Bromo (Br)

1. Introducción al Bromo

El bromo es un elemento químico de gran relevancia en diversas ramas de la ciencia y la industria, conocido por sus propiedades únicas y su notable reactividad.

1.1. Definición, Símbolo y Clasificación en la Tabla Periódica

El bromo, identificado con el símbolo químico Br, posee un número atómico de 35.¹ Este elemento se sitúa en el Grupo 17 (también conocido como Grupo VIIA o de los halógenos) de la tabla periódica, específicamente en el período 4 y el bloque p.² Su masa atómica es de 79.904 unidades de masa atómica (u).² La configuración electrónica del bromo es [Ar] 3d10 4s2 4p5, lo que indica la presencia de siete electrones de valencia distribuidos en sus niveles de energía (2, 8, 18, 7).²

El nombre «bromo» tiene sus raíces en el término griego «bromos», que se traduce como «hedor» o «pestilencia».⁴ Esta denominación no es casual; desde su descubrimiento en 1826 por el químico francés Antoine Jérôme Balard ⁴, se observó que el bromo elemental emite un olor fuerte, acre, fétido y sumamente desagradable.³ La elección de su nombre, basada en esta propiedad olfativa tan distintiva y a la vez repulsiva, resalta la importancia de esta característica como una señal inherente de su naturaleza potencialmente peligrosa. Para los profesionales que manipulan esta sustancia, el olor del bromo no es meramente una propiedad física, sino una advertencia inmediata que subraya la necesidad de extremar las precauciones de seguridad y asegurar una ventilación adecuada.

1.2. Presencia Natural y Abundancia

Debido a su elevada reactividad, el bromo no se encuentra en la naturaleza en su forma elemental o libre.² En cambio, se presenta predominantemente en forma de ion bromuro (Br-) en soluciones salinas. La mayor concentración de bromo se halla en el agua de mar, donde alcanza aproximadamente 65 µg/g.² Esta abundancia en el medio marino le ha valido la denominación de «elemento marino».¹¹

Más allá del agua de mar, existen importantes depósitos naturales de bromo en salmueras subterráneas y stocks de sal natural, donde los bromuros coexisten con los cloruros.³ Estos lagos salados y pozos de salmuera constituyen las fuentes más comunes y económicamente viables para la producción industrial de bromo en la actualidad.⁷ La alta reactividad del bromo, una característica intrínseca de los halógenos, es el factor determinante de su presencia en la naturaleza exclusivamente en formas combinadas. Esta propiedad química fundamental impulsa su fuerte tendencia a captar un electrón para formar el ion bromuro, que es una especie mucho más estable. Comprender esta reactividad es crucial, ya que implica que cualquier proceso de obtención industrial del bromo elemental debe necesariamente involucrar reacciones de oxidación para liberar el elemento de sus sales. Aunque el bromo se encuentra en niveles de trazas en humanos y es considerado un elemento químico esencial, sus funciones exactas en el organismo no están completamente dilucidadas.² Su abundancia en la corteza terrestre es relativamente baja.²

2. Obtención del Bromo

La obtención del bromo elemental a escala industrial se basa en la liberación del ion bromuro presente en salmueras y agua de mar, aprovechando su relativa abundancia en estas fuentes.

2.1. Fuentes Principales (Salmueras, Agua de Mar)

Las salmueras, tanto las de origen natural (stocks de sal) como las obtenidas de pozos, son fuentes cruciales para la producción de bromo, ya que los bromuros suelen acompañar a los cloruros en estas soluciones.³ La principal fuente natural, sin embargo, se encuentra en el mar, donde el bromo está presente en forma de bromuro (Br-) con una concentración de aproximadamente 65 µg/g.² Los principales productores industriales, como Albemarle, utilizan predominantemente lagos salados y pozos de salmuera como materias primas.⁷ Además de estas fuentes naturales, el bromuro puede recuperarse de fuentes industriales como el agua de extinción de incineradores de residuos y los efluentes de procesos de bromación.¹²

2.2. Procesos Industriales (Oxidación con Cloro, Proceso Dow, Enriquecimiento y Recuperación)

La producción industrial de bromo se lleva a cabo generalmente mediante un proceso de dos pasos ¹²:

Paso 1: Oxidación de Bromuros con Cloro. Los iones bromuro (Br-) presentes en las salmueras o el agua de mar se oxidan a bromo molecular (Br2) utilizando cloro gaseoso (Cl2). La reacción química que describe este proceso es: 2Br- + Cl2 → Br2 + 2Cl-.² Esta oxidación se realiza comúnmente en la misma columna donde el bromo elemental es posteriormente arrastrado por vapor.¹² A escala industrial, el cloro es el oxidante preferido debido a su eficiencia y costo, aunque el peróxido de hidrógeno también puede ser empleado.¹² Este proceso es una manifestación directa de la serie de reactividad de los halógenos. El cloro, al ser un oxidante más potente que el bromo, posee una mayor afinidad por los electrones. Esta característica le permite desplazar al ion bromuro de su estado reducido, oxidándolo a bromo elemental. Esta capacidad del cloro para «robar» electrones al bromuro es el motor químico y económico detrás de la producción a gran escala de bromo, validando un principio fundamental de la química inorgánica en un contexto industrial.
Paso 2: Depuración y Rectificación. Una vez que el bromo molecular se ha formado, es necesario purificarlo. El bromo se separa del agua y del cloro residual mediante un proceso de rectificación en una columna separada, lo que permite obtener bromo con una pureza del 99.9%.¹² Estos dos pasos se integran en columnas interconectadas para optimizar la eficiencia del proceso industrial.¹²

Históricamente, el Proceso Dow, patentado en 1891, representó un avance significativo en la extracción comercial de bromo de la salmuera mediante un método electrolítico.² Sin embargo, este proceso era considerablemente más complejo y costoso, implicando la evaporación de la salmuera, la eliminación del cloruro de sodio cristalizado, la adición de un agente oxidante y la posterior destilación del bromo.¹⁴

Para la extracción de bromo del agua de mar, que presenta una concentración de bromuro significativamente menor, se requiere un paso previo de enriquecimiento. Este se logra generalmente mediante piletas de evaporación para aumentar la concentración de bromuro en la solución.¹¹ Después de la oxidación, el agua de bromo de baja concentración se enriquece aún más. Esto puede hacerse mediante soplado con aire caliente, que volatiliza el Br2 permitiendo su posterior condensación para obtener bromo crudo, o a través de la absorción del Br2 soplado por agentes adecuados, como dióxido de azufre (SO2) o soluciones alcalinas (NaOH, Na2CO3).¹¹ La recuperación del Br2 absorbido se realiza posteriormente con oxidantes (Cl2) o soluciones ácidas.¹¹ Finalmente, el Br2 puro se obtiene por destilación de separación líquida.¹¹ La evolución de estos procesos, desde el complejo y costoso Proceso Dow hasta los métodos actuales de oxidación con cloro y las técnicas de enriquecimiento y recuperación, refleja una constante búsqueda de la eficiencia, la reducción de costos y la sostenibilidad en la industria química. Este desarrollo tecnológico no solo se enfoca en maximizar el rendimiento y la pureza del bromo, sino también en superar desafíos como la baja concentración de bromuro en fuentes naturales y la necesidad de recuperar una materia prima que es considerada costosa.¹²

También existe un método conocido como «desbromación fría», donde la extracción del bromo se realiza con aire reciclado en lugar de vapor.¹² En situaciones donde no se desea obtener bromo elemental debido a su peligrosidad, es posible reducirlo a un bromuro inofensivo utilizando sulfito de sodio, mediante la reacción: Br2 + Na2SO3 + H2O → 2HBr + Na2SO4.¹²

2.3. Métodos de Laboratorio

A escala de laboratorio, la obtención de bromo puede realizarse utilizando agentes oxidantes más accesibles que los empleados industrialmente. Ejemplos comunes incluyen el ácido sulfúrico concentrado o el permanganato de potasio (KMnO4) acidificado.¹² Estos métodos, si bien no son adecuados para la producción a gran escala, son fundamentales para la investigación química, la síntesis de pequeñas cantidades y la enseñanza en entornos académicos.

3. Propiedades Físicas del Bromo

El bromo exhibe un conjunto de propiedades físicas distintivas que lo hacen único entre los elementos y que son clave para comprender su comportamiento y los riesgos asociados a su manipulación.

3.1. Estado, Apariencia, Color y Olor

A temperatura ambiente, el bromo se presenta como un líquido de color rojo intenso, altamente volátil y denso.¹ Es uno de los dos únicos elementos, junto con el mercurio, que se encuentra en estado líquido bajo condiciones estándar de presión y temperatura.¹⁰ Su apariencia puede variar según su estado: como líquido o vapor, es de color pardo-rojizo oscuro y emite humos, siendo extremadamente volátil.⁷ Al enfriarse por debajo de su punto de fusión (-7.2°C), solidifica formando cristales metálicos, y a temperaturas extremadamente bajas (-252°C), se vuelve incoloro.¹⁰

El vapor de bromo es de un intenso color rojo y se caracteriza por un olor acre, fétido, sofocante e intolerable.³ Este vapor es altamente irritante para las vías respiratorias, la garganta y los ojos.² El umbral de olor del bromo es excepcionalmente bajo, de 1 ppm en el aire ¹⁰, lo que significa que es detectable por el olfato incluso en concentraciones que ya pueden ser peligrosas para la salud. El bromo líquido es muy móvil y volátil.²

La combinación de sus propiedades físicas, como su estado líquido a temperatura ambiente, alta volatilidad, olor penetrante y la densidad de sus vapores, actúa como un indicador directo de su peligrosidad. La alta volatilidad asegura que el bromo elemental se evapore rápidamente, generando vapores incluso a temperaturas moderadas. El olor fétido, detectable a concentraciones muy bajas, sirve como una advertencia temprana, aunque la irritación que causa en los ojos y las vías respiratorias ya indica un nivel de exposición que requiere atención inmediata.² La densidad relativa del vapor de bromo es de 5.5 (respecto al aire) ⁹, lo que implica que sus vapores son significativamente más pesados que el aire. Esta característica es crítica para la seguridad, ya que los vapores no se dispersan fácilmente hacia arriba, sino que tienden a acumularse a ras del suelo o en zonas bajas y confinadas.¹⁰ Esta acumulación aumenta drásticamente el riesgo de inhalación prolongada y grave, incluso en ausencia de contacto directo con el líquido, lo cual es un factor fundamental a considerar en la planificación de sistemas de ventilación y en la respuesta ante derrames.

3.2. Densidad, Puntos de Fusión y Ebullición

El bromo es un elemento notablemente denso. Su densidad se reporta como 3.12 g/cm³ ¹⁰ o 3119 kg/m³ a 26.85 °C ², y 3.187 g/cm³ a 0 °C.⁸ Es significativamente más denso que el agua.⁶

El punto de fusión del bromo es de -7.2°C ², con una ligera variación a -7.25 °C.⁸ Su punto de ebullición se encuentra alrededor de 58.78°C ¹⁰, 58.8°C ³, 59°C ² o 59.5°C.⁸ Estos valores relativamente bajos para sus puntos de fusión y ebullición explican su estado líquido y su alta volatilidad a temperatura ambiente. El calor de fusión es de 5.286 kJ/mol y el calor de vaporización es de 15.438 kJ/mol.²

3.3. Solubilidad y Otras Propiedades Termodinámicas

El bromo es poco soluble en agua ⁴, aunque su solubilidad aumenta con la temperatura: 4.2 g/l a 0°C y 35.5 g/l a 20°C.¹⁰ La disolución acuosa de bromo se conoce comúnmente como «agua de bromo».⁸ Es soluble en una variedad de disolventes orgánicos, incluyendo benceno, gasolina, cloroformo, etanol, éter y ácido sulfhídrico ¹⁰, y muestra actividad en éter, cloroformo, alcohol y tetracloruro de carbono.⁴

Otras propiedades termodinámicas y físicas relevantes incluyen:

Presión de vapor: 220 hPa a 20°C; 340 hPa ¹⁰; 23.3 kPa a 20°C ⁹; 5800 Pa a 6.85 °C.²
Estructura cristalina: Ortorrómbica.²
Calor específico: 480 J/(kg·K).²
Conductividad térmica: 0.122 W/(m·K).²
Velocidad del sonido: 206 m/s a 293.15 K (20 °C).²

4. Propiedades Químicas del Bromo

El bromo es un elemento con una química rica y compleja, caracterizada por su alta reactividad y la capacidad de exhibir múltiples estados de oxidación.

4.1. Reactividad y Estados de Oxidación

El bromo es un elemento altamente reactivo, clasificado como un no metal.³ Su reactividad es intermedia entre la del cloro y la del yodo.² Dada su naturaleza como halógeno, el bromo no se encuentra libre en la naturaleza, sino en sales minerales cristalinas, como el bromuro de sodio.² Actúa como un oxidante fuerte, capaz de reaccionar explosivamente con varios metales y corroer numerosas sustancias orgánicas.⁹

El bromo puede presentar diversos estados de oxidación, siendo los más comunes -1, +1, +3, +5 y +7 ²:

Estado de oxidación -1 (Bromuros): Es el estado más común y estable. Se encuentra en compuestos como el bromuro de hidrógeno (HBr) y una amplia variedad de bromuros binarios con casi todos los elementos de la tabla periódica.²
Estado de oxidación +1 (Hipobromito): Este estado es poco estable en disolución acuosa y es cinéticamente muy oxidante. Tiende a desproporcionar a los estados de oxidación -1 y +5. Un ejemplo es el ion hipobromito (BrO-), que solo es estable a bajas temperaturas (0 °C).²
Estado de oxidación +3 (Bromito): Similar al estado +1, es poco estable en disolución acuosa y desproporciona a los estados de oxidación +1 y +5. Ejemplos incluyen el ion bromito (BrO2-) y el ácido bromoso (HBrO2), este último muy inestable.²
Estado de oxidación +5 (Bromato): Este estado es termodinámicamente estable frente a la desproporción en disolución acuosa. El ion bromato (BrO3-) es un oxidante fuerte, incluso más que el clorato, y cinéticamente más reactivo. Es un carcinógeno sospechoso.² Cuando el bromo reacciona con ácidos de Lewis, se reduce a +5 desprendiendo oxígeno.²
Estado de oxidación +7 (Perbromato): El ion perbromato (BrO4-) es un oxidante muy fuerte, aunque cinéticamente algo lento. Su preparación es difícil, requiriendo el uso de flúor elemental o métodos electrolíticos.² El fluoruro de perbromilo (BrO3F) es un agente nuevo, extremadamente inestable y reactivo, capaz de destruir incluso el teflón.²

4.2. Reacciones Típicas

El bromo participa en una variedad de reacciones químicas importantes:

Reacciones con otros halógenos (Interhalógenos): El bromo forma compuestos con otros halógenos, conocidos como interhalógenos, con estequiometrías XY, XY3, XY5 y XY7. Ejemplos incluyen monofluoruro de bromo (BrF), monocloruro de bromo (BrCl), trifluoruro de bromo (BrF3) y pentafluoruro de bromo (BrF5).² El BrF5 es un líquido que reacciona explosivamente con casi todas las sustancias, incluyendo agua, vidrio, óxidos y haluros, y las sustancias orgánicas reaccionan de forma explosiva con él.² También se caracterizan derivados catiónicos y aniónicos, como BrF2-, BrCl2-, BrF2+ y BrF6+.²
Formación de bromuro de hidrógeno (HBr): El bromuro de hidrógeno (HBr) se obtiene por reacción directa de bromo con hidrógeno molecular o como subproducto de procesos de bromación de compuestos orgánicos.² El HBr es un gas incoloro a temperatura ambiente y su disolución acuosa, el ácido bromhídrico, es un ácido fuerte que ataca el vidrio a 400°C.²
Reacciones de desproporción: El bromo en disolución acuosa puede desproporcionar en medio básico: Br2 + OH- → Br- + BrOH.² Sin embargo, esta reacción no ocurre en medio ácido.²
Oxidación de bromuros: El ácido nítrico oxida enérgicamente a los bromuros en presencia de nitritos.²
Reacciones con metales y compuestos orgánicos: El bromo es altamente corrosivo para los metales ferrosos y ataca metales como hierro, acero, acero inoxidable y cobre.⁴ Reacciona violentamente con aluminio y amoníaco acuoso.¹⁶ El bromo también puede inflamar materiales combustibles y orgánicos como madera, papel y aceites.¹⁶ En química orgánica, el bromo reacciona con compuestos insaturados (con enlaces dobles o triples carbono-carbono), haciendo que una solución de agua de bromo se vuelva incolora, lo que se utiliza como una prueba para la insaturación.² El fenol, por ejemplo, reacciona con bromo sin catalizador debido a la donación de densidad electrónica del grupo alcohol al anillo de benceno.¹⁸

5. Compuestos del Bromo

El bromo forma una amplia gama de compuestos, tanto inorgánicos como orgánicos, que son fundamentales en diversas aplicaciones industriales y científicas.

5.1. Compuestos Inorgánicos del Bromo

Los compuestos inorgánicos del bromo son variados y desempeñan roles importantes:

Bromuro de Hidrógeno (HBr): Es el compuesto más simple del bromo. Se utiliza principalmente en la producción de otros bromuros inorgánicos y alquilbromuros, así como de catalizador en química orgánica.² Industrialmente, se produce por reacción directa de hidrógeno gaseoso con bromo gaseoso a temperaturas de 200-400 °C, utilizando un catalizador de platino.² A escala de laboratorio, un método más práctico es la reducción del bromo con fósforo rojo.² A temperatura ambiente, el HBr es un gas incoloro.² Su solución acuosa se conoce como ácido bromhídrico, un ácido fuerte que forma un azeótropo con un punto de ebullición de 124.3 °C a una concentración del 47.63% en peso de HBr.² Se utiliza en la elaboración de otras sustancias químicas y fármacos, y para disolver aceites.¹⁷
Otros Bromuros Binarios: Casi todos los elementos de la tabla periódica forman bromuros binarios, donde el bromo tiene un estado de oxidación de -1.² Las excepciones incluyen los gases nobles (excepto el inestable XeBr2), elementos con inestabilidad nuclear extrema y elementos con mayor electronegatividad que el bromo (oxígeno, nitrógeno, flúor y cloro).² En estos últimos casos, los compuestos resultantes se consideran formalmente óxidos, nitruros, fluoruros o cloruros de bromo, aunque el tribromuro de nitrógeno se sigue denominando bromuro por analogía con otros trihaluros de nitrógeno.²
Haluros de Bromo (Interhalógenos): El bromo forma numerosos compuestos interhalógenos binarios con otros halógenos. Estos compuestos diamagnéticos presentan estequiometrías XY, XY3, XY5 y XY7.² Específicamente, el bromo forma un monofluoruro (BrF), un monocloruro (BrCl), un trifluoruro (BrF3) y un pentafluoruro (BrF5).² También se han caracterizado algunos derivados catiónicos y aniónicos, como BrF2-, BrCl2-, BrF2+ y BrF6+.² Además, se conocen pseudohaluros como el bromuro de cianógeno (BrCN), el tiocianato de bromo (BrSCN) y la azida de bromo (BrN3).² El BrF5 es un líquido extremadamente reactivo que reacciona explosivamente con casi todas las sustancias, incluyendo agua, vidrio, óxidos y haluros; las sustancias orgánicas también reaccionan de forma explosiva con él.²
Compuestos de Polibromo: Agentes oxidantes muy fuertes, como el fluoruro de peroxidisulfurilo, pueden oxidar el dibromo para formar el catión Br2+ de color rojo cereza.²
Óxidos y Oxoácidos de Bromo: Los óxidos de bromo están generalmente menos caracterizados y son más inestables que los óxidos de cloro o yodo.² El monóxido de dibromo (Br2O) es un sólido de color marrón oscuro que es razonablemente estable a -60 °C, pero se descompone en su punto de fusión de -17.5 °C.² Es útil en reacciones de bromación y se puede obtener a partir de la descomposición a baja temperatura del dióxido de bromo en vacío.² Oxida el yodo a pentóxido de yodo y el benceno a 1,4-benzoquinona; en soluciones alcalinas, produce el anión hipobromito.²
Bromuro de Sodio (NaBr): Es un compuesto químico incoloro, cristalino y altamente soluble en agua, con una textura similar a la sal común y sin olor.¹⁹ Se obtiene por reacción entre hidróxido de sodio y ácido bromhídrico.¹⁹ Es un compuesto iónico formado por iones de sodio (Na+) y bromuro (Br-).¹⁹ Generalmente estable y de baja toxicidad, aunque la exposición prolongada o ingestión de grandes cantidades puede causar irritación en piel, ojos y tracto respiratorio.¹⁹
Bromato de Potasio (KBrO3): Es un polvo cristalino blanco que se utiliza como reactivo de laboratorio, agente oxidante y aditivo alimentario.²⁰ Es un oxidante muy comburente que puede provocar incendios o explosiones.²⁰ Es considerado un carcinógeno humano (Grupo 2B por IARC, Categoría 1B por CLP) con pruebas en animales que demuestran su capacidad para causar cáncer de hígado, tiroides y tracto gastrointestinal.²⁰ Su uso como aditivo alimentario está prohibido en Europa, aunque se sigue usando en algunas zonas de EE. UU. para blanquear harina y mejorar la masa del pan.²²

5.2. Compuestos Orgánicos del Bromo

Los compuestos organobromados son aquellos que contienen al menos un enlace carbono-bromo.²³ Son de gran importancia industrial, aunque muchos están bajo estricta vigilancia debido a su impacto ambiental.²³

Retardantes de Llama Bromados (BFRs): Constituyen la aplicación más importante del bromo, representando más de la mitad de la producción mundial anual.² A altas temperaturas, los compuestos organobromados se disocian fácilmente liberando átomos de bromo libres, los cuales detienen las reacciones en cadena de radicales libres que propagan el fuego.² Existen diversas clases de BFRs, incluyendo bifenilos polibromados (PBBs), difenil-éteres polibromados (PBDEs), hexabromociclododecano (HBCD) y tetrabromobisfenol-A (TBBPA).²³ Algunos, como el HBCD y los éteres de bromodifenilo, son aditivos que no se unen químicamente a los materiales que protegen.²³ Aunque son efectivos para mejorar la resistencia al fuego de productos de consumo (ordenadores, muebles, textiles), su uso es controvertido debido a que muchos son contaminantes orgánicos persistentes (COPs).²³ Pueden causar daños al ADN, hígado, sistema endocrino, reproductivo y nervioso, y se acumulan en la grasa de alimentos de origen animal.²⁴
Pesticidas y Fumigantes: Históricamente, varios compuestos organobromados se utilizaron como pesticidas y fumigantes. El bromuro de metilo (CH3Br) es un ejemplo, empleado como fumigante y esterilizante de suelos para cultivos como melón, sandía y flores, así como en productos almacenados.² Sin embargo, su producción y uso están controlados por el Protocolo de Montreal debido a su impacto negativo en la capa de ozono.² Los átomos de bromo son más efectivos que los de cloro en los mecanismos de destrucción del ozono, a pesar de estar presentes en menores cantidades.² La Unión Europea prohibió la fumigación con bromuro de metilo a partir de 2018.²⁹
Síntesis Orgánica y Reactivos Intermediarios: Los compuestos organobromados son reactivos intermedios importantes en la síntesis orgánica y en la fabricación de ingredientes farmacéuticos.⁷ Pueden obtenerse fácilmente mediante bromación radicalaria con bromo molecular en presencia de luz, o usando N-bromosuccinimida, o a través de reacciones de adición o sustitución.² Ejemplos incluyen la producción de tetrabromobisfenol-A a partir de bisfenol-A, y el ácido bromoacético a partir de ácido acético y bromo.²³ El bromuro de hidrógeno se adiciona a enlaces dobles para formar bromuros de alquilo, siguiendo la regla de Markovnikov, o de forma inversa en presencia de radicales libres, para sintetizar 1-bromoalcanos.²³ También se utiliza para convertir alcoholes en bromuros de alquilo.²³
Disolventes: Algunos bromoalcanos, como el 1-bromopropano, se utilizan como disolventes para adhesivos, desengrasantes de plásticos y elementos ópticos, y como sustituto del percloroetileno en la limpieza en seco.³⁰
Biocidas y Desinfectantes: El bromoformo y la dibromodimetilhidantoína (DBDMH) son biocidas organobromados utilizados en el tratamiento del agua.²³
Colorantes: Muchos tintes contienen enlaces carbono-bromo. El púrpura de Tiro, un colorante natural, es 6,6′-dibromoíndigo.²³ También se utilizan derivados bromados de la antraquinona comercialmente, y el azul de bromotimol es un indicador de pH común.²³
Otros: Los compuestos alquílicos de bromo se emplean como agentes alquilantes, y los derivados aromáticos bromados están implicados como disruptores hormonales.²³ El dibromuro de etileno, aunque altamente tóxico y cancerígeno, fue un componente importante en la gasolina como depurador de plomo.³

6. Aplicaciones del Bromo y sus Compuestos

El bromo y sus compuestos tienen una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias, desde la química y farmacéutica hasta la agricultura y el tratamiento de aguas.

6.1. Industria Química y Farmacéutica

El bromo se utiliza extensamente en la síntesis química y en la fabricación de productos farmacéuticos.⁷ Es un reactivo intermedio clave en la síntesis orgánica y en la producción de ingredientes farmacéuticos.¹²

En el ámbito farmacéutico, el ion bromuro (Br-) tiene efectos inhibidores sobre el sistema nervioso central.² Las sales de bromuro fueron sedantes médicos importantes y se han empleado en el tratamiento contra la epilepsia.² Los compuestos bromados también se utilizan como ingredientes en medicinas analgésicas y antihistamínicas.⁴ El bromuro de sodio (NaBr) es un compuesto incoloro y cristalino, altamente soluble en agua, utilizado en la industria farmacéutica como sedante y anticonvulsivo.¹⁹

En química orgánica, el agua de bromo se utiliza para detectar la insaturación de compuestos, ya que se decolora en presencia de enlaces carbono-carbono dobles o triples.² El bromo también se emplea como colorante de sustancias químicas.⁴

6.2. Retardantes de Llama

Una de las aplicaciones más significativas del bromo es en la fabricación de retardantes de llama bromados (BFRs), que actualmente representan más de la mitad de la producción mundial anual de bromo.⁷ Estos compuestos, como los bifenilos polibromados, son añadidos a una gran variedad de productos de consumo y comerciales (ordenadores, muebles, textiles) para mejorar su resistencia al fuego.⁷ Su mecanismo de acción se basa en la capacidad de los compuestos organobromados de disociarse a altas temperaturas, liberando átomos de bromo que detienen las reacciones en cadena de radicales libres que propagan la combustión.²

Aunque son muy efectivos, el uso de BFRs es controvertido debido a que muchos son contaminantes orgánicos persistentes (COPs) y pueden tener impactos ambientales y en la salud, incluyendo la formación de dioxinas y furanos tóxicos al descomponerse por calor.²³

6.3. Otras Aplicaciones Industriales

El bromo y sus compuestos encuentran utilidad en diversas otras industrias:

Petróleo y Gas: El bromuro de sodio (NaBr) es un componente crucial en los fluidos de perforación y terminación de pozos petroleros y de gas.⁷ Estas soluciones de salmuera de alta densidad (10.0 a 12.5 ppg) ayudan a estabilizar el pozo al contrarrestar las presiones de las formaciones circundantes, lo que es vital para prevenir colapsos y explosiones, especialmente en entornos de alta presión y alta temperatura.³³
Tratamiento y Purificación de Agua: El bromo se utiliza como desinfectante en el tratamiento de agua, especialmente en piscinas, spas y jacuzzis.⁷ A diferencia del cloro, el bromo es inodoro y menos irritante para los usuarios.³⁵ Tiene un efecto desinfectante al diluirse en agua, eliminando bacterias, algas y hongos, y posee un potencial de remanencia que asegura una purificación continua.³⁵ Además, su eficacia se mantiene estable incluso a pH altos, donde el cloro pierde gran parte de su actividad, y es estable a altas temperaturas.³⁶
Agricultura: Aunque el uso de bromuro de metilo como fumigante y antiparasitario ha sido restringido o prohibido en muchas regiones (como la Unión Europea a partir de 2018) debido a su impacto en la capa de ozono ², el bromo y sus compuestos aún se emplean como fungicidas, biocidas e insecticidas agrícolas.⁷
Fotografía: El bromuro de plata es un componente fundamental en las placas fotográficas.² El «bromóleo» es un antiguo procedimiento fotográfico que consiste en blanquear una copia de bromuro de plata y luego impregnarla con pigmentos al óleo.³⁷
Otros usos: Incluyen la remediación de mercurio ⁷, la fabricación de papel ⁷, y como aditivo en la producción de vidrio, caucho, detergentes y disolventes.⁷ También se ha utilizado históricamente como aditivo en la gasolina (dibromuro de etileno), aunque esta aplicación ha sido descontinuada por sus efectos contaminantes.³

7. Seguridad y Consideraciones Ambientales

La manipulación del bromo y sus compuestos requiere precauciones extremas debido a su toxicidad, corrosividad y los impactos ambientales asociados.

7.1. Toxicidad y Corrosividad

El bromo es un líquido o vapor fumante de color pardo-rojizo oscuro, altamente corrosivo y tóxico.³ Puede afectar al organismo por inhalación y por absorción a través de la piel.¹⁶ El contacto directo produce irritaciones graves y quemaduras dolorosas en la piel y los ojos, que pueden resultar en decoloración y úlceras de lenta cicatrización.²

La inhalación de bromo puede irritar la nariz, la garganta y los pulmones, causando tos o falta de aire.¹⁶ Una exposición más alta puede provocar la acumulación de líquido en los pulmones (edema pulmonar), lo cual constituye una emergencia médica que puede llevar a la asfixia y, en casos extremos, a la muerte.⁶ Los síntomas del edema pulmonar a menudo no se manifiestan hasta varias horas después de la exposición y se agravan con el esfuerzo físico.⁹ La exposición repetida puede causar bronquitis crónica, dolor de cabeza, mareo, náuseas y vómitos.¹⁶ Además, existen datos limitados que sugieren que el bromo puede dañar el aparato reproductor masculino, incluyendo una disminución en el recuento de espermatozoides y efectos sobre la fertilidad.¹⁶

El bromo no es combustible, pero es un oxidante fuerte que acelera la combustión de otras sustancias y puede inflamar materiales combustibles y orgánicos como madera, papel y aceites.⁹ Al inflamarse, se producen gases tóxicos.¹⁶

Es incompatible con una amplia gama de sustancias, reaccionando violentamente con aluminio y amoníaco acuoso.¹⁶ También es incompatible con agentes reductores (como litio, sodio, hidruros), mercurio, fósforo, titanio, potasio, halocarburos, carburos metálicos, sales metálicas, aminas y otros agentes oxidantes (como percloratos, peróxidos, permanganatos, cloratos, nitratos, cloro y flúor).¹⁶ Ataca metales como hierro, acero, acero inoxidable y cobre.⁶

Los límites de exposición laboral (PEL de OSHA, REL de NIOSH, TLV de ACGIH) para el bromo son bajos, típicamente de 0.1 ppm como promedio ponderado en el tiempo para 8 horas.⁹

7.2. Impacto Ambiental

El bromo y sus compuestos tienen un impacto ambiental significativo, particularmente en la atmósfera:

Destrucción de la Capa de Ozono: Las emisiones naturales y antropogénicas de compuestos orgánicos de bromo contribuyen a la destrucción del ozono en la troposfera y estratosfera.³⁹ Los átomos de bromo son más efectivos que los de cloro en los mecanismos de destrucción de la capa de ozono, aunque están presentes en menores cantidades.² Esta propiedad llevó a la descontinuación del uso de muchos compuestos organobromados volátiles, como el pesticida bromuro de metilo (CH3Br), debido a su efecto en la capa de ozono.²
Contaminantes Orgánicos Persistentes (COPs): Muchos retardantes de llama bromados son clasificados como COPs.²³ Estos compuestos pueden liberarse de la matriz polimérica a medida que envejecen, exponiendo el agua, el aire y el medio ambiente a gases tóxicos.²⁵ Además, la biodegradación de BFRs puede generar metabolitos como bromuros de arilo metoxilados e hidroxilados, y derivados bromados de dioxinas, que también son considerados COPs y se han encontrado en mamíferos.²³
Contaminación del Agua y Suelo: El bromo es más denso que el agua pero se disuelve fácilmente en ella, tiñéndola de marrón y formando vapores de bromo.¹⁰ Inhibe el crecimiento de algas en el agua.¹⁰ El mayor contenido de bromuro en las aguas subterráneas de zonas litorales puede atribuirse a la infiltración del agua de mar.¹⁰ Algunos compuestos, como el bromuro de metilo, tienen un alto potencial de lixiviación y una movilidad extrema en el suelo.²⁸

7.3. Regulaciones y Manejo Seguro

Dada su peligrosidad, el bromo y sus compuestos están sujetos a estrictas regulaciones y requieren un manejo seguro:

Manejo General: Es fundamental evitar el contacto con la piel y los ojos, utilizando equipos de protección individual (EPI) adecuados, como guantes, gafas de seguridad con protección lateral o pantalla facial, y ropa protectora.⁹ En caso de ventilación insuficiente, es indispensable el uso de equipo de protección respiratoria aprobado por NIOSH, especialmente en concentraciones peligrosas.¹⁶ No se deben usar lentes de contacto al manipular bromo.¹⁶
Almacenamiento: El bromo debe almacenarse en un lugar fresco, seco y bien ventilado, en recipientes bien cerrados y alejados del calor, llamas abiertas, luz solar directa y sustancias incompatibles.¹⁶ Se debe evitar el contacto con materiales combustibles y orgánicos.¹⁶
Derrames y Emergencias: En caso de derrame, se debe evacuar al personal, eliminar todas las fuentes de ignición y ventilar la zona.¹⁶ Los líquidos derramados deben cubrirse con materiales absorbentes como cal seca, arena o ceniza de sosa y colocarse en recipientes herméticos para su eliminación como residuo peligroso.¹⁶ No se debe permitir la eliminación de derrames al alcantarillado.¹⁷
Regulaciones Específicas:

Bromuro de Metilo: Su producción y uso están controlados por el Protocolo de Montreal debido a su impacto en la capa de ozono.² Ha sido prohibido o restringido en muchos países, incluyendo la Unión Europea.²⁸
Bromato de Potasio: Es considerado un carcinógeno humano y su uso como aditivo alimentario está prohibido en Europa.²⁰
Retardantes de Llama Bromados: Aunque ampliamente utilizados, su condición de contaminantes orgánicos persistentes ha generado regulaciones y una mayor vigilancia.²³
Capacitación: Es esencial que los trabajadores reciban capacitación en las técnicas correctas de manipulación y almacenamiento antes de trabajar con bromo.¹⁶ La información de seguridad, incluyendo las Hojas de Datos de Seguridad (MSDS), debe estar disponible y ser comprendida por el personal.¹⁶

8. Conclusiones

El bromo (Br), un elemento halógeno de número atómico 35, se distingue por su estado líquido a temperatura ambiente, su color pardo-rojizo y su olor acre y penetrante. Su alta reactividad impide su presencia libre en la naturaleza, encontrándose predominantemente como ion bromuro en salmueras y, especialmente, en el agua de mar. La obtención industrial se realiza principalmente mediante la oxidación de bromuros con cloro, un proceso que no solo es económicamente viable, sino que también ilustra la mayor reactividad del cloro frente al bromo. La evolución de las técnicas de obtención, desde el antiguo Proceso Dow hasta los métodos actuales de purificación y enriquecimiento, refleja una constante búsqueda de la eficiencia y la sostenibilidad en la industria química.

Las propiedades físicas del bromo, como su volatilidad y la densidad de sus vapores, que se acumulan a ras del suelo, son cruciales para comprender su peligrosidad. Químicamente, el bromo exhibe una versatilidad notable, formando compuestos en diversos estados de oxidación (desde -1 hasta +7) y participando en reacciones con otros halógenos, metales y compuestos orgánicos.

Sus aplicaciones son vastas y de gran impacto: desde su uso histórico como sedante y en fotografía, hasta su papel actual en la síntesis química, la fabricación de productos farmacéuticos y, de manera prominente, como retardante de llama. En la industria del petróleo y gas, sus compuestos son esenciales para estabilizar pozos, mientras que en el tratamiento de aguas, ofrece una alternativa eficaz al cloro. Sin embargo, su utilidad viene acompañada de importantes consideraciones de seguridad y ambientales. La toxicidad y corrosividad del bromo exigen un manejo extremadamente cuidadoso y el uso de equipos de protección adecuados. Además, el impacto ambiental de algunos de sus compuestos, como el bromuro de metilo y ciertos retardantes de llama bromados, en la capa de ozono y como contaminantes orgánicos persistentes, ha llevado a estrictas regulaciones y a la búsqueda de alternativas más seguras y sostenibles. En resumen, el bromo es un elemento de doble filo: indispensable en múltiples sectores industriales, pero que demanda un riguroso cumplimiento de las normativas de seguridad y una conciencia ambiental continua.

Obras citadas

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