Bromatas (BrO3−): apibrėžimas, savybės, gamyba ir pavojai

Bromatas (BrO3−): išsamus apibrėžimas, cheminės savybės, gamybos būdai ir pavojai — kaip susidaro vandenyje, kancerogeninė rizika ir prevencijos priemonės.

Bromatas yra jonas, kurio cheminė formulė yra BrO₃⁻. Jame bromas yra +5 oksidacijos būsenos. Bromatas dažnesnis už hipobromitus, perbromatus ir bromitus. Tipinis pavyzdys — natrio bromatas. Bromatai yra stiprūs oksidatoriai ir dažnai pasireiškia kaip tirpios, baltos arba bespalvės druskos.

Struktūra ir cheminės savybės

BrO₃⁻ anijonas turi centrinį bromą, susijusį su trimis deguonies atomais. Pagal VSEPR teoriją jis atitinka AX₃E tipą, tad molekulės formą galima apibūdinti kaip trigoniškai-piramidinę su vienu laisvu elektronų poru centre. Bromatas yra stiprus oksidatorius — jis lengvai oksiduoja redukuojančias medžiagas (pvz., halogenidus, organines medžiagas ir kai kuriuos metalus).

Fizinės savybės

• Dauguma bromato druskų yra kristalinės, gerai tirpstančios vandenyje.
• Savybės panašios į chloratus (ClO₃⁻) — termo- ir fotojautrūs santykinai, gali dekomponuoti kaitinant arba esant stipriems redukuojantiesiems reagentams.
• Bromatai yra oksiduojančios medžiagos — kontaktas su organinėmis medžiagomis ar stipriais redukuojančiais junginiais gali sukelti užsidegimą ar sprogimą nepalankiomis sąlygomis.

Gamyba

Bromatai gaminami keletu būdų:

• Ozonuojant bromidų tirpalus: į vandenį patekęs bromidas (Br⁻) reaguoja su ozonu ir gali oksiduotis iki bromato. Tai svarbu vandens valymo kontekste, nes ozonavimas gali sukelti nepageidaujamą bromatų susidarymą.
• Elektrolizė: karšto bromido tirpalo elektrolizės metu anodinė oksidacija gali duoti bromatą.
• Reakcijos su kitomis oksidacijos priemonėmis: pavyzdžiui, chloro dioksidas saulės šviesoje ar tam tikromis sąlygomis gali reaguoti su bromidais ir susidaryti bromatai.
• Reakcija tarp kalio hidroksido ir bromu: tokiais atvejais susidaro mišinio produktai — bromidas ir bromatas vienu metu.
• Bromatai galima gauti reaguojant bromo rūgščiai (ar panašiais oksiduotais bromo junginiais) su baze, kuri neutralizuoja ir formuoja druskas.

Panaudojimas

• Pramonėje bromatai naudojami kaip oksidatoriai ir reagentai laboratorijose bei tam tikruose sintezės procesuose.
• Anksčiau kalio bromatas buvo plačiai naudojamas kaip duonos stiprintuvas (dough improver), bet dėl užterštumo ir kancerogeninio poveikio jo naudojimas maistui daugelyje šalių buvo ribojamas arba uždraustas.
• Taktiškai bromatai buvo naudojami fotografijoje (anksčiau) ir kai kuriose cheminių reakcijų procedūrose.

Pavojai sveikatai ir aplinkai

Bromatai laikomi toksiškomis ir gali būti kancerogenai (su gyvūnų tyrimais, rodančiais navikų susidarymą inkstuose bei kituose organuose). Jie gali sukelti ūmų ir lėtinį toksinį poveikį:

• Ūmus poveikis (didelės dozės): pykinimas, vėmimas, pilvo skausmas, dehidratacija; gali pažeisti inkstus ir sukelti inkstų nepakankamumą.
• Ilgalaikis poveikis: genotoksiškumas, navikų rizika pagal gyvūnų modelius; todėl daugelyje pasaulio regionų ribojama bromatų buvimo maisto produktuose ar geriamajame vandenyje.
• Aplinkai: bromatai yra tirpūs ir mobilūs vandenyje — gali patekti į požeminį vandenį ir paviršinius telkinius, sukeldami ekotoksikologinį riziką.

Bromatas susidaro, kai bromidui patekus į vandenį jis reaguoja su ozonu arba chloru (ar kitomis oksidantėmis), todėl ozonavimo arba chlorinimo procesuose, ypač esant aukštam bromidų koncentracijai (pvz., jūros vandenyje ar brakiškame vandenyje), gali susidaryti reikšmingi bromatų kiekiai. Kartais reikia šalinti vandenį, kuriame yra per daug bromatų arba imtis priemonių mažinti jų susidarymą.

Kokybės kontrolė, nustatymas ir reguliavimas

Bromatų kiekiai vandenyje nustatomi naudojant jonų chromatografiją, spektrofotometrines arba elektrochemines metodikas ir kitus validuotus analizės metodus. Daug tarptautinių organizacijų bei valstybių nustatė ribines vertes:

• PSO/WHO ir kai kurios nacionalinės agentūros rekomenduoja ribą apie 10 μg/l (0,01 mg/l) geriamajame vandenyje.
• Dėl kancerogeninio ir genotoksiško pobūdžio daugelis šalių riboja arba draudžia kalio bromato naudojimą maisto pramonėje.

Sumažinimas ir prevencija vandens tvarkyme

• Norint mažinti bromatų susidarymą ozonavamuose vandens tvarkymo įrenginiuose rekomenduojama: optimizuoti ozono dozes, sumažinti pH ozonavimo metu (žemesnis pH dažnai mažina bromatų formavimąsi), taikyti prieš- arba poapdorojimo technologijas (pvz., aktyvuotą anglies filtraciją, UV/H2O2), arba naudoti alternatyvias dezinfekcijos priemones.
• Bromidų kiekį vandenyje galima sumažinti naudojant nanofiltraciją ar atvirkštinio osmoso sprendimus, jei tai ekonomiškai ir techniškai įmanoma.

Sauga, tvarkymas ir šalinimas

• Laikymas: bromatų druskas laikyti sausoje, vėsioje vietoje, izoliuotai nuo organinių medžiagų, rūgštinių ar redukuojančių reagentų, užtikrinant tinkamą vėdinimą.
• Apsauga: dirbant su bromatais naudoti tinkamas asmens apsaugos priemones — pirštines, apsauginius akinius ir apsauginius drabužius; vengti dulkelių inhaliacijos.
• Neutralizavimas: bromatus galima sumažinti iki mažiau toksiško bromido naudojant redukuojančius reagentus (pvz., natrio sulfito, bisulfito, tiosulfato ar geležies(II) druskas), atlikus tinkamą kontrolę ir laboratorinius patikrinimus prieš išleidžiant į aplinką. Išdirbimas ir šalinimas turi atitikti vietos teisės aktus dėl pavojingų atliekų.

Apibendrinant, bromatas (BrO₃⁻) yra stiprus oksidatorius ir chemiškai naudingas anijonas, tačiau dėl jo toksinių ir kancerogeninių savybių reikalaujama atsargumo tiek pramoninėje gamyboje, tiek vandens tvarkyme ir maisto pramonėje. Kur įmanoma, taikomos priemonės jo susidarymui kontroliuoti arba vengti, o esant teršimui — drauge su kompetentingomis institucijomis imamasi tinkamų valymo ir šalinimo procedūrų.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra bromatas?

K: Koks yra bromato pavyzdys?

K: Kaip gaminami bromatai?

K: Kokiomis savybėmis pasižymi bromatai?

K: Kaip chloro dioksidas gali reaguoti su bromidu?

K: Ar bromatus saugu vartoti?

K: Kaip vadinamas kalio hidroksido reakcijos su bromu būdas?

Paieška pagal raidę