzemní solné roztoky (brines): V některých oblastech, zejména v USA (Arkansas) a v Číně, se nacházejí hluboké podzemní rezervoáry slané vody s vysokým obsahem bromidů.
Slaniska a solná ložiska: Menší množství bromidů se nachází také v pevných solných ložiscích, kde doprovázejí chlorid sodný (kamenná sůl).

⚙️ Průmyslová výroba

Moderní průmyslová výroba bromu je založena na procesu, který objevil již Balard. Základem je oxidace bromidových iontů (Br⁻) na elementární brom (Br₂) pomocí silnějšího oxidačního činidla, kterým je nejčastěji chlór (Cl₂).

Proces probíhá v několika krocích: 1. Čerpání solanky: Solný roztok (brine) s vysokou koncentrací bromidů je čerpán z podzemních ložisek nebo z Mrtvého moře. 2. Okyselení: Roztok se okyselí kyselinou sírovou na pH přibližně 3,5. Tím se zabrání nežádoucím vedlejším reakcím chlóru s vodou. 3. Oxidace chlórem: Do roztoku se vhání plynný chlór. Chlór, jakožto reaktivnější halogen, vytěsní brom z jeho solí podle rovnice:

   :2 NaBr + Cl₂ → 2 NaCl + Br₂
   nebo iontově:
   :2 Br⁻(aq) + Cl₂(g) → 2 Cl⁻(aq) + Br₂(g)

4. Stripování: Vzniklý elementární brom je z roztoku "vyfoukán" proudem vzduchu nebo vodní páry v tzv. stripovací koloně. 5. Kondenzace a čištění: Směs par bromu, chlóru a vody se ochladí. Brom zkondenzuje na surovou kapalinu, která se dále čistí destilací, aby se odstranily zbytky chlóru a vody.

Největšími světovými producenty bromu jsou v roce 2025 společnosti jako ICL Group (Izrael), Albemarle Corporation (USA) a Lanxess (Německo). Celosvětová produkce se pohybuje ve stovkách tisíc tun ročně.

💡 Využití

Brom a jeho sloučeniny mají široké a rozmanité uplatnění v mnoha průmyslových odvětvích.

🔥 Zpomalovače hoření: Největší podíl (historicky přes 50 %) spotřeby bromu připadá na výrobu bromovaných zpomalovačů hoření (BFRs). Tyto látky se přidávají do plastů, textilií a elektronických zařízení (např. desky plošných spojů, kryty počítačů a televizorů), aby snížily jejich hořlavost a zpomalily šíření ohně. V posledních letech však roste tlak na omezení některých typů BFRs z důvodů jejich perzistence v životním prostředí a potenciálních zdravotních rizik.
💧 Úprava vody: Sloučeniny bromu se používají jako dezinfekce vody v bazénech, vířivkách a chladicích věžích. Jsou účinné v širším rozsahu pH než chlór a v horké vodě jsou stabilnější.
🛢️ Ropný a plynárenský průmysl: Roztoky bromidu vápenatého (CaBr₂), bromidu sodného (NaBr) a bromidu zinečnatého (ZnBr₂) se používají jako husté, čiré vrtné kapaliny při těžbě ropy a zemního plynu. Pomáhají kontrolovat tlak v ložisku a zabraňují erupcím.
💊 Farmaceutický průmysl: Mnoho léků a léčivých přípravků obsahuje ve své molekule atom bromu nebo je syntetizováno s použitím bromačních činidel. V minulosti byly bromidy používány jako sedativa a léky proti epilepsii, od čehož se kvůli vedlejším účinkům (bromismus) z velké části upustilo.
🌱 Zemědělství: Dříve byl methylbromid široce používán jako velmi účinný fumigant pro hubení škůdců v půdě a při skladování plodin. Jeho používání však bylo drasticky omezeno Montrealským protokolem, protože poškozuje ozonovou vrstvu.
🔋 Energetika: V poslední době roste zájem o využití bromu v zink-bromidových a vanad-bromidových průtokových bateriích, které jsou slibné pro velkokapacitní ukládání energie z obnovitelných zdrojů.
📸 Fotografie: Historicky hrál bromid stříbrný (AgBr) klíčovou roli jako světlocitlivá látka ve fotografických filmech a papírech. S nástupem digitální fotografie toto využití téměř vymizelo.

☣️ Bezpečnost a toxicita

Elementární brom je vysoce toxická a nebezpečná látka. Vyžaduje manipulaci s maximální opatrností a použitím osobních ochranných prostředků, včetně ochranných brýlí, rukavic z odolného materiálu a respirátoru s filtrem proti kyselým plynům.

Při vdechnutí: Páry bromu silně dráždí dýchací cesty, způsobují kašel, dušnost a mohou vést k vážnému poškození plic, včetně plicního edému, který může být i smrtelný.
Při styku s kůží: Kapalný brom je silně korozivní a při kontaktu s pokožkou způsobuje okamžité, hluboké a bolestivé chemické popáleniny, které se obtížně hojí.
Při požití: Požití bromu způsobuje vážné poleptání trávicího traktu a může vést k selhání orgánů.
Chronická expozice: Dlouhodobé vystavení nižším koncentracím bromidů může vést k stavu zvanému bromismus, který se projevuje neurologickými a psychickými příznaky, jako jsou bolesti hlavy, zmatenost, halucinace, ztráta koordinace a kožní vyrážky.

Vzhledem k těmto rizikům je přeprava a skladování bromu přísně regulováno. Skladuje se v těsně uzavřených nádobách z olova nebo speciálních slitin. V případě rozlití se neutralizuje roztoky thiosíranu sodného nebo hydroxidu sodného.

⚛️ Pro laiky

Představte si chlór, který znáte z bazénu jako plyn nebo součást tablet pro čištění vody. Brom je jeho blízký příbuzný, ale v mnohem "drsnější" podobě. Zatímco chlór je za normálních podmínek světle zelený plyn, brom je těžká, tmavě hnědá kapalina, která neustále vypouští jedovaté hnědé páry zapáchající jako směs chlóru a čpavku.

Jeho reaktivita je obrovská. Kdybyste do nádoby s bromem vhodili kousek hliníkové fólie, začala by hořet a syčet. Kdyby vám kapka bromu ukápla na ruku, okamžitě by vám způsobila velmi ošklivou a hlubokou popáleninu, která by se hojila týdny.

Přestože je tak nebezpečný, je nesmírně užitečný. Jeho hlavní superschopností je schopnost "krotit oheň". Když se jeho sloučeniny přidají do plastů v televizi nebo počítači, výrazně sníží riziko, že zařízení při poruše začne hořet. Je to tedy takový chemický hasič, který je sice sám o sobě nebezpečný, ale jeho práce uvnitř materiálů nás chrání před mnohem větším nebezpečím – požárem.

📈 Trh a ekonomika

Globální trh s bromem a jeho deriváty představuje průmysl v hodnotě několika miliard amerických dolarů. Jeho hodnota je úzce spjata s poptávkou v klíčových sektorech, jako je elektronika, stavebnictví a energetika.

Hlavní producenti: Trhu dominují Izrael a Jordánsko (díky těžbě z Mrtvého moře), následované Čínou a Spojenými státy. Tyto čtyři země kontrolují drtivou většinu světové produkce.
Cenové trendy: Cena bromu je ovlivněna globální ekonomickou situací, poptávkou po elektronice a stavebních materiálech a také environmentálními regulacemi. Zpřísňování předpisů týkajících se některých bromovaných zpomalovačů hoření vedlo k vývoji a poptávce po nových, ekologicky šetrnějších alternativách, což ovlivňuje strukturu trhu.
Budoucí výhled: Očekává se, že růst trhu bude v následujících letech poháněn především rostoucí poptávkou po bromu v oblasti ukládání energie (průtokové baterie) a v chemikáliích pro úpravu vody. Naopak tradiční segment zpomalovačů hoření může čelit stagnaci nebo mírnému poklesu v důsledku regulací v Evropské unii a dalších regionech.

Zdroje