Βρωμιούχο κάλιο

Βρωμιούχο κάλιο
Γενικά
Όνομα IUPAC	Βρωμιούχο κάλιο
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος	KBr
Μοριακή μάζα	119,002 amu
Αριθμός CAS	7758-02-3
SMILES	[K+].[Br-]
InChI	1S/BrH.K/h1H;/q;+1/p-1
Αριθμός RTECS	TS7650000
PubChem CID	24446
ChemSpider ID	22854
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης	734 °C
Σημείο βρασμού	1.435 °C
Πυκνότητα	2.740 kg/m³
Διαλυτότητα στο νερό	535 kg/m³ (0 °C) 678 kg/m³ (25 °C) 1.020 kg/m³ (100 °C)
Διαλυτότητα σε άλλους διαλύτες	217 kg/m³ γλυκερίνη 47.6 kg/m³ (80 °C, EtOH) Πολύ ελάχιστα διαλυτό στο Et2O
Δείκτης διάθλασης , nD	1,559
Εμφάνιση	Λευκό στερεό
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
LD50	3.070 mg/kg
Κίνδυνοι κατά NFPA 704	0 1 0
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος (25°C, 100 kPa).

Το βρωμιούχο κάλιο (αγγλικά: potassium bromide) είναι η ανόργανη ένωση με εμπειρικό τύπο KBr. Είναι το άλας που προκύπτει από την εξουδετέρωση του υδροβρωμικού οξέος (HBr) από το υδροξείδιο του καλίου (KOH). Χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα ως αντισπασμωδικό και ως ηρεμιστικό, από τα τέλη του 19^ου αιώνα. Η χρήση του επεκτάθηκε το 1975 στις ΗΠΑ. Για την ίδια εφαρμογή χρησιμοποιήθηκε και το βρωμιούχο νάτριο (NaBr). Φαίνεται ότι πίσω από τις ιδιότητες αυτές βρίσκονται γενικότερα τα βρωμιούχα ανιόντα (Br^-). Το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιείται (από την κτηνιατρική) ως αντιεπιληπτικό φάρμακο για σκύλους και γάτες.

Υπό κανονικές συνθήκες περιβάλλοντος, το βρωμιούχο κάλιο είναι μία λευκή, κρυσταλλική στερεή υδατοδιαλυτή σκόνη. Είναι αδιάλυτο στο αιθανονιτρίλιο (MeCN). Το βρωμιούχο κάλιο, σε αραιά υδατικά του διαλύματα έχει γλυκιά γεύση, που γίνεται πικρή σε υψηλότερες συγκεντρώσεις και τελικά αλμυρή, σε ακόμη υψηλότερες συγκεντρώσεις. Αυτά τα φαινόμενα οφείλονται κυρίως στις ιδιότητες του καλίου, αφού το βρωμιούχο νάτριο έχει αλμυρή γεύση σε κάθε συγκέντρωση. Σε υψηλή συγκέντρωση, το βρωμιούχο κάλιο ερεθίζει έντονα τη γαστρική βλεννογόνο μεμβράνη, προκαλώντας ναυτία και μερικές φορές έμετο. (αυτό είναι κοινό για όλα τα άλατα του καλίου).

Παραγωγή

Μια παραδοσιακή μέθοδος παραγωγής βρωμιούχου καλίου είναι η αντίδραση ανθρακικού καλίου (K₂CO₃) με οκταβρωμιούχο σίδηρο (Fe₃Br₈), το οποίο με τη σειρά του παράγεται από την επίδραση ρινισμάτων σιδήρου με «βρωμιούχο νερό»:$\mathrm {4K_{2}CO_{3}+Fe_{3}Br_{8}{\xrightarrow {}}8KBr+Fe_{3}O_{4}+4CO_{2}\uparrow }$

Υπάρχουν, όμως, κι άλλες δυνατότητες παραγωγής βρωμιούχου καλίου, όπως για παράδειγμα:

1. Η επίδραση υδροξειδίου του καλίου σε βρώμιο (Br₂) και αμμωνία (NH₃):

$\mathrm {6KOH+3Br_{2}+2NH_{3}{\xrightarrow {}}6KBr+6H_{2}O+2N_{2}}$

2. Η επίδραση βρωμίου σε ανθρακικό κάλιο:

$\mathrm {3K_{2}CO_{3}+3Br_{2}{\xrightarrow {}}5KBr+KBrO_{3}\downarrow +3CO_{2}\uparrow }$

3. Η ολική σύνθεση:

$\mathrm {2K+Br_{2}{\xrightarrow {}}2KBr}$

4. Η απλή αντικατάσταση βρωμίου - ιωδίου σε ιωδιούχο κάλιο (KI):

$\mathrm {2KI+Br_{2}{\xrightarrow {}}2KBr+I_{2}}$

5. Η θερμική διάσπαση βρωμικού καλίου (KBrO₃):

$\mathrm {2KBrO_{3}{\xrightarrow {>434^{o}C}}2KBr+3O_{2}\uparrow }$

Χημικές ιδιότητες

Το βρωμιούχο κάλιο είναι τυπικό ιονικό άλας, που διίσταται πλήρως σε υδατικά διαλύματα με pH κοντά στο 7. Αυτή η αντίδραση είναι σημαντική για την παραγωγή βρωμιούχου αργύρου (AgBr), που χρησιμοποιείται, με τη σειρά του, για την παραγωγή φωτογραφικού φιλμ:

$\mathrm {KBr+AgNO_{3}{\xrightarrow {H_{2}O}}AgBr\downarrow +KNO_{3}}$

Τα υδατικά διαλύματα ανιόντων βρωμίου σχηματίζουν σύμπλοκα όταν αντιδρά με ορισμένα αλογονίδια μετάλλων, όπως για παράδειγμα με το διβρωμιούχο χαλκό (CuBr₂):

$\mathrm {2KBr+CuBr_{2}{\xrightarrow {H_{2}O}}K_{2}[CuBr_{4}]\downarrow }$

Εφαρμογές

Ιατρική και Κτηνιατρική

Οι αντισπασμωδικές ιδιότητες του βρωμιούχου καλίου είχαν σημειωθεί από τον Σερ Τσαρλς Λόκοκ (Sir Charles Locock) σε μια συνεδρίαση της Βασιλικής Ιατρικής και της Χειρουργικής Κοινότητας, το 1857. Το βρωμιούχο κάλιο μπορεί να θεωρηθεί ως το πρώτο αποτελεσματικό φάρμακο για την επιληψία. Εκείνη την εποχή, συνήθως θεωρούνταν ότι η επιληψία προκαλείται από την αυτοϊκανοποίηση. Ο Σερ Λόκοκ σημείωσε ότι τα βρωμιούχα ανιόντα ηρεμούσαν τη σεξουαλική διέγερση και νόμιζε πως έτσι ήταν υπεύθυνα για την επιτυχία τους στη θεραπεία των επιληπτικών κρίσεων. Μεταγενέστερα, όμως, στα τέλη του 19^ου αιώνα, το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιήθηκε για να ηρεμεί τις κρίσεις σε νευρικές διαταραχές και μάλιστα σε τεράστια κλίμακα, με τη συνολική χρήση του μόνο από νοσοκομεία να ανέρχεται σε αρκετούς τόνους ετησίως, αν και η δόση ανά ασθενή ανέρχονταν σε λίγα γραμμάρια την ημέρα. Μέχρι τις αρχές του 20^ού αιώνα, σε ολόκληρο τον κόσμο τα βρωμιούχα είχαν τόσο πλατιά συσχετιστεί με αυτήν τους τη χρήση, ώστε η αναφορά τους μπορούσε να σημαίνει (μεταφορικά) ένα θαμπό, ήρεμο πρόσωπο, ή μια βαρετή φρόνηση που έλεγε ένα τέτοιο πρόσωπο.

Δεν υπήρξε καλύτερο φάρμακο για την επιληψία μέχρι την ανακάλυψη της φαινοβαρβιτάλης, το 1912. Ο Βρετανικός στρατός υποστηρίχθηκε ιστορικά ότι πρόσθετε βρωμιούχα στο τσάι των στρατιωτών του για να ελαττώνει τις σεξουαλικές ορέξεις τους, αν και αυτό είναι πιθανώς ψευδές, γιατί κάτι τέτοιο θα ελάττωνε και την εγρήγορσή τους κατά τη μάχη. Παρόμοιες ιστορίες υπάρχουν και για έναν αριθμό άλλων ουσιών.

Οι βρωμιούχες ενώσεις, ειδικότερα το βρωμιούχο νάτριο (NaBr), παρέμειναν σε χρήση ως καταπραϋντικά, ηρεμιστικά και αντικεφαλαλγιακά στις ΗΠΑ ως το 1975, οπότε τα βρωμιούχα κηρύχθηκαν παράνομα παγκοσμίως από την ιατρική κοινότητα, εξαιτίας της χρόνιας τοξικότητάς τους. Η εκτεταμένη ημιζωή των βρωμιούχων στο σώμα καθιστά δύσκολο να υπολογιστεί (ασφαλής) δόση για τη χρήση τους, χωρίς παρενέργειες. Η ιατρική χρήση των βρωμιούχων (τουλάχιστον) στις ΗΠΑ διακόπηκε (ως το 1975), καθώς ως τότε έγιναν πλέον γνωστά πολύ καλύτερα και συντομότερης δραστικότητας θεραπευτικά.

Το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιήθηκε από την κτηνιατρική ως θεραπεία της επιληψίας σε σκύλους, είτε ως θεραπεία πρώτης γραμμής είτε σε συνδυασμό με τη φαινοβαρβιτάλη, όταν αντιμετωπίζεται ανεπαρκής έλεγχος της πάθησης με τη λήψη μόνο της φαινοβαρβιτάλης. Η χρήση των βρωμιούχων στις γάτες είναι περιορισμένη, γιατί προκαλεί επιπρόσθετο κίνδυνο για πνευμονίτιδα σε αυτές. Η χρήση βρωμιούχων ως θεραπευτικό φάρμακο σε ζώα σημαίνει ότι τα κτηνιατρικά ιατρικά διαγνωστικά εργαστήρια έχουν τη δυνατότητα να μετρήσουν τα επίπεδα των βρωμιούχων ιόντων στον ορό, σύμφωνα με την εντολή ενός κτηνιάτρου, ενώ τα ιατρικά εργαστήρια ιατρικών διαγνωστικών στις ΗΠΑ δεν μετρούν τα βρωμιούχα ανιόντα ως δοκιμή ρουτίνας.

Η χρήση βρωμιούχου καλίου δεν έχει εγκριθεί για έλεγχο των κρίσεων σε ανθρώπους από τη Διοίκηση Τροφίμων και Φαρμάκων των ΗΠΑ (FDA). Στη Γερμανία είναι ακόμη εγκεκριμένη η χρήση του ως αντιεπιληπτικό φάρμακο για ανθρώπους, ιδιαίτερα για παιδιά και εφήβους. Οι ενδείξεις χρήσης τους συμπεριλαμβάνουν σοβαρές μορφές γενικευμένων τονικών-κλονικών σπασμών, σχετιζόμενες με κρίσεις Grand-Mal στην πρώιμη παιδική ηλικία, αλλά επίσης σε σοβαρές μυοκλονικούς σπασμούς κατά τη διάρκεια της παιδικής ηλικίας. Ενήλικες που αντέδρασαν θετικά στο φάρμακο κατά τη διάρκεια της παιδικής τους ηλικίας και της περιόδου ενηλικίωσής τους, μπορούν να συνεχίσουν τη χρήση του. Το φάρμακο έχει σχεδόν πλήρη βιοδιαθεσιμότητα, αλλά τα βρωμιούχα ανιόντα έχουν σχετικά μακρά ημιζωή 12 ημερών στο αίμα, καθιστώντας δύσκολη την προσαρμογή της δόσης τους. Τα βρωμιούχα ανιόντα δεν είναι γνωστό αν παρεμβαίνει στην απορρόφηση ή την απέκκριση οποιουδήποτε άλλου αντισπασμωδικού, αν και έχει ισχυρές αλληλεπιδράσεις με τα χλωριούχα ανιόντα (Cl^-) στο σώμα, η κανονική πρόσληψη και έκκριση του σώματος επηρεάζει έντονα την απέκκριση των βρωμιούχων ανιόντων.

Ο θεραπευτικός δείκτης (αναλογία αποτελεσματικότητας προς τοξικότητα) για τα βρωμιούχα ανιόντα είναι μικρός. Όπως συμβαίνει και με άλλα αντιεπιληπτικά, μερικές φορές ακόμη και σε θεραπευτικές δόσεις (3-5 γραμμαρίων τη μέρα μπορεί να χρειαστούν 6 - 8 εβδομάδες για να φθάσουν σε σταθερά επίπεδα) μπορεί να προκαλέσουν δηλητηρίαση. Συχνά η δηλητηρίαση δεν διακρίνεται από τις «αναμενόμενες» παρενέργειες, όπως οι ακόλουθες:

• Βρωμισμός: Πρόκειται για αντιδράσεις του κεντρικού νευρικού συστήματος. Περιλαμβάνει συμπτώματα όπως: Κατάθλιψη, λήθαργος, υπνηλία, ανορεξία, καχεξία, ναυτία, έμετος με εξίκοση, απώλεια αντανακλαστικών ή παθολογικά αντανακλαστικά, κλονικοί σπασμοί, τρόμος, αταξία, απώλεια νευρικής ευαισθησίας, μερική παράλυση, εγκεφαλικό οίδημα με σχετιζόμενη κεφαλαλγία και οφθαλμική αιμορραγία, παραλήρημα, σύγχυση, μη φυσιολογική ομιλία, απώλεια συγκέντρωσης και μνήμης, επιθετικότητα, ψύχωση.
• Δερματίτιδα με τη μορφή ακμής και άλλες μορφές δερματικής νόσου μπορεί επίσης να παρατηρηθούν, καθώς και υπερέκκριση των βλεννογόνων στους πνεύμονες. Το άσθμα και η ρινίτιδα μπορεί να επιδεινωθούν. Σπάνια εμφανίζονται διαταραχές της γλώσσας, αφθώδης στοματίτιδα, κακή αναπνοή και δυσκοιλιότητα.

Οπτική

Το βρωμιούχο κάλιο είναι διαφανές από εγγύς υπεριώδες ως τα μακρών κυμάτων υπέρρυθρο, δηλαδή σε εύρος μηκών κύματος 250 - 25.000 mm και δεν έχει σημαντικές γραμμές απορρόφησης στην περιοχή υψηλής μετάδοσής του. Χρησιμοποιήθηκε ευρύτατα σε οπτικά παράθυρα υπερύθρων (π.χ. FTIR) και σε υλικά για γενική φασματοσκοπία, εξαιτίας του μεγάλου εύρους φασματοσκοπικής διαφάνειάς του. Στη φασματοσκοπία υπερύθρου, δείγματα προς ανάλυση αλέθονται μαζί με βρωμιούχο κάλιο σε σκόνη και συμπιέζονται σε ένα δισκίο. Εναλλακτικά, τα δείγματα μπορούν να αναλυθούν στη μορφή υγρού φιλμ (μόνα τους, σε διάλυμα ή σε ένα γέμισμα με Nujol) ανάμεσα σε δυο δισκία από καθαρό βρωμιούχο κάλιο.

Εξαιτίας της μεγάλης του υδατοδιαλυτότητας και της υγροσκοπικής του φύσης πρέπει να αποθηκεύεται σε ξηρό περιβάλλον. Η δείκτης διάθλασής του είναι περίπου 1,55 σε μήκος κύματος 1,0 μm.

Φωτογραφία

Επιπρόσθετα από την παραγωγή βρωμιούχου αργύρου, το βρωμιούχο κάλιο χρησιμοποιήθηκε ως συγκρατητής σε διαλύματα ανάπτυξης ασπρόμαυρων φωτογραφιών. Βελτιώνει τη διαφοροποίηση ανάμεσα σε εκτεθειμένους και μη εκτεθειμένους κρυστάλλους αλογονούχου αργύρου, ελαττώνοντας, έτσι, το θάμπωμα.