Bromaat (BrO3-): definitsioon, omadused, valmistamine ja terviseriskid

Bromaat on ioon. Selle keemiline valem on BrO₃^-. See sisaldab broomi oksüdatsiooniastmes +5. See on tavalisem kui hüpobromiidid, perbromaadid ja bromiidid. Naatriumbromaat on näide. Bromaadid on tugevad oksüdeerijad.

Bromaadid saadakse bromiidide reageerimisel osooniga. Neid saab valmistada ka kuuma bromiidlahuse elektrolüüsiga. Kloordioksiid võib päikesevalguse käes reageerida bromiidiga, et saada bromaati. Bromaate saab valmistada kaaliumhüdroksiidi ja broomi reageerimisel. See tekitab bromiidi ja bromaati. Bromaate saab valmistada bromhappe ja aluse reageerimisel.

See võib olla kantserogeen. See tekib, kui bromiid on vees ja reageerib osooni või klooriga. Mõnikord tuleb liiga palju bromiidi sisaldavast veest vabaneda.

Mis on bromaat ja millised on selle füüsikalised- ja keemilised omadused?

Bromaat (BrO₃^-) on triooniline anioon, kus broomi oksüdatsiooniaste on +5. Paljud bromaadi soolad (nt naatrium- ja kaaliumbromaat) on valged kristallilised ühendid, hästi vees lahustuvad ja käituvad tugeva oksüdeerijana. Bromaadi lahused on tavaliselt neutraalse kuni leelise maitsega ja püsivad stabiilsena neutraalses või aluselises keskkonnas; tugevad redutseerijad (nt sulfitid, tiosulfaadid) võivad seda tagasi muuta bromiidiks (Br^-).

Keemilised reaktsioonid ja tüüpilised tootmisviisid

Bromaate valmistatakse peamiselt bromiidide oksüdatsioonil. Levinud protsessid on:

• Osooniga (O₃) oksüdeerimine – paljudes joogivee töötlemise protsessides tekib bromaat juhul, kui lähtevees on bromiide ja kasutatakse osooni.
• Elektrolüüs kuumutatud bromiidilahustest – labori- ja tööstuskeemias on kasutatud elektrooksüdatsiooni.
• Kloordioksiidi ja päikesevalguse kombinatsioon – teatud tingimustel võib kloordioksiid fosforiseerida või muul viisil soodustada bromaatide tekkimist.
• Broomi reageerimine tugevate alustega (näiteks kaaliumhüdroksiid) – toimub disproportionatsioon, kus broomi osaliselt oksüdeeritakse bromaadiks ja osaliselt redukteeritakse bromiidiks. Üks tasakaalustatud reaktsioonide kujul: 3 Br₂ + 6 OH^- → 5 Br^- + BrO₃^- + 3 H₂O.

Lisaks saab bromaate valmistada bromhappe ja aluse reageerimisel ning elektrokeemiliste meetoditega. Tööstuslikes tingimustes on sagedased bromaadi vormid naatrium- ja kaaliumsoolad.

Kasutusalad

• Tööstuslikud oksüdeerimisreaktsioonid keemiatööstuses.
• Kosmootikatööstuses ja juuksehoolduses on mõningaid bromaadiga seotud tooteid olnud, kuid ohutusnõuete tõttu on nende kasutus piiratud.
• Ajalooliselt kasutati kaaliumbromaati (KBrO₃) jahu parandajana (dough improver), kuid see on mitmetes riikides keelatud või seotud rangete piirmääradega tänu terviseriskidele.

Tervis- ja keskkonnariskid

Bromaatid on tõsine mureallikas joogivee kvaliteedi ja toiduohutuse seisukohalt. Eristame peamised riskid:

• Kartsinogeensus: Potentsiaalselt kantserogeenne toime on dokumenteeritud loomkatsetes; bromaate peetakse inimesele ohtlikuks ja näiteks kaaliumbromaat on IARC klassifikatsiooni järgi kantserogeenseks võimalikult (Group 2B) tunnustatud. Seetõttu on paljud riigid ja organisatsioonid kehtestanud madalad lubatud tasemed joogivees ja toidus.
• Akutne toksilisus: Suures kontsentratsioonis võib bromaat põhjustada neerukahjustust, seedetrakti häireid, närvisüsteemi sümptomeid ja muid ägedaid mürgistuse tunnuseid.
• Keskkonnamõjud: Kuna bromaadid on stabiilsemad kui paljud bromi ühendid, võivad need püsida veekogudes ja mõjutada veeökosüsteeme ning akumuleeruda organismides.

Rahvusvahelised ja riiklikud järelevalveorganid on kehtestanud piirnorme: WHO ning paljud riigid (sh EL ja USA) seavad joogivees bromaadile lubatud piiriks tavapäraselt 10 µg/L (0,01 mg/L) taseme lähedale, et vähendada pikaaegse kokkupuute riske.

Kuidas ja kus bromaat tekib looduses või tööstuses?

Peamine tööstuslik/tehniline risk on bromaadi tekke oht joogivee töötlemisel, kui lähtevees on bromiidi ja kasutatakse oksüdeerivaid desinfitseerijaid (nagu osoon või kõrge redoksvõimega klooriühendid). Samuti võivad teatavad keemiatootmised ja paberi- või keraamikatööstus vms tekitada bromaate heitvetesse, kui protsessides ei kontrollita bromiidi/oksüdantide tasakaalu.

Analüüs ja jälgimine

Levinud analüüsimeetodid bromaadi määramiseks on:

• Ionkromatograafia (IC) – täpne ja laialt kasutatav võrgustikuliinide mõõtmise meetod.
• Spektrofotomeetrilised meetodid, mõnikord kombineerituna eelkonversiooniga.
• Labori- ja tööstuslik monitooring hõlmab tavaliselt regulaarset veeproovide võtmist ning dünaamilist kontrolli desinfitseerimise protsesside üle.

Vähendamine ja leevendusmeetmed

Kui bromaadi teke on risk, on kasutatavad strateegiad järgmised:

• Ennetus: vähendada lähtevees olevat bromiidi (nt valida madalama bromiidisisaldusega veeallikas või segada veetasandeid), optimeerida osooni doosimist ning vältida tingimusi, mis soodustavad bromaatide tekkimist.
• Alternatiivsed desinfektsioonimeetodid: kasutada sobivalt kavandatud klooritamist, UV-desinfitseerimist või muid meetodeid, mis vähendavad bromaadi tekke riski (iga meetodi kasutamisel tuleb aga hinnata teiste võimalikku kõrvalsaaduste tekkimist).
• Tehnilised puhastusmeetodid: aktiivsüsi, ioonvahetus ja pöördosmoos võivad vähendada bromaadi kontsentratsiooni joogivees. Mõned lähendused kasutavad ka redutseerivaid kemikaale bromaadi vähendamiseks bromiidiks enne vee edasist töötlemist.

Ohutus ja regulatsioon

Arvestades bromaadi võimalikku kantserogeensust ja toksilisust, reguleerivad palju riike selle esinemist joogivees ja toiduainetes. Tööstus- ja veeettevõtted peavad järgima kohalikke ja rahvusvahelisi standardeid bromaadi taseme vähendamiseks ning aruandluse nõudeid.

Kokkuvõte

Bromaat (BrO₃^-) on tugev oksüdeerija ja potentsiaalselt tervistohustav ühend, mis tekib eelkõige bromiidide oksüdeerimisel (nt osooni või teatud klooriühendite toimel). Selle ohjamiseks on oluline mõista tekketingimusi, rakendada sobivaid töötlemis- ja jälgimismeetodeid ning kasutada tehnilisi ja ennetuslikke meetmeid, et piirata inimeste ja keskkonna kokkupuudet bromaadiga.

Küsimused ja vastused

K: Mis on bromat?

K: Mis on näide bromaadi kohta?

K: Kuidas valmistatakse bromaate?

K: Millised on bromaatide omadused?

K: Kuidas võib kloordioksiid reageerida bromiidiga?

K: Kas bromaat on tarbimiseks ohutu?

K: Kuidas nimetatakse kaaliumhüdroksiidi ja broomi reageerimise meetodit?

Otsing