Бром

Бром (лат – Bromum, Br) примечателен тем, что влияет на  функцию ЦНС (центральной нервной системы). Кроме того, этот микроэлемент регулирует деятельность щитовидной железы, надпочечников, стимулирует репродуктивную функцию.

Бром был открыт в 1825 г. французским химиком Баларом. При воздействии на вытяжку морских водорослей хлором выделялись пары с неприятным запахом. Это и предопределило название вещества (греч. бромос – зловоние). Примечательно, что до этого Балар был малоизвестен. По этому поводу некоторые злословили: « Не Балар открыл бром, а бром открыл Балара».

Физические и химические свойства

Бром – неметалл. В системе элементов Менделеева Br расположен под №57 в 17 группе, и в 4 периоде. Атомная масса брома равна 80. Вскоре представители 17 группы (сюда кроме брома входят фтор, йод, хлор, и астат) являются галогенами. На внешней орбите галогенов вращаются 7 электронов.  До завершения орбиты не хватает 1 электрона. Этот электрон бром присоединяет при взаимодействии с атомами других веществ, и, таким образом, является одновалентным.

Однако при определенных условиях он может отдавать электроны. При этом его валентность может быть равна 3 и 5. Подобно многим другим галогенам он является высокоактивным химическим соединением. Он реагирует с металлами и со многими неметаллами, в  т.ч. и с другими галогенами.

В непосредственную реакцию с такими распространенными элементами, как кислород, водород, и углерод, бром не вступает, но присутствует вместе с ними во многих соединениях.

Молекула брома образована двумя атомами, Br₂. Внешне он представляет собой темно-бурую жидкость. Жидкость эта тяжела, в 3 раза тяжелее воды – плотность Br составляет 3,1 см³. Примечательно, что из всех химических элементов только два при обычных условиях пребывают в жидком состоянии. Первый – это ртуть, а второй – бром.

Даже при комнатной температуре бром выделяет зловонные пары, а уже при температуре 58, 78⁰С он закипает. При температуре – 7,2⁰С замерзает. При этом образуются блестящие красные игольчатые кристаллы.

Водный раствор называют бромной водой. Это желто-бурая жидкость. Хотя в воде Br  растворяется плохо. Гораздо лучше он растворяется в бензоле, хлороформе, эфире, спирте, и некоторых других органических растворителях.

Из-за повышенной химической активности свободный бром в природе не встречается, а только лишь в виде соединений. В основном это бромиды, соединения брома с металлами – натрием, калием, магнием. В качестве примеси он включен и во многие другие минералы. Подавляющее большинство бромсодержащих соединений растворимы в воде.  В составе этих соединений элемент вымывается из горных пород, и присутствует воде морей, океанов, соленых озер, в грунтовых водах.

В результате испарения воды часть Br попадает в атмосферу. Некоторые растения извлекают бром из воды, накапливают, и используют для собственных нужд. Несмотря на то, что он распространен повсеместно, больших скоплений он не образует, и содержание его в земной коре невелико.

На долю Br приходится всего лишь 2,1 x 10^-4% массы земной коры. По этому показателю среди всех остальных элементов таблицы Менделеева он занимает 50 место.

Физиологическое действие

Содержание Br в организме взрослого человека с массой 70 кг составляет около 200-300 мг. Одна из основных функций микроэлемента – его влияние на ЦНС. Это влияние проявляется в успокаивании, релаксации (но без снижения тонуса скелетных мышц), состоянии, близком к дремоте. Бром устраняет негативные эмоции тревоги, страха, нормализует сон.

Помимо этого микроэлемент оказывает противосудорожное действие, и это важно для пациентов, страдающих эпилепсией и некоторыми другими органическими расстройствами ЦНС. Седативное и противосудорожное действие брома обусловлено тем, что он усиливает процессы торможения в коре больших полушарий.

Примечательно, что процессы возбуждения в ЦНС он не устраняет, но повышает порог возбудимости. Это значит, что для возникновения возбуждения необходим больший по силе раздражитель.

Седативное действие брома было замечено еще в позапрошлом веке, вскоре после его открытия, и было детально изучено намного позже великим русским физиологом И.П. Павловым. В ходе опытов над собаками Павлов установил, что бром в виде соединений-бромидов угнетает условные рефлексы, основанные на возбуждении, и наоборот, стимулирует условные рефлексы, основанные на торможении.

Так, при обследовании пострадавших от наводнения собак Павлов обнаружил, что некоторые приобретенные условные рефлексы у них угасли,  нарушилась дифференцировка между возбуждением и торможением. Тормозящие раздражающие факторы стали вызвать у животных раздражение. После использования бромидов утраченные рефлексы возобновились,  уравновесились процессы раздражения и торможения.

Полагают, что механизм действия в отношении ЦНС связан с антагонизмом с хлором. Оба элемента, бром и хор, являются галогенами, и присутствуют в тканях в виде анионов, отрицательно заряженных ионов. Анионы хлора сосредоточены во внеклеточной жидкости, и играют существенную роль в балансе жидкости между клеткой и внеклеточным пространством, а также в генерации нервных импульсов.

Бром по конкурентному принципу вытесняет хлор из внеклеточной жидкости, и тем самым тормозит генерацию и проведение нервных импульсов.

Действие брома связано с угнетением еще одного галогена – йода. Данный микроэлемент принимает непосредственное участие в синтезе тиреоидных (щитовидных) гормонов. Йод  включен в состав тироксина и трийодтиронина – без него образование этих гормонов невозможно.

Бром, имея структурное сходство с йодом, блокирует его захват специфическими белками-носителями, и тем самым препятствует синтезу щитовидных гормонов. Как известно, под действием тиреоидных гормонов происходит распад (катаболизм) белков, жиров, и гликогена. Соответственно, он оказывает анаболическое действие, и предохраняет эти соединения от распада.

Правда, анаболические эффекты у брома выражены очень слабо. Зато микроэлемент предотвращает появление диффузного токсического зоба или Базедовой болезни – состояния, характеризующееся увеличением щитовидной железы (зобом) и усиленной продукцией тиреоидных гормонов.

Данное состояние может быть следствием не только интенсивного поступления йода, но и патологической стимуляции щитовидной железы гипоталамусом и гипофизом.

Надпочечники бромом наоборот, стимулирует. Под его действием усиливается продукция надпочечниковых гормонов – глюкокортикоидов, минералокортикоидов, катехоламинов. Функцию пищеварительной системы он тоже регулирует. Микроэлемент нормализует кислотность желудочного сока, и повышает в нем активность пепсина, фермента, расщепляющего белки.

Активность амилазы и липазы, ферментов панкреатического сока, выделяемого поджелудочной железой, бром тоже повышает. Амилаза расщепляет углеводы, а липаза – жиры. В итоге выходит, что элемент способствует усваиванию важнейших пищевых ингредиентов.

Бром заметно влияет на мужскую репродуктивную систему. Микроэлемент стимулирует образование спермы, увеличивает объем эякулята, и количество жизнеспособных сперматозоидов в нем. У женщин наряду с другими факторами способствует нормальному протеканию беременности.

Таким образом, обеспечивает мужскую фертильность, и предотвращает бесплодие. По некоторым данным он укрепляет иммунитет, и стимулирует образование эритроцитов в красном костном мозге.

Суточная потребность

Потребность в Br для взрослого человека составляет 1-3 мг. Она может возрастать при физических и психических нагрузках, во время интенсивного роста и полового созревания, а у женщин – при беременности.

Причины и признаки дефицита

Бром в достаточном количестве поступает с пищевыми продуктами. Поэтому дефицит – явление редкое, и в изолированном виде практически не наблюдается. Как правило, недостаток формируется при болезнях пищеварительной системы, кода нарушается всасывательная способность кишечника. При этом наряду с бромом ухудшается усваивание других микроэлементов, витаминов.

Относительный дефицит иногда формируется при интенсивных умственных и психоэмоциональных нагрузках.  Недостаток Br сопровождается беспричинной раздражительностью и тревожностью, бессонницей. Пациенты жалуются на ухудшение памяти, рассеянность внимания.

Снижается кислотность желудочного сока, ухудшается переваривание пищи, развивается анемия.  У мужчин дефицит приводит к эректильной дисфункции, у женщин – к прерыванию беременности. У детей возможно отставание в развитии.

Источники поступления

Больше всего брома в рыбе и в морепродуктах. Ведь в 1 м³ морской воды растворено от 20 до 95 г этого элемента. Содержится и в орехах, бобовых, и злаках, но в меньшем количестве.

Содержание Br в 100 г продуктов:

Продукт	Содержание, мкг/100 г
Морская капуста	250
Треска, креветки	230
Пшеница	80
Ячневая крупа	70
Грецкий орех, арахис, фундук, кешью	60
Фасоль, чечевица, горох	40
Макаронные изделия, хлеб	40
Молоко	30
Кисломолочные продукты, твердые сорта сыра	20

 

Следует заметить, что при варке из пищи теряется до 70% брома – микроэлемент переходит в воду. Чтобы максимально снизить его потери в рыбе, ее лучше готовить на пару или запекать. В процессе приготовления любых продуктов нежелательно пользоваться алюминиевой посудой – алюминий его связывает.  Помимо пищевых продуктов он присутствует в минеральных водах Урала, Казахстана (Талицкая, Нижнесергиевская, Павлодарская, Шевченковская).

 

Метаболизм

Поступивший с пищей бром быстро всасывается в кровь, и разносится по органам и тканям. Микроэлемент избирательно накапливается гипофизом, щитовидной железой, почками, мышцами, костями, кожей. Выводится в основном с мочой, и в меньшей степени с калом и потом. Процесс выведения протекает медленно, и поэтому бром способен кумулировать в организме.

Взаимодействие с другими веществами

Другие галогены:  фтор, хлор и йод по конкурентному принципу ухудшают усваивание брома. Алюминий тоже негативно влияет на этот процесс.

Признаки избытка

Хотя бром и способен накапливаться в организме, добиться его избытка только лишь приемом богатой бромом пищи нельзя. Зато в результате приема бромсодержащих средств это возможно. При этом отмечаются расстройства пищеварения, нарушение функции мужских и женских половых желез (яичников и яичек), общая слабость, апатия, сонливость. Хотя микроэлемент в препаратах пребывает в нетоксичной форме, он угнетает функцию щитовидной железы.

А вот свободный, элементарный бром – яд. Достаточно упомянуть, что свободный бром, попадая на кожу, вызывает глубокие ожоги, которые трудно заживают, а его пары вызывают раздражение слизистых оболочек. Еще один примечательный факт: он входит в состав бромбензола и бромацитофенона.

Эти вещества относят к лакриматорам, веществам, вызывающим слезотечение. Поэтому их используют в производстве слезоточивых газов для разгона демонстрантов.

Признаки интоксикации отмечаются при поступлении не менее 3 г брома, а доза 35 г несовместима с жизнью. Отравления им возможны на производстве (его используют в производстве некоторых органических веществ), а также при проживании в загрязненных регионах.

Тяжелые отравления бромом сопровождаются тошнотой, рвотой, диареей,  головной и мышечной болью, печеночной и почечной недостаточностью. Страдает кожа, ведь он накапливается в ней. Поражение кожи при отравлениях бромом называют бромодермой. Характеризуется бромодерма сыпью на лице, ягодицах, и нижних конечностях.

Хотя может затрагивать кожу всего тела. Сыпь полиморфна, и может иметь вид крапивницы, узелков (папул), пузырьков (везикул), или бородавок (папиллом).

Признаки поражения глаз, респираторного тракта, отмечаются уже при 0,001% концентрации Br во вдыхаемом воздухе. Появляется ощущение рези в глазах, слезотечение, покраснение склер. Слизистая носа отекает, возникают носовые кровотечения. Появляется першение в горле. Спастический бронхит протекает с приступообразным кашлем на фоне удушья.

Особенно тяжело ингаляционные отравления бромом протекают у тех, кто еще до отравления страдал хроническими респираторными заболеваниями (бронхиальная астма, хронический бронхит, легочная эмфизема, и др.). Чтобы связать и вывести егго излишки, принимают энтеросорбенты, слабительные. Показано обильное питье, внутривенное капельное введение растворов.

 

Тиосульфат натрия (его еще называют гипосульфитом натрия) – антидот (противоядие) при отравлениях бромом. Раствор натрия тиосульфата принимают внутрь, вводят внутривенно, и обрабатывают им пораженную кожу. При бромной интоксикации показан прием соленых блюд. Находящийся в составе поваренной соли хлор тоже вытесняет бром.