Kaliumbromid

Grundlagen

Kaliumbromid ist das Kalium-Salz der Bromwasserstoffsäure mit der Verhältnisformel KBr. Es bildet farblose, hygroskopische Kristalle und kommt als festes Salz vor. Die Kristallstruktur ist kubisch; die Raumgruppe ist Fm3m (Nr. 225), und sowohl Kalium-Ionen als auch Bromid-Ionen haben die Koordinationszahl 6.

Wichtige Stoffdaten sind: molare Masse 119,01 g·mol−1, Dichte 2,75 g·cm−3 bei 20 °C, Schmelzpunkt 732 °C und Siedepunkt 1435 °C. Kaliumbromid ist leicht in Wasser löslich, bei 20 °C etwa 650 g·l−1. Der Brechungsindex beträgt 1,5598. Als Gefahrstoff ist es mit dem Signalwort „Achtung“ gekennzeichnet; genannt werden H319 und P305+351+338. Die LD50 bei der Ratte, oral, beträgt 3070 mg·kg−1.

Herstellung

Die klassische technische Herstellung von Kaliumbromid erfolgt durch Reaktion von Kaliumcarbonat mit Eisen(II,III)-bromid. Das Eisenbromid Fe3Br8 wird vorher aus Eisenschrott, überschüssigem Brom und überschichtetem Wasser hergestellt. Die Reaktionsgleichung lautet: 4 K2CO3 + Fe3Br8 -> 8 KBr + Fe3O4 + 4 CO2.

Im Labor kann Kaliumbromid durch Reaktion von Kalilauge mit Brom in ammoniakalischer Lösung hergestellt werden. Dabei entstehen auch Wasser und Stickstoff: 6 KOH + 3 Br2 + 2 NH3 -> 6 KBr + 6 H2O + N2.

Eine weitere Möglichkeit ist die Bromierung von Pottasche. Dabei entsteht Kaliumbromid, während sich das schwerer lösliche Kaliumbromat abscheidet: 3 K2CO3 + 3 Br2 -> 5 KBr + KBrO3 + 3 CO2.

Die direkte Herstellung aus den Elementen Kalium und Brom ist möglich, hat aber technisch keine Bedeutung: 2 K + Br2 -> 2 KBr. Die Ionenbildungsreaktion besteht aus der Oxidation von Kalium zu K+ + e− und der Reduktion von Brom zu Bromid-Ionen; insgesamt: 2 K + Br2 -> 2 K+ + 2 Br−.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Kaliumbromid ist sehr gut in Wasser löslich, besser als Kaliumchlorid. Die Löslichkeit steigt mit der Temperatur: bei −10 °C 48,8 g/100 g H2O, bei 0 °C 54,0, bei 20 °C 65,6, bei 40 °C 76,1, bei 60 °C 85,9, bei 80 °C 95,3, bei 100 °C 105 und bei 120 °C 115 g/100 g H2O.

Kaliumbromid bildet keine Hydrate. Die Standardbildungsenthalpie beträgt ΔHf0 = −392 kJ/mol.

Unter hohem Druck von 0,7 bis 1,0 GPa zeigt Kaliumbromid sogenannten „Kalten Fluss“. Das bedeutet, dass es sich unter diesen Bedingungen wie eine hochviskose Flüssigkeit verhält. Außerdem ist KBr im Infrarotlicht transparent und eignet sich daher als Probenträger in der Infrarotspektroskopie.

Kalium enthält zu 0,0118 % das Isotop 40K. Dieses liefert 10242 Bq pro Kilogramm KBr. Davon entfallen 89,28 % auf Betastrahlung und 10,72 % auf Gammastrahlung mit 1,46083 MeV.

Fotografie und Optik

Kaliumbromid wird zur Herstellung von Silberbromid-Emulsionen auf Filmen und Platten für fotografische Filme verwendet. In fotografischen Entwicklern wirkt es der Schleierbildung entgegen und verzögert die Entwicklung.

Wegen seiner hohen optischen Transparenz für elektromagnetische Wellen im Bereich von 0,23 bis 26,0 µm werden Einkristalle von Kaliumbromid für optische Bauteile wie Linsen und Prismen in Infrarot-Optiken verwendet.

Da Kaliumbromid leicht kalt fließt, können Feststoffe für die Infrarotspektroskopie darin eingebettet werden. Solche Proben nennt man Kaliumbromidpresslinge.

Medizinische Nutzung

Kaliumbromid wurde seit Mitte des 19. Jahrhunderts als Arzneimittel gegen Krampfanfälle und als Beruhigungsmittel verwendet. Es gilt damit als ältestes Antiepileptikum, also als Mittel gegen epileptische Anfälle.

Früher wurden teilweise sehr hohe Dosen eingesetzt. Dadurch konnte eine chronische Bromvergiftung entstehen, der sogenannte Bromismus. Typische Zeichen waren übermäßige Sedierung, Schwindel, Kopfschmerzen, Konzentrationsmangel, Gedächtnisverlust, Halluzinationen oder Bromschnupfen. Häufig kamen Hauterscheinungen wie Bromakne oder Bromoderm hinzu, letzteres mit schmerzhaften eitrigen Hautknoten, meist an den Gliedmaßen.

In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden Brompräparate durch Barbiturate verdrängt. Heute wird Kaliumbromid noch als Dibro-Be mono zur Behandlung einer speziellen Epilepsieform eingesetzt, der frühkindlichen grand mal-Epilepsie. Bromismus kommt heute nur noch selten vor, weil niedrigere Dosierungen verwendet werden. Als Beruhigungsmittel ist Kaliumbromid seit den 1970er Jahren nicht mehr gebräuchlich.