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臭素

原子番号35の元素

臭素（しゅうそ、英: bromine）は、原子番号 35、原子量 79.9 の元素である。元素記号は Br。ハロゲン元素の一つ。

セレン ← 臭素 → クリプトン
Cl
↑
Br
↓
I
Element 1: 水素 (H),
Element 2: ヘリウム (He),
Element 3: リチウム (Li),
Element 4: ベリリウム (Be),
Element 5: ホウ素 (B),
Element 6: 炭素 (C),
Element 7: 窒素 (N),
Element 8: 酸素 (O),
Element 9: フッ素 (F),
Element 10: ネオン (Ne),
Element 11: ナトリウム (Na),
Element 12: マグネシウム (Mg),
Element 13: アルミニウム (Al),
Element 14: ケイ素 (Si),
Element 15: リン (P),
Element 16: 硫黄 (S),
Element 17: 塩素 (Cl),
Element 18: アルゴン (Ar),
Element 19: カリウム (K),
Element 20: カルシウム (Ca),
Element 21: スカンジウム (Sc),
Element 22: チタン (Ti),
Element 23: バナジウム (V),
Element 24: クロム (Cr),
Element 25: マンガン (Mn),
Element 26: 鉄 (Fe),
Element 27: コバルト (Co),
Element 28: ニッケル (Ni),
Element 29: 銅 (Cu),
Element 30: 亜鉛 (Zn),
Element 31: ガリウム (Ga),
Element 32: ゲルマニウム (Ge),
Element 33: ヒ素 (As),
Element 34: セレン (Se),
Element 35: 臭素 (Br),
Element 36: クリプトン (Kr),
Element 37: ルビジウム (Rb),
Element 38: ストロンチウム (Sr),
Element 39: イットリウム (Y),
Element 40: ジルコニウム (Zr),
Element 41: ニオブ (Nb),
Element 42: モリブデン (Mo),
Element 43: テクネチウム (Tc),
Element 44: ルテニウム (Ru),
Element 45: ロジウム (Rh),
Element 46: パラジウム (Pd),
Element 47: 銀 (Ag),
Element 48: カドミウム (Cd),
Element 49: インジウム (In),
Element 50: スズ (Sn),
Element 51: アンチモン (Sb),
Element 52: テルル (Te),
Element 53: ヨウ素 (I),
Element 54: キセノン (Xe),
Element 55: セシウム (Cs),
Element 56: バリウム (Ba),
Element 57: ランタン (La),
Element 58: セリウム (Ce),
Element 59: プラセオジム (Pr),
Element 60: ネオジム (Nd),
Element 61: プロメチウム (Pm),
Element 62: サマリウム (Sm),
Element 63: ユウロピウム (Eu),
Element 64: ガドリニウム (Gd),
Element 65: テルビウム (Tb),
Element 66: ジスプロシウム (Dy),
Element 67: ホルミウム (Ho),
Element 68: エルビウム (Er),
Element 69: ツリウム (Tm),
Element 70: イッテルビウム (Yb),
Element 71: ルテチウム (Lu),
Element 72: ハフニウム (Hf),
Element 73: タンタル (Ta),
Element 74: タングステン (W),
Element 75: レニウム (Re),
Element 76: オスミウム (Os),
Element 77: イリジウム (Ir),
Element 78: 白金 (Pt),
Element 79: 金 (Au),
Element 80: 水銀 (Hg),
Element 81: タリウム (Tl),
Element 82: 鉛 (Pb),
Element 83: ビスマス (Bi),
Element 84: ポロニウム (Po),
Element 85: アスタチン (At),
Element 86: ラドン (Rn),
Element 87: フランシウム (Fr),
Element 88: ラジウム (Ra),
Element 89: アクチニウム (Ac),
Element 90: トリウム (Th),
Element 91: プロトアクチニウム (Pa),
Element 92: ウラン (U),
Element 93: ネプツニウム (Np),
Element 94: プルトニウム (Pu),
Element 95: アメリシウム (Am),
Element 96: キュリウム (Cm),
Element 97: バークリウム (Bk),
Element 98: カリホルニウム (Cf),
Element 99: アインスタイニウム (Es),
Element 100: フェルミウム (Fm),
Element 101: メンデレビウム (Md),
Element 102: ノーベリウム (No),
Element 103: ローレンシウム (Lr),
Element 104: ラザホージウム (Rf),
Element 105: ドブニウム (Db),
Element 106: シーボーギウム (Sg),
Element 107: ボーリウム (Bh),
Element 108: ハッシウム (Hs),
Element 109: マイトネリウム (Mt),
Element 110: ダームスタチウム (Ds),
Element 111: レントゲニウム (Rg),
Element 112: コペルニシウム (Cn),
Element 113: ニホニウム (Nh),
Element 114: フレロビウム (Fl),
Element 115: モスコビウム (Mc),
Element 116: リバモリウム (Lv),
Element 117: テネシン (Ts),
Element 118: オガネソン (Og),
Bromine has a orthorhombic crystal structure
35Br
外見
気体/液体: 赤褐色
固体: 金属色
一般特性
名称, 記号, 番号 臭素, Br, 35
分類 ハロゲン
族, 周期, ブロック 17, 4, p
原子量 79.904(1) 
電子配置 [Ar] 4s2 3d10 4p5
電子殻 2, 8, 18, 7（画像）
物理特性
相 液体
密度（室温付近） （液体）3.1028 g/cm3
融点 265.8 K, -7.2 °C, 19 °F
沸点 332.0 K, 58.8 °C, 137.8 °F
臨界点 588 K, 10.34 MPa
融解熱 (Br2) 10.571 kJ/mol
蒸発熱 (Br2) 29.96 kJ/mol
熱容量 (25 °C) (Br2) 75.69 J/(mol·K)
蒸気圧
圧力 (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
温度 (K) 185 201 220 244 276 332
原子特性
酸化数 7, 5, 4, 3, 1, -1（強酸性酸化物）
電気陰性度 2.96（ポーリングの値）
イオン化エネルギー 第1： 1139.9 kJ/mol
第2： 2103 kJ/mol
第3： 3470 kJ/mol
原子半径 120 pm
共有結合半径 120±3 pm
ファンデルワールス半径 185 pm
その他
結晶構造 斜方晶系
磁性 反磁性[1]
電気抵抗率 (20 °C) 7.8×1010Ω⋅m
熱伝導率 (300 K) 0.122 W/(m⋅K)
音の伝わる速さ (20 °C) 206 m/s
CAS登録番号 7726-95-6
主な同位体
詳細は臭素の同位体を参照
同位体 NA 半減期 DM DE (MeV) DP
79Br 50.69 % 中性子44個で安定
81Br 49.31 % 中性子46個で安定

単体（Br2、二臭素）は常温、常圧で液体[注釈 1]（赤褐色）である。分子量は 159.8。融点 摂氏-7.3度、沸点摂氏 58.8 度。反応性は塩素より弱い。刺激臭を持ち、劇物に分類されている。海水中にも微量存在する。

名称

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アントワーヌ・バラールは後述するシリアツブリガイの当時の名称 murex から、元素の名称として muride を提案した。しかし、フランス学士院は muride ではなく、ギリシャ語の悪臭 (bromos)に基づく bromine に決定した。

歴史

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アントワーヌ・バラールは、1826年にフランス学士院へ臭素発見に関する論文を提出している。フランス・モンペリエにおいて、海水と塩素の反応によって発見された。なお、ドイツのカール・レーヴィヒは、1825年に鉱泉から新元素を発見していたのだが、論文を提出する前にバラールの論文が発表されてしまった。

20世紀初頭、ドイツでは海水から臭素を得ていた。プールに導き入れた海水を塩素で酸化させて、わずかに生じる臭素をアニリンと反応させて得られる2,4,6-トリブロモフェノール（フェノールに臭素原子が3つ置換したもの）の沈殿を分解して臭素単体を得ていた。当時の価格は同質量の金より高価であったという。アメリカ合衆国においては、ダウ・ケミカル創業者のハーバート・ダウが開発した電気分解法を鹹水鉱床に用いることで、臭素生産が始まった。後に海水にもダウの手法が適用された。

精神的な興奮状態、性欲を鎮める作用があるため、19世紀には興奮性の精神病の治療薬、鎮静剤、性欲抑制剤として臭化カリウムなどの臭化物が用いられた。連用により体内に臭素が蓄積して臭素中毒を引き起こすなど毒性があるため、現在ではほとんど用いられない。

後に、イスラエルの死海周辺の井戸から産する臭化マグネシウム水溶液から得られるようになった。臭素の価格は中東和平が達成されると下がり、軍事的緊張が続くと高騰するなど不安定であったが、アメリカ合衆国のユニオン郡 (アーカンソー州)の地下水から得られるようになり、現在ではこちらが最大の産出地である。

性質

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非金属元素の単体の中では常温・常圧で液体である唯一の元素で、二原子分子 (Br2) を形成する。色は暗赤色で、常温・常圧で蒸発しやすく、赤色の気体となる。同じハロゲンの塩素と同様、強烈な不快臭を持つ。ハロゲン中での反応性は塩素より小さく、ヨウ素より大きい。水には若干溶け、二硫化炭素と脂肪族アルコールと酢酸にはよく溶ける。多くの元素と容易に結合して強力な漂白作用を持つ。皮膚に臭素が触れると腐食を引き起こすため危険である

臭素化合物にはオゾン層を破壊したり、生物濃縮したりするものがあるため、段階的に廃止される予定となっており、次第に工業的に製造されなくなってきている。


臭素は強力な酸化剤で、金属や有機化合物と容易に反応する。

アメリカ合衆国ヴァンダービルト大学のビリー・ハドソン博士らは、ミバエへの給餌実験で臭素を除いた餌を食べ続けたグループは死滅したが、通常通り臭素を含む餌を食べた対照グループは生き残ったことから、臭素が動物にとって28番目の必須元素であることを確認したと2014年に発表した[2][3]。

資源

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工業的には臭化物イオンを含む水溶液を酸性条件下で塩素を吹き込み、酸化された臭素単体を蒸留精製する。臭素は海水中には65 ppm (0.0065%) 含まれ、推定資源量は100兆トン存在し、多くの国で海水を原料として臭素を生産している。一方、死海あるいは臭素の含有量が高い鉱水が知られており、アメリカ合衆国やイスラエルなどの国では、鉱水や死海の水を原料にして、同様に塩素で酸化して生産している。日本では海水に塩素を吹き込んで臭素を遊離させる海水法とにがりに含まれるMgBr2に塩素を吹き込んで臭素を遊離させるにがり法で生産され、生産量は2007年で26,000トン(推定)である[4]。

米国地質調査所の2005年版統計[5]によると、全世界の臭素の生産量は約590,000トンである。その内訳は、1位の米国が222,000トン、2位のイスラエルが206,000トンでありこの2カ国で世界の生産量の8割を占める。国連統計局の2002年度統計[6]によると、輸出量はリサイクルされたものも含めて1位のイスラエルが94,141,000ドル、2位のベルギーが34,412,092ドルであった。

2002年輸出金額（ドル） 2002年生産量（トン）
アメリカ合衆国 16,820,987 225,000
イスラエル 94,141,000 206,000
中国 - 40,000
イギリス 15,922,613 50,000
日本 - 20,000
ベルギー 34,412,092 -
オランダ 19,297,583 -
その他 13,877,164 9,000
計 194,471,439 550,000
 

用途

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シリアツブリガイ Bolinus brandaris（旧学名:Murex brandaris）が分泌する無色の液体が空気中で酸化されると、紫色（皇帝紫）の成分である6,6'-ジブロモインジゴが得られる。この貝は、現在のレバノン沿岸ティルスに産したため、染料はチリアンパープル (Tyrian purple) とも呼ばれた。19世紀にアニリン染料（モーブなど）が開発されるまでは、もっとも優れた紫色の染料として用いられていた。

工業的には、有鉛ガソリンの添加剤であるジブロモエタン、消火に用いる CBrClF2, CBrF3 などのハロン、土壌燻蒸剤の臭化メチルが主な用途であった。しかしながら、いずれも環境に与える影響が大きいとされ、生産・消費量は減少している。航空機、新幹線車両などの内装材にも用いられ、難燃剤として優れるポリ臭化ジフェニルエーテルは、そのほかの主な用途である。

写真の感光材として、臭素の化合物臭化銀 (silver bromide) が用いられている。このため、印画紙のことを英語では bromide paper と呼ぶ。これが転じて、アイドル等の写真であるブロマイドの語源となった。

高温で様々な無機物・有機物を含む温泉水の消毒剤として塩素剤だけでは不十分な場合があるため、BCDMH（ブロモクロロジメチルヒダントイン）を主成分とする塩素臭素剤が使用される[7]。海外では「Bromine Tablets」という一般名で市販されている。

臭素の化合物

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→詳細は「Category:有機ハロゲン化合物」を参照

臭素系有機化合物

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　天然の臭素はほとんど同量の2種の安定同位体79Br（存在比0.5069）と81Br（存在比0.4931）からなるので、質量分析において臭素を1個ふくむ分子は質量数が2だけ異なり強度の等しい二本組のシグナルとして現れる特徴がある。

→詳細は「臭素の同位体」および「Category:有機ハロゲン化合物」を参照

臭素のオキソ酸

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臭素のオキソ酸は慣用名を持つ。次にそれらを挙げる。

オキソ酸の名称 化学式（酸化数） オキソ酸塩の名称 備考
次亜臭素酸
(hypobromous acid)		   (+I) 次亜臭素酸塩
( - hypobromite)
亜臭素酸
(bromous acid)		   (+III) 亜臭素酸塩
( - bromite)
臭素酸
(bromic acid)		   (+V) 臭素酸塩
( - bromate)		 臭素酸塩は危険物第1類。
過臭素酸
(perbromic acid)		   (+VII) 過臭素酸塩
( - perbromate)
  • オキソ酸塩名称の '-' にはカチオン種の名称が入る。

同位体

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→詳細は「臭素の同位体」を参照

脚注

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[脚注の使い方]

注釈

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  1. ^ 常温で液体の元素は臭素と水銀だけである。中国語ではそれぞれを漢字で「溴」、「汞」と書くが、水部の部首を含むことで常温での状態を示している。

出典

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  1. ^ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  2. ^ “VU investigators confirm bromine's critical role in tissue development” (英語). Vanderbilt University (2014年6月). 2014年6月25日閲覧。
  3. ^ 「精留塔」『化学工業日報』2014年6月25日p1、東京、化学工業日報社。[1]
  4. ^ 『15509の化学商品』化学工業日報社、2009年2月。ISBN 978-4-87326-544-5。 
  5. ^ http://minerals.usgs.gov/minerals/ Mineral Commodity Summaries
  6. ^ Commodity Trade Statistics Database
  7. ^ 社団法人空気調和・衛生工学会発行「浴場施設のレジオネラ対策指針」

関連項目

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ウィキメディア・コモンズには、臭素に関連するメディアがあります。
 
ウィクショナリーに関連の辞書項目があります。

外部リンク

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ハロゲン間化合物
フッ素 塩素 臭素 ヨウ素 アスタチン
フッ素 F2
塩素 ClF　ClF3　ClF5 Cl2
臭素 BrF　BrF3　BrF5 BrCl　BrCl3 Br2
ヨウ素 IF　IF3　IF5　IF7 ICl　I2Cl6 IBr　IBr3 I2
アスタチン AtCl　 AtBr　 AtI At2?
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