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Halogene: Brom

Symbol: Br
Kategorie: Halogene
Ordnungszahl: 35
Relative Atommasse: 79,904
Schmelzpunkt: 265,9 K
Siedepunkt: 331,93 K
Dichte: 3,14 g cm-3
Elektronegativität: 2,7
Ionisierungsenergie: 11,814 eV
Konfiguration: [Ar] 3d10 4s² 4p5
Oxidationszahlen: 7, 5, 3, 1, -1
Atomradius: 114,5 pm
Ionenradius: 196 pm (-1)

Das Halogen Brom fällt durch seine satte rotbraune Färbung auf und dadurch, dass es bei Standardbedingungen flüssig ist – sein Siedepunkt liegt bei 58,8 Grad Celsius. Neben Quecksilber ist es das einzige flüssige Element. Das Element entsteht in sterbenden Riesensternen, indem Atomkerne langsame Neutronen einfangen und dadurch immer schwerer werden. In der Erdkruste ist Brom mit einer Konzentration von etwa 2,5 Milligramm pro Kilogramm eines der selteneren Elemente, etwa vergleichbar mit den schweren Seltenerdelementen, aber häufiger als zum Beispiel Quecksilber und Silber. In Meerwasser ist Brom dagegen weit stärker konzentriert, weil seine Salze, wie fast alle Halogenide, in Wasser gut löslich sind.

Chemisch ist Brom ein typisches Halogen, seine Eigenschaften liegen zwischen denen des leichteren Chlors und des schwereren Jod. Als Element liegt es in Form zweiatomiger Moleküle vor und ist recht reaktiv, aber nicht so aggressiv wie Chlor. Am stabilsten ist es als Bromid, in dieser Form bildet es mit fast allen Elementen des Periodensystems Salze; mit anderen Halogenen entsteht eine große Vielzahl von Interhalogenverbindungen. Das Edelgas Xenon reagiert mit Brom zum XeBr2.

Die chemische Bindung zwischen Brom und Kohlenstoff ist eines der wichtigsten Werkzeuge der organischen Chemie: Die Bindung ist polarisiert, der Kohlenstoff ist also positiv geladen und reagiert deswegen mit elektronenreichen Verbindungen. Gleichzeitig ist das Bromidion, das bei einer solchen Abspaltung entsteht, sehr stabil und entsteht damit bevorzugt. Durch nukleophile Substitution kann man weitere Molekülteile ankoppeln oder durch Abspaltung von Bromwasserstoff eine Doppelbindung erzeugen. Auch andere Reaktionstypen nutzen Bromverbindungen, zum Beispiel Grignard-Reaktionen. Etwa zwölf Prozent der Weltproduktion an Brom werden zu solchen Zwischenprodukten in der chemischen Industrie umgesetzt. Die Bedeutung von Brom als aktivierender Gruppe wird aber in Zukunft vermutlich abnehmen, weil in den letzten Jahren immer mehr Wege gefunden wurden, funktionale Gruppen direkt an die Stelle von C-H-Bindungen zu setzen.

Man gewinnt Brom kommerziell aus Salzseen, die bis zu ein Prozent Bromid enthalten; das wird mit Chlorgas zum Element oxidiert, abgetrennt und aufgereinigt. Brombeeren und Erde sind nicht beteiligt. Pro Jahr werden weltweit ungefähr 600 000 bis 700 000 Tonnen Brom produziert. Aus dem größten Teil davon erzeugt man Flammschutzmittel für Textilien und Schaumstoffe. Wenn organische Bromverbindungen verbrennen, entstehen freie Bromradikale. Die greifen in die chemischen Reaktionen der Flamme ein, indem sie hochreaktive Radikale einfangen und so die Kettenreaktion des Feuers ausbremsen. Aus dem gleichen Grund sind bromhaltige Gase wie Halon sehr effizient als Löschgase.

Auch unter UV-Strahlung spalten sich die Radikale ab; sie katalysieren in der Stratosphäre den Abbau von Ozon. In der Arktis ist dieser Mechanismus für ein besonders bizarres Phänomen verantwortlich: Wenn die Luft über dem Wasser extrem kalt ist, gefriert das Meereis mitsamt er enthaltenen Salze. Die UV-Strahlung der Sonne setzt daraus Bromradikale frei, die das bodennahe Ozon in »Bromexplosionen« fast komplett zerstören. Auch im arktischen Winter entstehen am Eis durch chemische Reaktionen organische Bromverbindungen.

Bromierte organische Verbindungen kommen in fast allen Bereichen der Technik vor, größere Bedeutung haben sie unter anderem als Bohrflüssigkeiten in der Ölindustrie, bei der Wasseraufbereitung, als Farbstoffe und in der Pflanzenzucht als Begasungsmittel. Dafür enthalten nur sehr wenige Pharmazeutika Brom, abgesehen von einigen Wirkstoffen, die als Bromidsalze verabreicht werden, weil sie so besser bioverfügbar sind. In der Natur sind Bromverbindungen die wichtigsten halogenierten Kohlenwasserstoffe, besonders bei Makroalgen; das liegt daran, dass das Bromid im Meerwasser wesentlich leichter chemisch zu aktivieren ist als Chlorid.

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