બ્રોમીન

બ્રોમીન : આવર્તક કોષ્ટકના 17 [અગાઉ VII]મા સમૂહનું અધાત્વિક હેલોજન તત્વ. સંજ્ઞા Br. 1826માં ફ્રાન્સના એન્તોઇ જિરોમ બેલાર્ડે સમુદ્રના પાણીના બાષ્પીભવન વડે મીઠું અલગ કર્યા બાદ મળેલા માતૃદ્રવ (mother liquor) (bittern)માંથી બ્રોમીન અલગ પાડી તે એક રાસાયણિક તત્વ છે તેમ જણાવ્યું. તે જ સમયે જર્મનીના લોવિગે પણ આ તત્વ શોધેલું. બેલાર્ડે આ તત્વ માટે ‘મ્યુરાઇડ’ શબ્દ સૂચવ્યો હતો, પણ ફ્રેન્ચ એકૅડેમી ઑવ્ સાયન્સે તત્વની ઉગ્ર પ્રકોપક (irritating) વાસને કારણે ગ્રીક શબ્દ ‘બ્રોમોસ’ (bromos) (દુર્ગંધ) પરથી ‘બ્રોમીન’ નામ આપ્યું. અધાત્વિક તત્વોમાં તે એક જ તત્વ એવું છે જે ઓરડાના તાપમાને પ્રવાહી રૂપમાં હોય છે.

1990માં વિશ્વનું બ્રોમીનનું ઉત્પાદન 43,800 ટન હતું. યુ.એસ. (1,77,000 ટન), ઇઝરાયલ (1,35,000), રશિયા (60,000), ઇંગ્લૅન્ડ (28,000), ફ્રાન્સ (18,000) અને જાપાન (15,000) તેના મુખ્ય ઉત્પાદકો છે.

પ્રાપ્તિસ્થાન : પૃથ્વીના પોપડામાં બ્રોમીનનું પ્રમાણ 9 x 10¹⁴થી 9 x 10¹⁵ મેટ્રિક ટન જેટલું છે, જે ક્ષારરૂપે છે. કુદરતમાં વિપુલતાની ર્દષ્ટિએ તેનો ક્રમ 25મો છે. બ્રોમીનનો મુખ્ય સ્રોત દરિયાનું પાણી છે. તેમાં દર દસ લાખ ભાગે 65 ભાગ બ્રોમીન હોય છે. 14,000 મેટ્રિક ટન પાણીમાંથી 0.9 મેટ્રિક ટન બ્રોમીન મળી શકે. ખારા પાણીનાં સરોવરો તથા ખારા કૂવામાં પણ તે મળે છે. દા.ત., મૃત સરોવર(dead sea)ના પાણીમાં આયન સ્વરૂપે તેનું પ્રમાણ 0.4 % છે. મેક્સિકો અને ચિલીમાં તે સિલ્વર બ્રોમાઇડ ખનિજ રૂપે પણ મળે છે.

ઉત્પાદન : સમુદ્રના પાણીમાં રહેલા મીઠા(NaCl)ના તેમજ પોટૅશિયમ અને મૅગ્નેશિયમના ક્લોરાઇડ ક્ષારોના સ્ફટિકીકરણ બાદ બાકી રહેલા પ્રવાહીમાં ક્લોરિન વાયુ પસાર કરીને બ્રોમીન મેળવવામાં આવે  છે.

સ્ફટિકીકરણ બાદ મળેલા માતૃદ્રાવણને 60° સે. જેટલું ગરમ કરવામાં આવે છે; અને કંકર ભરેલા ટાવરમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. ટાવરની નીચેના ભાગથી ક્લોરિનનો પ્રવાહ પસાર કરવામાં આવે છે. દ્રાવણમાં બ્રોમાઇડ ક્ષાર રૂપે રહેલ બ્રોમીન ક્લોરિન વડે ઉપચયન પામી અલગ પડે છે.

પ્રક્રિયા નીચે મુજબ થાય છે.

2 Br^– + Cl₂ → 2Cl^– + Br₂

દા.ત., MgBr₂ + Cl₂ → MgCl₂ + Br₂

વપરાયા વગરનો ક્લોરિન અને મુક્ત થયેલો બ્રોમીન વાયુ ટાવરમાં ઉપર ચડે છે, જ્યાંથી તે શીતકમાં જાય છે. શીતકમાં મોટાભાગની બાષ્પ પ્રવાહી સ્વરૂપે ફેરવાય છે. બાકીની બાષ્પને લોખંડનો ભીનો ભૂકો ભરેલા ટાવરમાંથી પસાર કરવાથી બ્રોમીનનું આયર્ન બ્રોમાઇડમાં રૂપાંતર થાય છે, જે પોટૅશિયમ બ્રોમાઇડ બનાવવા વપરાય છે. મોટાભાગનો બ્રોમીન આ રીતે દૂર થયા પછી બાકી રહેલા પ્રવાહીને ટાવરની નીચે આવેલી નળી વડે ભૂગર્ભ ટાંકીમાં લઈ જવાય છે. પાઇપમાં પ્રવાહી સાથે ક્લોરિનવાયુ પણ પસાર કરવામાં આવે છે. ભૂગર્ભ ટાંકીમાં રેતીવાળા પથ્થરની છાજલીઓ રાખવામાં આવે છે તેથી પ્રવાહી વાંકાચૂકા રસ્તા પરથી પસાર થાય છે. તેમાં દબાણ સાથે પાણીની વરાળ પસાર કરવાથી પ્રવાહીમાં રહેલો કલોરિન અને બ્રોમીન પ્રવાહીની ઉપર આવી જાય છે. ભૂગર્ભ ટાંકીમાં દાખલ થતા અને બહાર આવતા પ્રવાહીનું કદ સમાન હોવાથી ટાંકીમાં પ્રવાહીની સપાટી જળવાઈ રહે છે.

ગુણધર્મો : બ્રોમીન ઘેરા લાલ રંગનું, ધૂમાયમાન, તીવ્ર વાસવાળું, અત્યંત ઝેરી પ્રવાહી છે. પ્રવાહી અને વાયુરૂપ બ્રોમીનના અણુ(Br₂)માં બે પરમાણુ હોય છે. તેની બાષ્પનો રંગ લાલ તપખીરિયો હોય છે. તેના 17 સમસ્થાનિકો પૈકી ⁷⁷Br સૌથી વધુ અર્ધઆયુ, 57 કલાક – ધરાવે છે. કુદરતમાં તેના બે સમસ્થાનિકો ⁷⁹Br (50.6 %) અને ⁸¹Br (49.4 %) મળી આવે છે. તેના કેટલાક ભૌતિક ગુણધર્મો નીચે પ્રમાણે છે :

પરમાણુભાર	79.904
પરમાણુક્રમાંક	35
ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના	[Ar]3d104s24p5
ગલનબિંદુ (°સે.)	–7.27
ઉત્કલનબિંદુ (°સે.)	59.5
વિ. ઘનતા (પ્રવાહી, 20° સે.) (ગ્રા./ઘ.સેમી.)	3.123
આયનીકરણ ઊર્જા (કિજૂ/મોલ–1)	1142.7
ઇલેક્ટ્રૉન આકર્ષણ (કિજૂ/મોલ–1)	324.5
ક્રાંતિક/તાપમાન (°સે.)	311
પાણીમાં દ્રાવ્યતા (ગ્રા./100 ગ્રા. દ્રાવણ) (25° સે.)	3.38
ઉપચયન સ્થિતિ	–1, +1, +3, +5, +7
માનક ઉપચયન વિભવ (વોલ્ટ)	–1.087

ચામડી, આંખ, ગળું અને શ્વસનતંત્ર પર તે તરત અસર કરે છે. ચામડી ઉપર પડતાં તે ચામડીના કોષોનો નાશ કરે છે. સાંદ્ર બ્રોમીનની બાષ્પ અલ્પ સમય માટે પણ શ્વાસમાં જાય તો ઘાતક નીવડી શકે છે.

બ્રોમીન ધાતુ અને અધાતુ તત્વો સાથે સંયોજાઈને બ્રોમાઇડ ક્ષારો બનાવે છે. હેલોજન સાથે આંતર હેલોજન સંયોજન બનાવે છે. હાઇડ્રોજન સાથે પ્રચંડ રીતે સંયોજાઈ હાઇડ્રોજન બ્રોમાઇડ આપે છે :

H₂ + Br₂ → 2HBr + 24950 કૅલરી

રાસાયણિક રીતે તે ક્લોરિનને મળતો છે; પરંતુ પાણીમાં તેની  દ્રાવ્યતા ક્લોરિન કરતાં ઓછી છે. પાણીની હાજરીમાં તે મંદ ઉપચયન-કર્તા તરીકે વર્તે છે. કાર્બનિક સમૂહમાં બ્રોમીન ક્લોરિન કરતાં સરળતાથી ઉમેરી શકાય છે. કાર્બનિક બ્રોમો-સંયોજનો કાર્બનિક ક્લોરોસંયોજનો સાથે ગુણધર્મમાં સામ્ય ધરાવે છે; પરંતુ તે વધારે ઘનતાવાળા પરંતુ ઓછા બાષ્પશીલ, દહનશીલ અને સ્થાયી હોય છે.

બ્રોમીનનું જલીય દ્રાવણ લાલ-નારંગી રંગનું હોય છે. જલીય દ્રાવણમાં તેનું થોડું જળવિભાજન થાય છે.

Br₂ + H₂O → HBrO + HBr

2HBrO → 2HBr + O₂

ઑક્સિજન ઉત્પન્ન થવાની પ્રક્રિયા પ્રકાશની હાજરીમાં વેગીલી બને છે અને બ્રોમીનજળની રંગહારક ક્રિયા માટે તે જવાબદાર છે. બ્રોમીનના ક્ષારો અને હાઇડ્રોક્લોરિક ઍસિડની હાજરીમાં તેની દ્રાવ્યતા વધે છે. કાર્બન ડાઇસલ્ફાઇડ, કાર્બન ટેટ્રાક્લોરાઇડ, ક્લોરોફૉર્મ, ઈથર અને હિમાની (glacial) એસેટિક ઍસિડમાં તે સંપૂર્ણપણે દ્રાવ્ય છે.

કાર્બનિક રસાયણમાં બ્રોમીનની વિસ્થાપન-પ્રક્રિયાઓ અગત્યની છે. કાર્બન સાથે જોડાયેલા હાઇડ્રોજનનું તે પ્રતિસ્થાપન કરે છે. બ્રોમીનજળ આલ્ડોઝ શર્કરાનું લૅક્ટોનમાં ઉપચયન કરે છે, જે પછીથી જળ-અપઘટનથી આલ્ડોનિક ઍસિડમાં ફેરવાય છે. શર્કરાની સંરચના જાણવા માટે બ્રોમીનની આ ઉપચયન-ક્રિયાનો ઉપયોગ થાય છે. દ્વિબંધ કે ત્રિબંધ ધરાવતાં કાર્બનિક સંયોજનો સાથે બ્રોમીન સંયોજાઈ સંતૃપ્ત સંયોજનો બનાવે છે; દા.ત.,

બ્રોમોટ્રાઇક્લોરોમીથેન એ અગત્યનો આલ્કાઇલીકારક છે :

CBrCl₃ + CH₂ = CH₂ → CCl₃CH₂CH₂Br

ઉપયોગો : પાણીની હાજરીમાં બ્રોમીન ઉપચયનકર્તા તરીકે વર્તતો હોઈ તે રંગહારક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. જળસ્વચ્છતા (water sanitation) તેમજ ઘણાં અકાર્બનિક સંયોજનો (દા.ત., ફોટોગ્રાફી માટેનું AgBr) બનાવવા બ્રોમીનનો ઉપયોગ થાય છે. ઇથિલીન ડાઇબ્રોમાઇડ અંતર્દહન એન્જિનના સિલિન્ડરમાં સીસું (લેડ) ન જામે તે માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે. મિથાઇલ બ્રોમાઇડ એ કીડા મારવા માટેના અસરકારક સૂત્રકૃમિનાશી (nematocide) તરીકે વપરાય છે. તે સામાન્ય કીટનાશક (pesticide) એટલે તૃણનાશક, ફૂગનાશક અને જંતુનાશક (insecticide) તરીકે પણ વપરાય છે. રેસા, શેતરંજી કે ગાલીચા, કામળા વગેરે માટે બ્રોમીનનાં સંયોજનો અગ્નિમંદક (fire retardants) તરીકે ઉપયોગમાં આવે છે. કાર્બ-બ્રોમો સંયોજનો (bromo-organics) શારકામ માટેનાં ઉચ્ચ ઘનતાવાળાં પ્રવાહીઓમાં વપરાય છે. રંગક-ઉદ્યોગ ઇન્ડિગો રંગકો અને અન્ય રંગીન સંયોજનોની ઝાંય (shade) બદલવા પણ બ્રોમીનનો ઉપયોગ કરે છે. નિર્જળ ઍલ્યુમિનિયમ બ્રોમાઇડ કેટલીક બ્રોમીનીકરણ-પ્રક્રિયાઓ માટે અસરકારક ઉદ્દીપક તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે. મર્ક્યુરોક્રોમ એ જાણીતો પ્રતિજીવાણુકારક (antibacterial) છે. બ્રોમોઆઇસોવેલિયમ એ પ્રશામક (sedative) અને સંમોહક (hypnotic) તરીકે જાણીતો છે. હેલોથેન એ જાણીતો નિશ્ચેતક છે. ઊધઈના પ્રતિકારક તરીકે તથા ખાદ્યઉદ્યોગમાં બ્રોમીન જંતુનાશક તરીકે વપરાય છે. પ્રયોગશાળામાં પ્રક્રિયક તરીકે બ્રોમીન અને તેનાં કેટલાંક સંયોજનો ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ચિત્રા સુરેન્દ્ર દેસાઈ