bròmo (chimica)

Chimica: generalità

sm. [dal greco brõmos, fetore]. Elemento chimico di simbolo Br e di peso atomico 79,904, appartenente al settimo gruppo del sistema periodico; numero atomico 35. Il bromo in natura è costituito da due isotopi, rispettivamente di massa 79 e 81, presenti in quantità quasi uguali; si conoscono inoltre circa venti isotopi radioattivi artificiali, nessuno dei quali ha però importanza pratica. Il bromo non esiste in natura allo stato libero ma, sempre in modeste concentrazioni, è molto diffuso sulla crosta terrestre e nelle acque dei mari, sotto forma di sali solubili, come i bromuri dei metalli alcalini e alcalino-terrosi. Questi sali sono relativamente abbondanti in alcune acque minerali, come quelle di Salsomaggiore, e in alcuni giacimenti salini come quelli di Stassfurt, del Cile, di Saratoga negli Stati Uniti e della Tunisia. L'estrazione del bromo dalle acque madri delle saline o dalla lavorazione dei minerali dei giacimenti salini si basa sull'ossidazione a bromo dei bromuri in soluzione acquosa a opera del cloro. La reazione viene effettuata in dispositivi continui nei quali la soluzione dei bromuri e il cloro gassoso misto a vapore d'acqua circolano in controcorrente: il bromo che si libera viene asportato dal vapore e condensato in refrigeranti. L'aumentata richiesta di bromo ha più di recente portato alla diretta estrazione dalle acque marine: queste vengono acidificate con acido solforico e trattate con un piccolo eccesso di cloro; il bromo che si libera viene separato con una corrente d'aria. Il bromo ottenuto con questi metodi può contenere come impurezze cloro, iodio, composti solforati e composti organici bromurati; gli alogeni vengono allontanati per distillazione frazionata in presenza di sostanze adatte a trattenerli; le residue impurezze organiche vengono poi eliminate mediante un trattamento con bicromato di potassio e acido solforico diluito. Per distillazione si ottiene infine il bromo praticamente puro. Il bromo puro a temperatura ambiente è un liquido di colore scuro, di odore sgradevole e soffocante, che svolge vapori rossastri molto aggressivi e irritanti; per raffreddamento a -90 ºC in solfuro di carbonio è possibile ottenere sottili aghi di bromo cristallino. Il bromo bolle a 58,78 ºC, ma anche a temperatura ambiente presenta un'elevata tensione di vapore. Si scioglie in acqua formando una soluzione molto ossidante, detta acqua di bromo. Con l'idrogeno a freddo il bromo non reagisce nemmeno sotto l'azione della luce, mentre reagisce con un meccanismo a catena oltre i 400 ºC, trasformandosi in acido bromidrico, HBr. L'ossigeno non reagisce col bromo, mentre l'ozono lo ossida a BrO₂ e BrO₃; il fosforo, l'arsenico, il bismuto, l'antimonio e lo stagno reagiscono incendiandosi a contatto con il bromo; lo zolfo, il selenio e il tellurio formano con esso composti relativamente poco stabili. La reattività del bromo con i metalli è in genere fortemente influenzata dalla presenza di tracce di acqua; solo il potassio e l'alluminio reagiscono a freddo con il bromo perfettamente anidro, mentre il sodio e il magnesio in assenza di umidità restano inalterati sino a 300 ºC: bastano però tracce di acqua per provocare anche a temperatura ambiente una rapida reazione. Nelle reazioni con metalli che possono presentare diversi stati di ossidazione il bromo, se in quantità sufficiente, forma generalmente il sale corrispondente alla valenza più elevata. L'acido iodidrico viene ossidato dal bromo liberando iodio; il solfuro di idrogeno reagisce a freddo liberando zolfo e l'ammoniaca liberando azoto:

Il bromo trova largo impiego nella produzione del bromuro di argento usato come materiale sensibile per le lastre e pellicole fotografiche e in quantità ancora maggiore per la preparazione del bromuro di metilene, CH₂Br₂, usato come additivo per le benzine.

Chimica: i composti del bromo

Come il cloro e lo iodio, gli altri due alogeni tra i quali può considerarsi intermedio anche dal punto di vista chimico, il bromo si comporta esclusivamente da monovalente nei confronti dell'idrogeno e degli elementi metallici, mentre con l'ossigeno dà luogo a composti a valenza diversa. Con l'idrogeno il bromo forma quindi il composto di formula HBr, l'acido bromidrico o, secondo la moderna nomenclatura chimica, bromuro di idrogeno. Questo si ottiene per combinazione diretta dei due elementi a una temperatura di ca. 400 ºC, più opportunamente su catalizzatori quali per esempio la pomice platinata; altri metodi utilizzano la reazione con acqua del pentabromuro di fosforo, PBr₅, ottenuto da bromo e fosforo, ovvero la reazione del bromo con una soluzione acquosa di biossido di zolfo:

A temperatura ambiente l'acido bromidrico si presenta come un gas incolore, pesante e di odore pungentissimo, che all'aria dà luogo alla formazione di fumi condensando l'umidità atmosferica. Alla pressione atmosferica liquefa a -66,8 ºC; la sua solubilità è molto elevata in acqua a temperatura ambiente e diminuisce lentamente con il crescere della temperatura. Le soluzioni così ottenute hanno carattere di acido fortissimo, attaccano facilmente molti metalli e, neutralizzate con un ossido o un idrossido, trasformano l'acido nel corrispondente bromuro. I bromuri metallici sono tipici composti salini, per lo più molto solubili in acqua con le sole eccezioni dei bromuri di argento, di mercurio (I) e di tallio, che sono invece praticamente insolubili. Quello di potassio, che rappresenta il composto del bromo più comune, si ottiene generalmente facendo agire il bromo su una soluzione di idrossido di potassio e decomponendo poi per azione del calore il bromato che vi si forma accanto al bromuro. I bromuri di sodio, di potassio e d'ammonio vengono usati in medicina per le loro proprietà sedative, ipnotiche e anticonvulsivanti, ricollegabili alla generale azione deprimente dello ione Br^- sul sistema nervoso centrale. In passato i bromuri furono oggetto di un largo e spesso indiscriminato impiego come sedativi, antiepilettici e antiafrodisiaci; ebbero anche notevole importanza tossicologica per le frequenti intossicazioni croniche derivanti dal loro uso abituale (bromismo). Nella moderna terapia vi è la tendenza a sostituire i bromuri con i neuro-farmaci di sintesi più attivi e meno tossici. Con l'ossigeno il bromo forma tre diversi ossidi, di formula Br₂O, BrO₂ e BrO₃, tutti assai instabili. Instabili e noti solo in soluzione sono anche i tre ossiacidi del bromo, l'acido ipobromoso, HBrO, l'acido bromoso, HBrO₂, e l'acido bromico, HBrO₃, da cui derivano rispettivamente gli ipobromiti, i bromiti e i bromati. Facendo agire il bromo a freddo su una soluzione di idrossido di sodio o di potassio si ottiene una miscela di bromuro e di ipobromito; quest'ultimo, riscaldando la soluzione, si decompone in bromuro e bromato:

Riscaldati a secco oltre i 300 ºC i bromati a loro volta si decompongono in bromuro e ossigeno:

Non sono invece noti composti del bromo corrispondenti all'acido perclorico, HClO₄, e ai suoi sali, i perclorati.

Biochimica

In piccole quantità il bromo entra nella composizione di gran parte dei tessuti animali e vegetali. La sua concentrazione nei tessuti umani, a eccezione della tiroide, è di norma superiore a quella dello iodio. Forti quantità (40-80 mg) sono riscontrabili soprattutto a livello dell'ipofisi. Nelle cellule dei Mammiferi il bromo si trova esclusivamente in forma inorganica, cioè come ione Br^-; sono stati invece isolati vari bromo-derivati organici (bromotirosine, proteine bromurate, ecc.) negli invertebrati, in numerosi molluschi marini e nei coralli. Le funzioni biologiche del bromo sono ancora sconosciute. Le forti variazioni nei livelli ematici di Br^- che si riscontrano nel corso di alcune malattie del sistema nervoso centrale hanno suggerito l'ipotesi che esso eserciti nell'organismo un'azione neuroregolatrice, ma tale ipotesi non ha finora ottenuto valide conferme. In medicina, oltre che sotto forma di bromuro viene impiegato, più raramente, come prodotto di addizione a oli vegetali (grassi bromati) o come sale di trietanolammina. Gli opacizzanti biliari a base di bromo-derivati organici (per esempio la bromosulftaleina), un tempo largamente usati in radiologia, sono stati in gran parte sostituiti dai meno tossici iodo-derivati.