35. Brom (Br): Die rote Flüssigkeit

0:00 Willkommen zu einer neuen Folge von Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente, deinem Podcast zum Entspannen, Loslassen und lernen. Wenn dir der Podcast gefällt, bewerte ihn bitte, das hilft uns, weitere Folgen zu produzieren. Kennst du schon unsere anderen Podcastreihen wie Wissensreise durch die Uhrzeit oder Wissensreise durch die Länder der Erde heute widmen wir uns einem Element. Das auf den ersten Blick wie ein Außenseiter wirkt. Es ist weder ein leuchtendes Edelmetall noch ein unsichtbares Gas, es ist keine glänzende Münze und kein stiller Bestandteil der Luft, die wir atmen. Es ist eine Flüssigkeit, eine der wenigen Substanzen im gesamten Periodensystem, die bei Raumtemperatur flüssig ist. Es ist dunkelrot, fast

0:52 bräunlich, schwer wie Blei im Vergleich zu Wasser, und es stinkt es. Es stinkt so intensiv und beißend, dass schon sein Name eine Warnung ist. Dieses Element heißt Brom, sein chemisches Symbol ist Br, seine Ordnungszahl ist 35, und es gehört zur Gruppe der Halogene, jener faszinierenden und gefährlichen Elementfamilie, zu der auch Fluor, Chlor, Jod und Astad gehören.

1:22 Brom ist das einzige nicht metallische Element, das. Das bei Raumtemperatur flüssig ist. Es ist gleichzeitig giftig, industriell unentbehrlich in der Meeresbiologie, allgegenwärtig und historisch mit einigen der dunkelsten Kapitel der Chemiegeschichte verknüpft. Beginnen wir mit dem Namen, denn er ist ungewöhnlich ehrlich, das Wort Brom leitet sich vom griechischen Bromos ab, was so viel bedeutet wie Gestank oder üblen Geruch.

1:54 Diese Namensgebung ist keine poetische Übertreibung, sie ist präzise. Wissenschaft Brom verdampft bei Raumtemperatur langsam und die entstehenden Dämpfe sind Tiefbraun bis Orangefarben und riechen nach einer Mischung aus Chlor, faulen Meeresfrüchten und Rostigkeit, wenn man das überhaupt so beschreiben kann. Bereits winzige Konzentrationen von Bromdampf in der Luft ab etwa 0,1 Milligramm pro Kubikmeter sind für Menschen spürbar.

2:24 Ab höheren Konzentrationen reizen sie Augen, Nase, Rachen und Lunge. Die zulässige Kurzzeitwertkonzentration am Arbeitsplatz liegt in Deutschland bei 0,2 Parts per 1000000 Parts per 1000000. Ein kleiner Wert, der verdeutlicht, wie intensiv und schädlich bromdämpfe selbst in geringen Mengen sind.

2:53 Flüssiges Brom auf der Haut verursacht schwere Verätzungen, die sich oft erst mit Verzögerung zeigen. Eine Besonderheit, die Brom im Umgang besonders tückisch macht. Die Haut färbt sich zunächst gelb braun, dann entstehen Tiefe, schlecht heilende Wunden. Der Grund liegt in der chemischen Reaktivität des Broms.

3:17 Es reagiert sofort mit organischen Molekülen, darunter die Proteine und Lipide der Haut, und zerstört diese auf chemischem Wege. Die Geschichte der Entdeckung des Brumms ist eine jener wissenschaftlichen Geschichten, in denen Priorität, Ehrgeiz und Glück eng beieinander liegen. Brom wurde nämlich praktisch gleichzeitig von 2 Wissenschaftlern entdeckt, die voneinander unabhängig arbeiteten, der erste war Karl Jakob Löwig, ein junger Chemiestudent aus Deutschland im Jahr 1825, damals noch Student an der Universität Heidelberg. Untersuchte er das Wasser einer Mineralquelle aus seiner Heimatregion im Schwarzwald.

4:03 Er extrahierte daraus eine dunkelrote, schwere Flüssigkeit mit stechendem Geruch und legte eine Probe davon bei seinem Professor Leopold Gmelin vor. Gmelin erkannte die Bedeutung des Fundes und riet Löwig, größere Mengen zu produzieren und die Substanz genauer zu charakterisieren, doch das dauerte er. Währenddessen arbeitete in Montpellier, Frankreich, Antoine jérome Ballard, ein junger Apotheker und Chemiker, ebenfalls an Salzwasser Extrakten, in seinem Fall aus dem Mittelmeer und aus Salzteichen der Region. Im Jahr 1826 extrahierte auch er eine dunkelrote Flüssigkeit, erkannte, dass es sich um ein bislang unbekanntes Element handeln musste und publizierte seine Ergebnisse. Ballard schlug zunächst den

4:59 Namen Moride vor, abgeleitet vom lateinischen Muria für Salzlake. Doch die Akademie des Sehens entschied sich für Brome Gestank, weil Ballard zuerst publizierte, gilt er heute als offizieller Entdecker des Broms. Löwich hatte den Stoff möglicherweise früher in Händen, aber in der Wissenschaft zählt die Publikation. Diese Geschichte illustriert ein allgemeines Prinzip der Wissenschaftsgeschichte.

5:31 Entdeckungen liegen oft in der Luft, wenn die Methoden und das Wissen einer Epoche ausgereift sind. 2 Menschen können dasselbe entdecken, weil die Zeit reif ist, nicht weil sie voneinander abschreiben Brom ist, wie bereits erwähnt, bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit. Das klingt zunächst unspektakulär, ist aber im Kontext des Periodensystems außergewöhnlich. Von den 118 bekannten Elementen sind bei Raumtemperatur 20 Grad Celsius, Normaldruck nur zweiflüssig Quecksilber und Brom Brom Quecksilber ist ein Metall, Brom ist ein nicht Metall. Das macht Brom zum einzigen nicht metallischen Element mit diesem Aggregatzustand unter Standardbedingungen. Der Schmelzpunkt des Broms liegt bei -7,2 Grad Celsius, also knapp unter dem Gefrierpunkt von

6:33 Wasser, der Siedepunkt liegt bei 58,8 Grad Celsius, das ist die Temperatur eines heißen Sommertages, kein extremer Wert, das bedeutet. An einem sehr heißen Sommertag würde Brom in einem offenen Behälter sieden und Dämpfe entwickeln. Die Breite des flüssigen Bereichs beträgt also nur etwa 66 Grad, deutlich weniger als bei Wasser mit seinen 100 Grad. Die Dichte von flüssigem Brom beträgt 3,1 Gramm pro Kubikzentimeter, mehr als dreimal so schwer wie Wasser. Das ist beim Umgang mit Brom sofort spürbar. Ein kleiner Glasbehälter, der mit Brom gefüllt ist, wirkt erstaunlich schwer.

7:23 Brom ist in Wasser mäßig löslich, es bildet mit Wasser eine leicht gelbliche Lösung, das sogenannte Bromwasser, das in der chemischen Analyse traditionell als Nachweismittel für Doppelbindungen in organischen Molekülen eingesetzt wird, die. Bromwasser entfärbt sich sofort, wenn es mit einer Verbindung reagiert, die eine CC Doppelbindung enthält. Eine klassische Reaktion des Chemieunterrichts Brom ist in organischen Lösungsmitteln wie Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform oder Diethyleter gut löslich und bildet dort intensive orange rote Lösungen.

8:03 Brom steht in der siebten Hauptgruppe des Periodensystems. Der Gruppe der Halogene diese Gruppe ist eine der chemisch interessantesten überhaupt. Alle als Halogene sind Reaktionsfreudig, alle sind in reiner Form giftig und alle kommen in der Natur fast ausschließlich in gebundener Form vor, als Ionen oder in Verbindungen.

8:26 Das Wort Halogen stammt ebenfalls aus dem griechischen und bedeutet sinngemäß Salzbildner. Die Halogene folgen einer klaren Systematik. Je weiter oben in der Gruppe, desto kleiner das Atom, desto reaktiver das Element und desto niedriger der Schmelz und Siedepunkt. Fluor ist ein farbloses Gas und das Reaktivste aller Elemente überhaupt.

8:53 Chlor ist ein gelblich grünes Gas, Brom ist eine rote Flüssigkeit, Jod ist ein grauschwarzer Feststoff. Astad ist ein radioaktives Feststoffelement, das kaum erforscht werden konnte, weil es so kurzlebig ist. Brom hat die Ordnungszahl 35, was bedeutet, dass sein Atomkern 35 Protonen enthält. Es hat in der Natur 2 stabile Isotope. Brom, 79 und Brom 81, die praktisch gleich häufig vorkommen.

9:27 Brom 79 mit etwa 50,7% und Brom, 81 mit etwa 49,3%. Diese fast perfekte Gleichverteilung zweier Isotope ist in der Natur ungewöhnlich und hat praktische Bedeutung in der Massenspektrometrie. Ein Massenspektrum, das Brom enthält, zeigt stets 2 nahezu gleich hohe Peaks im Abstand von 2 Masseneinheiten. Ein charakteristisches Erkennungsmerkmal für Chemiker und Chemikerinnen in chemischen Verbindungen tritt Brom am häufigsten als Bromidion auf, also mit der Ladung -1, nachdem es ein Elektron aufgenommen hat.

10:16 Diese Eigenschaft teilt es mit allen Halogenen. Sie brauchen nur ein weiteres Elektron, um die stabile Edelgaskonfiguration zu erreichen und schnappen sich dieses Elektron daher sehr bereitwillig, obwohl Brom in reiner Form nicht in der Natur vorkommt, ist das Bromition in der Erdkruste in Meerwasser und in Lebewesen weit verbreitet, im Meerwasser ist Bromit. Mit einer durchschnittlichen Konzentration von etwa 65 Milligramm pro Liter.

10:49 Das Achthäufigste gelöste Ion das klingt gering, doch angesichts des schieren Volumens der Weltmeere, etwa 1,335 Milliarden Kubikkilometer, ergibt sich daraus eine gigantische Gesamtmasse von Brom. Die im Ozean gelöst ist. Besonders hohe bromit Konzentrationen finden sich in hypersalinen Gewässern, also in Seen und Meeren, die Salziger sind als der normale Ozean.

11:21 Das Tote Meer zwischen Israel und Jordanien enthält außergewöhnlich hohe Bromitgehalte bis zu 5 Gramm pro Liter und war historisch eine der wichtigsten natürlichen Quellen für die Bromproduktion. An Land kommt Brom vor allem in Salzlagerstätten vor, die durch die Verdunstung alter Meere entstanden sind. Solche evaporit Lagerstätten finden sich unter anderem in Deutschland, Polen, Israel, den USA und China. Die Salzformationen des Norddeutschen Zechsteinbeckens, die sich über weite Teile von Niedersachsen und Schleswig Holstein erstrecken, enthalten ebenfalls Bromverbindungen, die. In der biologischen Welt spielt Brom eine überraschend aktive Rolle.

12:12 Meeresorganismen, insbesondere Algen, Schwämme und bestimmte Weichtiere akkumulieren Brom Verbindungen und setzen sie für verschiedene biochemische Zwecke ein. Einige Meeresorganismen produzieren bromhaltige organische Verbindungen als Abwehrstoffe gegen Fressfeinde oder als antimikrobielle Mittel. Lange bevor Brom als chemisches Element bekannt war, spielte eine seiner Verbindungen eine außerordentliche Rolle in der Geschichte der Menschheit.

12:46 Die Rede ist von Tyrion Purple, dem Tyrischen Purpur, einem der wertvollsten Farbstoffe der Antike. Dieser Farbstoff, chemisch als 6,6 dibro Mindigo bekannt. Wurde aus Meeresschnecken der Gattungen Murex und Hexaplex gewonnen. Die Schnecken produzieren in einer Drüse einen Vorläuferstoff, der nach Extraktion und Belichtung durch eine komplexe photochemische Reaktion den intensiven Lichtechten Purpurfarbstoff ergibt das Bromit, dass die Schnecken aus dem Meerwasser akkumulieren, ist essentiell für die Bildung dieser Verbindung.

13:30 Die Herstellung des Tyrischen Purpurs war aufwendig und teuer. Für ein einziges Gramm Farbstoff benötigte man Tausende von Schnecken. Der Geruch der Produktionsstätten war legendär, widerlich auch hier das Brom, das zu den unangenehmen Nebenprodukten beitrug, entsprechend war tyrischer Purpur einer der teuersten Stoffe der antiken Welt, er war kaiserlichen und königlichen Persönlichkeiten vorbehalten und.

14:00 Und der Begriff, in Purpur geboren, bezeichnete Kinder, die im Purpurgemach des byzantinischen Kaisers zur Welt kamen, also als Thronfolgerkinder. In der Römerzeit war der Besitz von Tyrischem Purpur durch Gesetze geregelt, nur der Kaiser durfte vollständig purpur gekleidet erscheinen, Senatoren trugen einen purpurnen Streifen an der Toga. Diese Farbhierarchie war soziale Kontrolle durch Chemie. Die Produktion von Tyrischem Purpur starb mit dem Fall von Konstantinopel 1453 weitgehend aus. Erst im 19 und 20 Jahrhundert wurde die chemische Struktur des Farbstoffs aufgeklärt und seine Verbindung zum Brom erkannt. Heute wird Brom hauptsächlich aus 2 Quellen gewonnen, aus Meerwasser und aus salzhaltigen

14:52 Grundwässern, sogenannten Sohlen. Die Grundlage der industriellen Bromgewinnung ist die sogenannte Chlorierungsmethode. Da Chlor in der Halogenreihe Reaktiver ist als Brom, verdrängt es bromid Ionen aus der Lösung. Chlorgas wird in die bromidhaltige Sohle eingeleitet und elementares Brom wird freigesetzt. Dieses wird dann durch einen Luftstrom ausgetrieben und anschließend in einer Sodalösung absorbiert, konzentriert und destilliert.

15:25 Die weltweite Brom Produktion beträgt schätzungsweise zwischen 300004 100000 Tonnen jährlich. Die größten Produzenten sind Israel, die USA und China. Israel ist dabei besonders bedeutend, die Bromgewinnung aus dem Toten Meer und aus Sullekellen in der Negev Wüste macht das Land zu einem der weltweit führenden Brom Exporteure.

15:54 Das israelische Unternehmen Ecl Group, früher Israel Chemical Chemicals Limited, gehört zu den dominierenden Akteuren des globalen Brommarktes. Eine der historisch wichtigsten Anwendungen war Etylendibromit Edb, das dem Verbleibten Benzin als Zusatz beigemischt wurde. Blei wurde dem Benzin als Anti Klopfmittel zugesetzt, bildete aber Ablagerungen im Motor.

16:23 Edb half das Blei als flüchtige Verbindung aus dem Auspuff zu entfernen. Mit dem Verbot von Verbleitem Benzin in den meisten Ländern gegen Ende des 20 Jahrhunderts entfiel dieser enorme Bromverbrauch eine weitere große Anwendungsklasse waren bromierte Flammschutzmittel, kurz B. Frs. Diese Verbindungen wurden Kunststoffen, Textilien und Elektronikkomponenten Beigemengt, um deren Entflammbarkeit zu verringern.

16:59 Bromierte Verbindungen unterbrechen die Kettenreaktionen, die bei der Verbrennung ablaufen, und können so den Ausbruch von Bränden verlangsamen oder verhindern. Aus diesem Grund war Brom jahrzehntelang in Computergehäusen, Fernsehern, Möbeln und Textilien weit verbreitet. Doch bromierte Flammschutzmittel haben eine dunkle Seite. Viele von ihnen sind persistent, sie werden in der Umwelt nicht oder nur sehr langsam abgebaut, sie reichern sich in Fettgewebe von Tieren und Menschen an.

17:34 Ein Prozess der sogenannten Bioakkumulation Ionen, Polybromierte Diphenyleter PBD es eine wichtige Klasse bromierter Flammschutzmittel. Wurden weltweit in Muttermilch, meeressäugern, Polarfüchsen und sogar in der Arktis nachgewiesen. Manche Pdes sind hormonell wirksam und stehen im Verdacht, das Schilddrüsensystem und die neurologische Entwicklung zu beeinflussen die EU hat mehrere Pdes verboten oder stark eingeschränkt und die Suche nach weniger problematischen Alternativen ist in vollem Gange. Brom findet auch Verwendung in der Wasseraufbereitung und in Schwimmbädern.

18:19 In diesem Bereich konkurriert es mit Chlor. Brom ist bei höheren PH Werten und in warmem Wasser wirksamer als Chlor und hinterlässt weniger intensive Gerüche. Desinfektionsmittel auf Brombasis sind daher besonders in Whirlpools und Warmwasserbecken verbreitet, in der pharmazeutischen Industrie ist Brom ein wichtiger Synthese Baustein. Zahlreiche Medikamente, darunter verschiedene Sedativa, Antiepileptika und Anästhetika, enthalten Bromatome oder werden mit Hilfe von Bromverbindungen hergestellt. Kaliumbromid beispielsweise wurde im 19 und frühen 20 Jahrhundert als eines der ersten chemisch definierten Beruhigungs und Schlafmittel eingesetzt.

19:08 Die Geschichte des Broms hat auch eine düstere Seite, die mit dem Ersten Weltkrieg verbunden ist. Bromverbindungen gehörten zu den frühen Kampfstoffen, die in diesem Krieg eingesetzt wurden. Cyan, Brom, Benzyl, auch als Chamid bekannt, wurde von französischen Truppen bereits 1914 als Tränengas eingesetzt, bromaceton und andere Bromverbindungen folgten. Diese Verwendung war Teil einer allgemeinen Eskalationsdynamik des Ersten Weltkriegs, in der chemische Waffen von nahezu allen kriegführenden Parteien eingesetzt wurden und zu massenhaftem Leid führten.

19:49 Das Genfer Protokoll von 1925 verbot den Einsatz chemischer Waffen im Krieg, ein frühes Beispiel für internationales Recht, das aus den Schrecken des industrialisierten Krieges entstanden ist. Brom. Ist kein essentielles Element für den menschlichen Körper. Zumindest galt das lange als gesichert.

20:11 Neuere Forschungen haben jedoch gezeigt, dass Bromit möglicherweise eine Rolle bei der Biosynthese von Kollagen 4 spielt, einem strukturellen Protein, das in der Basalmembran von Geweben vorkommt. Eine Studie aus dem Jahr 2014, veröffentlicht im Fachjournal Sell, zeigte, dass Bromit. Für die korrekte Vernetzung von Kollagen 4 essentiell ist und damit indirekt für die Integrität von Geweben wie der Lunge, der Niere und der Haut. Falls diese Befunde bestätigt werden, wäre Brom das einzige Halogen, das als essentiell für alle mehrzelligen Lebewesen anzusehen wäre.

20:56 Im menschlichen Blut sind Bromidionen in Konzentrationen von etwa 2 bis 5 Milligramm pro Liter nachweisbar, hauptsächlich über die Nahrung aufgenommen. Da Brom in zahlreichen pflanzlichen Lebensmitteln Trinkwasser und Meeresfischen vorkommt. Brom spielt eine wichtige und gefährliche Rolle in der Atmosphärenchemie Bromverbindungen, insbesondere die sogenannten Hallone.

21:24 Bromhaltige Verbindungen, die als Feuerlöschmittel eingesetzt wurden, haben erheblich zum Abbau der stratosphärischen Ozonschicht beigetragen. Die Ozonschicht in der Stratosphäre in etwa 15 bis 35 Kilometern Höhe schützt die Erdoberfläche vor einem Großteil der ultravioletten Strahlung der Sonne. Brom ist in der Stratosphäre deutlich effektiver im Ozonabbau als Chlor.

21:51 Ein einzelnes Bromatom kann bis zu 45 mal mehr Ozonmoleküle zerstören als ein Chloratom, bevor es selbst deaktiviert wird. Der Grund liegt in der Chemie der katalytischen Reaktionszyklen durch die Halogene Ozon abbauen das Montrealer Protokoll von 1987, eines der erfolgreichsten internationalen Umwelt.

22:19 Abkommen der Geschichte regelte den weltweiten Ausstieg aus der Produktion ozonabbauender Substanzen, darunter auch Hallone. Seitdem hat sich die Ozonschicht langsam erholt und Messungen zeigen eine positive Trendentwicklung. Dieser Erfolg ist ein Paradebeispiel dafür, was internationale Kooperation im Bereich des Umweltschutzes leisten kann, wenn politischer Wille und wissenschaftliche Erkenntnis zusammenfinden.

22:48 Natürliche Quellen von Brom in der Atmosphäre sind meerwasservernebelung, vulkanische Emissionen und die biologische Produktion von Methylbromid durch Marineorganismen und Böden. Methylbromid ist selbst ein ozonabbauendes Gas und unterliegt inzwischen ebenfalls internationalen Beschränkungen. Brom ist in vielerlei Hinsicht ein Spiegel unserer technologischen Zivilisation.

23:18 Es ist nützlich, in der Medizin, in der Industrie, in der Wasseraufbereitung. Es ist unvermeidlich, in unseren Meeren, in unseren Körpern, in der Atmosphäre, und es ist gefährlich, wenn es unkontrolliert in die Umwelt gelangt, wenn es als Waffe eingesetzt wird, wenn es sich in Nahrungsketten anreichert. Die Geschichte des Broms zeigt, wie Chemisches Wissen und industrielle Nutzung immer wieder auf Umweltfolgen gestoßen sind, die zunächst nicht absehbar waren. Bromierte Flammschutzmittel schützten Menschen vor Bränden und verunreinigten gleichzeitig Muttermilch und Arktiseis Hallone retteten Schiffe und Flugzeuge vor Bränden und fraßen die Ozonschicht.

24:07 Das ist kein Argument gegen Chemie oder Technologie, aber es ist ein Argument für Vorsicht, für Forschung, für Regulierung und für internationale Zusammenarbeit. Der Erfolg des Montrealer Protokolls zeigt, dass es möglich ist, globale Umweltprobleme durch koordiniertes politisches Handeln zu lösen.

24:29 Die Ozonschicht erholt sich. Das ist kein Zufall, sondern das Ergebnis von Wissenschaft, die gehört wurde und von Politik, die gehandelt hat. Die Elemente des Periodensystems erzählen uns, wer wir sind und wie wir mit der Welt umgehen, die uns trägt. Brom trägt in sich die Geschichte des Meeres, aus dem es stammt, es erinnert uns daran, dass unsere Erde ein fein austariertes System ist.

24:58 Eine Ozonschicht in Kilometern Höhe, die Leben auf der Oberfläche möglich macht, Meeresströmungen, die Bromid um den Globus transportieren, Meeresorganismen, die Brom in biochemische Kunstwerke verwandeln, das war die heutige Wissensreise durch das Periodensystem der Elemente. Ich hoffe, die rote Flüssigkeit hat dich fasziniert und vielleicht ein wenig in Staunen versetzt über ein Element.

25:25 Das so alltäglich und so außergewöhnlich zugleich ist. Wenn dir diese Folge gefallen hat, hinterlasse bitte eine Bewertung. Jede Einzelne hilft uns, weitere Reisen durch das Periodensystem zu Unternehmen, bis zur nächsten Folge.