Броматът е йон. Химичната му формула е BrO3-. Той съдържа бром в състояние на окисление +5 и е по-често срещан от хипобромитите, перброматите и бромитите — добър пример е натриевият бромат. Броматите са силни окислители, което определя техните химични свойства и приложения, но и риска за здравето и околната среда.

Химични свойства и структура

Ионът BrO3- има структура, подобна на тази на хлората (ClO3-): три еквивалентни Br–O връзки и един неподелен електронен чифт на централния атом бром, което води до приблизително тригонална пирамидална геометрия. В резултат на високото си окислително потенциално (особено при кисели условия) броматът участва лесно в окислително-редукционни процеси — например може да окислява йодид до йод и да се редуцира до бромид (Br-).

Получаване и типични реакции

Бромати се образуват по няколко пътя в лабораторни и промишлени условия. В статичния текст по-горе са споменати някои от тях:

  • окисление на бромиди с озон;
  • електролиза на горещ разтвор на бромид (частично окисление);
  • реакции на хлорният диоксид с бромид под въздействието на слънчева светлина;
  • реакция на бром с калиев хидроксид, при която се получават смеси от бромид и бромат;
  • реакция на бромна киселина с основа, даваща бромати.

Броматът е относително устойчив в неутрални и слабо кисели водни разтвори, но лесно се редуцира от редуктиращи агенти като бисулфит, тиосулфат и подобни вещества.

Източници в околната среда и във водоснабдяването

В природни води бромидът (Br-) е често срещан, особено в крайбрежни и подземни води. При прилагане на озон или при определени процеси на дезинфекция (озониране, хлориране в присъствие на хлорен диоксид и особено при UV-озон-хибридни процеси) този бромид може да се окисли до бромат. Затова броматът е познат като дезинфекционен страничен продукт (disinfection by-product, DBP) при пречистване на питейна вода.

Здравни рискове и регулации

Броматите (особено солите като калиев бромат) са показали канцерогенни ефекти при експерименти с животни — развитие на тумори в различни органи (например бъбреци и щитовидна жлеза). Международната агенция за изследване на рака (IARC) класифицира калиевия бромат като "възможно канцерогенен за хората" (Група 2B). Поради това са приети норми и препоръки за допустими концентрации в питейната вода. Например регулаторните органи в няколко държави и международни организации препоръчват граници от порядъка на 10 µg/L (10 ppb) за бромат в питейната вода.

Освен канцерогенност, високи концентрации бромат могат да причинят бъбречни нарушения и други токсични ефекти при остро или хронично излагане.

Контрол, анализ и намаляване на образуването

За да се ограничи образуването на бромат при пречистване на вода, операторите на пречиствателни станции прилагат няколко стратегии:

  • контрол на входното съдържание на бромид и избягване на озониране при високи концентрации на бромид;
  • регулиране на pH и използване на условия, които намаляват окислението до бромат;
  • прилагане на редуциращи агенти (напр. бисулфит) за конвертиране на образувалия се бромат обратно в бромид;
  • алтернативни технологии за дезинфекция или комбинации от процеси, които минимизират риска от образуване на бромат.

Аналитичното определяне на бромат в вода и матрици обикновено се провежда чрез йонна хроматография, спектрофотометрични/колориметрични методи и други чувствителни техники, които позволяват детекция в μg/L нива.

Употреби и регулаторни ограничения

Някои броматни соли (особено калиев бромат) са били използвани в миналото като подобрители на брашно и за избелване в хлебопроизводството, тъй като подобряват еластичността и структурата на тестото. Поради здравните рискове употребата им в храни е силно ограничена или забранена в много страни — в Европейския съюз и в голяма част от развити държави употребата на калиев бромат в храните е забранена.

Обобщение

Броматът (BrO3-) е силен окислителен анион, който се образува лесно от бромиди при окислителни процеси като озониране. Той представлява здравен риск (включително потенциален канцероген), поради което е предмет на мониторинг и регулация в питейните води и в хранителната промишленост. Контролът на източниците на бромид, изборът на подходящи пречиствателни технологии и аналитичният мониторинг са ключови за намаляване на експозицията.