p align="left">Среднее содержание иода в зем-ной коре 4*10-5% по массе. В мантии и магмах и в образовавшихся из них породах (гранитах, базальтах) соединения иода рассеяны; глубинные минералы иода неизвестны. История иода в земной коре тесно связана с живым веществом и биогенной миграцией. В биосфере наблюдаются процессы его концентрации, особенно морскими организма-ми (водорослями, губками). Изве-стны 8 гипергенных минералов иода, обра-зующихся в биосфере, однако они очень редки. Основным резервуаром иода для биосферы служит Мировой океан (в 1 литре в среднем содержится 5*10-5 грамм иода). Из океана соединения иода, растворенные в каплях морской воды, попадают в ат-мосферу и переносятся ветрами на конти-ненты. Местности, удаленные от океана или отгороженные от морских ветров горами, обеднены иодом. Иод легко адсорбируется органическими веществами почв и морских илов. При уплотнении этих илов и обра-зовании осадочных горных пород проис-ходит десорбция, часть соединений иода переходит в подземные воды. Так обра-зуются используемые для добычи иода иодо-бромные воды, особенно характер-ные для районов нефтяных месторожде-ний (местами 1 литр этих вод содержит свыше 100 мг иода). Плотность иода 4,94 г/см3, tпл 113,5 °С, tкип 184,35 °С. Молекула жидкого и газообразного иода состоит из двух атомов (I2). Заметная диссоциация I2 2I наблюдается выше 700 °С, а также при действии света. Уже при обычной температуре иод испаряется, обра-зуя резко пахнущий фиолетовый пар. При слабом нагревании иод возгоняется, оседая в виде блестящих тонких пластинок; этот процесс служит для очистки иода в лабора-ториях и в промышленности. Иод плохо растворим в воде (0,33 г/л при 25 °С), хорошо - в сероуглероде и органических растворителях (бензоле, спирте), а также в водных растворах иодидов. Пары иода ядовиты и раздражают сли-зистые оболочки. На кожу иод оказывает прижигающее и обеззараживающее дей-ствие. Пятна от иода смывают растворами соды или тиосульфата натрия. Д) Астат Астат (лат. Astatium) - один из важнейших радиоактивных химических элементов в природе. Он относится к VII группе периодической системы Менделеева. Атомный номер - 85. У астата нет стабильных изотопов. Радиоактивных изотопов астата, открытых к данному времени около 20, все они очень неустойчивы. Наиболее долгоживущий 210At имеет период полураспада T 1/2 8,3 ч. Именно по этой причине в земном поверхностном слое (1,6 км), как показали расчеты, содержится 69 мг астата-218. Это очень мало. Как чистый металл астат обладает уникальным свойством - возгоняется в молекулярной форме из водных растворов, такой способности нет ни у одного из известных элементов. Астат легко испаряется как в обычных условиях, так и в вакууме. А также хорошо адсорбируется на металлах - Ag, Au, Pt. Именно благодаря этим свойствам удается выделить астат из продуктов облучения висмута. Этого добиваются путем их вакуумной дистилляции с поглощением астата серебром или платиной (до 85%). 1.2. Химические свойства I. Взаимодействие с неорганическими веществами: 1. Взаимодействие с металлами: 2Al + 3F2 = 2AlF3 Sn + Cl2 SnCl2 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 Cu + Br2 CuBr2 Zn + I2 = ZnI2 2. Взаимодействие с водородом: Cl2 + H2 2HCl 3. Взаимодействие с водой: Cl2 + H2O = HCl + HClO Хлорноватистая кислота 2Br2 + 2H2O = 4HF + O2. 4. Взаимодействие со щелочами: Cl2 + 2KOH = KClO + KCl + H2O (без нагревания) 3Cl2 + 6KOH KClO3 + 5KCl + 3H2O (с нагреванием) 5. Взаимодействие с галогенидами - соединениями галогенов с металлами: фтор вытесняет из солей хлор, бром, йод: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2 2KBr + F2 = 2KF + Br2 хлор вытесняет из солей бром, йод: 2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2 бром вытесняет из солей йод: 2KI + Br2 = 2KBr + I2v. II. Взаимодействие органическими веществами (галогенирование - присоединение галогена). Галогены взаимодействуют со всеми классами органических соединений. Рассмотрим некоторые реакции: 1. С алканами: CH3-CH3 + Cl2 > CH2Cl-CH3 + HCl хлорэтан 2. С алкенами: CH2=CH2 + Br2 > CH2Br-CH2Br 1,2-дибромэтан 3. С алкинами: CH?CH + Br2 > CHBr=CHBr 1,2-дибромэтен Глава II. Получение и применение Фтор. Источником для производства фтора служит фтористый водород, получающийся в основном либо при действии серной кислоты H2SO4 на флюо-рит CaF2, либо при переработке апати-тов и фосфоритов. Производство фтора осу-ществляется электролизом расплава кис-лого фторида калия, который образуется при насыщении распла-ва KF*HF фтористым водородом до со-держания 40-41% HF. Материалом для электролизера обычно служит сталь; электроды - угольный анод и стальной катод. Электролиз ведется при 95-100 °С и напряжении 9-11 в; выход фтора по току достигает 90-95%. Получающийся фтор содержит до 5% HF, который удаляется вымораживанием с последующим погло-щением фторидом натрия. Фтор хранят в газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жид-ким азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе, из меди, алюминия и его сплавов, латуни нержавеющей стали. Газообразный фтор служит для фторирования UF4 в UF6, применяемого для изотопов разделения урана, а также для получения трех-фтористого хлора СlF3 (фторирующий агент), шестифтористой серы SF6 (газо-образный изолятор в электротехнической промышленности), фторидов металлов (например, W и V). Жидкий фтор - окислитель ракет-ных топлив. Широкое применение получили много-численные соединения фтора - фтористый водород, алюминия фторис), кремне-фториды, фторсульфоновая кислота (рас-творитель, катализатор, реагент для по-лучения органических соединений, содержа-щих группу - SO2F), ВF3 (катализатор), фторорганические соединения и др. Хлор. Xлор начали произво-дить в промышленности в 1785 взаимодействием соляной кислоты с двуокисью марганца или пиролюзитом. В 1867 английский химик Г. Дикон разработал способ получения хлора оки-слением НСl кислородом воздуха п при-сутствии катализатора. С конца 19 - начала 20 веков хлор получают электролизом вод-ных растворов хлоридов щелочных ме-таллов. По этим методам в 70-х годах 20 века производится 90 - 95% хлора в мире. Не-большие количества хлора получаются попутно при производстве магния, кальция, натрия и лития электролизом расплавленных хло ридов. В 1975 году мировое производство хлора составляло около 23 млн. тонн. Применяются два основных метода электролиза водных растворов NаСl: 1) в электролизёрах с твёрдым катодом и пористой фильтрую-щей диафрагмой; 2) в электролизёрах с ртутным катодом. По обоим методам на графитовом или окисном титано-рутениевом аноде выделяется газообразный хлор. По первому методу на катоде выделяет-ся водород и образуется раствор NаОН и NаСl, из которого последующей перера-боткой выделяют товарную каустическую соду. По второму методу на катоде обра-зуется амальгама натрия, при её разло-жении чистой водой в отдельном аппа-рате получаются раствор NаОН, водород и чистая ртуть, которая вновь идёт в про-изводство. Оба метода дают на 1 тонну хлора 1,125 тонны NаОН. Электролиз с диафрагмой требует меньших капиталовложений для органи-зации производства хлора, дает более дешёвый NаОН. Метод с ртутным катодом позво-ляет получать очень чистый NаОН, но потери ртути загрязняют окружающую среду. В 1970 по методу с ртутным като-дом производилось 62,2% мировой вы-работки хлора, с твёрдым катодом 33,6% и прочими способами 4,3%. После 1970 начали применять электролиз с твёрдым катодом и ионообменной мембраной, позволяю-щий получать чистый NаОН без использо-вания ртути. Одной из важных отраслей химической промышленности является хлорная промышленность. Основные количества хлора перерабаты-ваются на месте его производства в хлорсодер жащие соединения. Хранят и перевозят хлор в жидком виде в баллонах, бочках, железнодорожных цистернах или в специально обору-дованных судах. Для индустриальных стран характерно следующее примерное потребление хлора: на производство хлорсодержа щих органических соединений - 60 - 75%; неорганических соединений, содержащих хлор, -10 - 20%; на отбелку целлюлозы и тка-ней - 5 - 15%; на санитарные нужды и хлорирование воды - 2 - 6% от общей выраобтки. Xлор применяется также для хлорирова-ния некоторых руд с целью извлечения титана, ниобия, циркония и других. Бром. Исходным сырьём для получения брома слу-жат морская вода, озёрные и подземные рассолы и щелока калийного произва, содержащие бром в виде бромид-иона Вг-. Бром выделяют при помощи хло-ра и отго-няют из раствора водяным паром или воздухом. Отгонку паром ведут в колон-нах, изготовленных из гранита, керамики или иного стойкого к брому материала. Сверху в колонну подают подогретый рассол, а снизу - хлор и водяной пар. Пары брома, выходящие из колонны, кон-денсируют в керамиковых холодильни-ках. Далее бром отделяют от воды и очища-ют от примеси хлора дистилляцией. Отгонка воздухом позволяет использо-вать для получения брома рассолы с его низ-ким содержанием, выделять бром из которых паровым способом в результате большо-го расхода пара невыгодно. Из получае-мой бромовоздушной смеси бром улав-ливают химическими поглотителями. Для этого применяют растворы бромистого железа, которое, в свою очередь, получают восстановлением FеВг3 железными стружками, а также раство-ры гидроокисей или карбонатов натрия или газообразный сернистый ангидрид, реагирующий с бромом в присутствии паров воды с образованием оромистоводородной и серной кислот. Из полученных полу-продуктов бром выделяют действием хлора или кислоты. В случае необходимости полу-продукты перерабатывают на бромистые соединения, не выделяя элементарного брома. Вдыхание паров брома при содержании их в воздухе 1 мг/м3 и более вызывает кашель, насморк, носовое кровотечение, головокружение, головную боль; при более высоких концентрациях - удушье, брон-хит, иногда смерть. Предельно допусти-мые концентрации паров брома в воздухе 2 мг/м3. Жидкий бром действует на кожу, вызывая плохо заживающие ожоги, Работы с бромом следует проводить в вытяж-ных шкафах. При отравлении парами брома рекомендуется вдыхать аммиак, исполь-зуя для этой цели сплыю разбавленный раствор его в воде или в этиловом спирте. Боль в горле, вызванную вдыханием паров брома, устраняют приёмом внутрь горячего молока. Бром, попавший на кожу, смывают большим количеством воды или сдувают сильной струей воздуха. Обож-жённые места смазывают ланолином. Бром применяют довольно широко. Он - исходный продукт для получения ряда бромистых солей и органических производ-ных. Большие количества брома расходуют для получения бромистого этила и дибромэтана - составных частей этиловой жидкости, добавляемой к бензинам для повышения их детонационной стойкости. Соединения брома применяют в фотографии, при производстве ряда красителей, бромистый метил и некоторые другие соединения брома - как ин-сектициды. Некоторые органические соединения брома служат эффективными огнетушащими средствами. Бром и бромную воду ис-пользуют при химических анализах для опре-деления многих веществ. В медицине исполь-зуют бромиды натрия, калия, аммония, а также органичанические соединения брома, которые применяют при неврозах, истерии, повы-шенной раздражительности, бессоннице, гипертонические болезни, эпилепсии и хорее. Иод. Сырьем для промышленного получения иода в России служат нефтяные буровые воды; за рубежом - морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, содержащие до 0,4% иода в виде иодата натрия. Для из-влечения иода из нефтяных вод (содержа-щих обычно 20 - 40 мг/л иода в виде иодилов) на них сначала действуют хлором или азотистой кислотой. Выде-лившийся иод либо адсорбируют активным углем, либо выдувают воздухом. На иод, адсорбированный углем, действуют ед-кой щелочью или сульфитом натрия. Из продуктов реакции свободный иод выделяют действием хлора или серной кислоты и окислителя, например дихромата калия. При выдувании воздухом иод по-глощают смесью двуокиси серы с водя-ным паром и затем вытесняют иод хлором. Сырой кристаллический иод очищают возгонкой. Иод и его соединения применяют главным образом в медицине и в аналитической химии, а также в органическом синтезе и фотографии. В промышленности применение иода пока незначительно по объему, но весьма перспективно. Так, на термическом разложении иодидов основано получение высокочистых металлов. Астат широкого применения не имеет. Заключение В заключение несколько слов о галогенах как об элементах в клетках нашего организма. Фтор по-стоянно входит в состав животных и растительных тканей; микроэлементов. В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека - 100-300 мг/кг; особенно много фтора в зу-бах. Кости морских животных богаче фтором по сравнению с костями наземных. Посту-пает в организм животных и человека преимущественно с питьевой водой, оптимальное содержание фтора в которой 1-1,5 мг/л. При недостатке фтора у человека развивается кариес зубов, при повышенном поступ-лении - флюороз. Высокие концентра-ции ионов фтора опасны ввиду их способ-ности к ингибированию ряда ферментативных реакций, а также к связыванию важных в биологическом отношении элементов (Р, Са, Мg и др.), нарушающему их ба-ланс в организме. Органические производные фтора обнаружены только в некоторых расте-ниях (например, в южноафриканском Dicha petalum cymosum). Основные из них - производные фторуксусной кислоты, токсич-ные как для других растений, так и для жи-вотных. Биологическая роль изучена недостаточно. Установлена связь об-мена фтора с образованием костной ткани скелета и особенно зубов. Необходимость фтора для растений не доказана. Xлор - один из биогенных элементов, постоянный ком-понент тканей растений и животных. Содержание хлора в растениях (много хлора в галофитах) - от тысячных долей про-цента до целых процентов, у животных - десятые и сотые доли процента. Су-точная потребность взрослого человека в хлоре, (2 - 4 г) покрывается за счёт пищевых продуктов. С пищей хлор поступает обыч-но в избытке в виде хлорида натрия и хлорида калия. Особенно богаты хлором хлеб, мясные и молочные продукты. В организме животных хлор - основное осмотически активное вещество плазмы крови, лимфы, спинномозговой жидкости и некоторых тканей. Играет роль в водно-со-левом обмене, способствуя удержанию тканями воды. Регуляция кислотно-ще-лочного равновесия в тканях осуществля-ется наряду с другими процессами путём изменения в распределении хлора между кровью и другими тканями, хлор участвует в энергетическом обмене у растений, активируя как окислительное фосфорилирование, так и фотофосфорилирование. Xлор положи-тельно влияет на поглощение корнями кислорода. Xлор необходим для образо-вания кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами. В состав большинства питательных сред для искусственного культивирования растений хлор не входит. Возможно, для развития растений достаточны весьма малые концентрации хлора. Бром - постоянная составная часть тканей животных и растений. Наземные растения содержат в среднем 7*10-4% брома на сырое вещество, животные 10-4%. Бром найден в различных секретах (слезах, слюне, поте, молоке, желчи). В крови здорового человека содержание брома колеблется от 0,11 до 2,00 мг%. С помощью радиоактивного брома (82Br) установлено избирательное погло-щение его щитовидной железой, мозго-вым слоем почек и гипофизом. Введён-ные в организм животных и человека бромиды усиливают концентрацию про-цессов торможения в коре головного мозга, содействуют нормализации состояния нервной системы, пострадавшей от пере-напряжения тормозного процесса. Одновременно, задерживаясь в щитовидной железе, бром вступает в конкурентные отно-шения с иодом, что влияет на деятель-ность железы, а в связи с этим - и на состояние обмена веществ. Иод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таежно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон. Иод содержится в недостаточном количестве или не сбалансирован с некоторыми другими микроэлементами (Со, Мn, Сu); с этим связано распространение в этих зонах эндемического зоба. Среднее со-держание иода в почвах около 3*10-4%, в растениях около 2*10-5%. В поверхност-ных питьевых водах иода мало (от 10-7 до 10-9%). В приморских областях количество иода в 1 м3 воздуха может достигать 50 мкг, в континентальных и горных - состав-ляет 1 или даже 0,2 мкг. Поглощение иода растениями зависит от содержания в почвах его соединений и от вида растений. Некоторые организмы (так называемые концентраторы иода, например морские водо-росли - фукус, ламинария, филлофора, накапливают до 1% иода, некоторые губки - до 8,5% (в скелетном веществе спонгине). Водоросли, концентрирующие иод, ис-используются для его промышленного получения. В животный организм иод поступает с пи-щей, водой, воздухом. Основной источник иода - растительные продукты и корма. Всасы-вание иода происходит в передних отделах тонкого кишечника. В организме чело-века накапливается от 20 до 50 мг иода, в том числе в мышцах около 10 - 25 мг, в щито-видной железе в норме 6 - 15 мг. С по-мощью радиоактивного иода (131I и 125I) по-казано, что в щитовидной железе иод на-капливается в митохондриях эпителиальных клеток и входит в состав образующих-ся в них дииод- и моноиодтирозинов, которые конденсируются в гормон тетраиодтиронин (тироксин). Выделяется иод из организма преимущественно через почки (до 70 - 80%), молочные, слюнные и потовые же-лезы, частично с жёлчью. В различных биогеохимических про-винциях содержание иода в суточном ра-ционе колеблется (для человека от 20 до 240 мкг, для овцы от 20 до 400 мкг). Потребность животного в иода зависит от его физиологического состояния, времени года, температуры, адаптации организма к содер-жанию иода в среде. Суточная потребность в иоде человека и животных - около 3 мкг на 1 кг массы (возрастает при беремен-ности, усиленном росте, охлаждении). Введение в организм иода повышает основ-ной обмен, усиливает окислительные процессы, тонизирует мышцы, стимулирует поло-вую функцию. В связи с большим или меньшим недо-статком иода в пище и воде применяют иодирование поваренной соли, содержа-щей обычно 10 - 25 г йодистого калия на 1 тонну соли. Применение удобрений, содер-жащих иод, может удвоить и утроить его содержание в сельскохозяйственных культурах. Литература: 1. Ахметов Н.С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - 2-е изд. - М.: Просвещение, 1999. - 175 с.: ил. 2. Габриелян О.С. Химия 9 класс: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - 4-е изд. - М.: Дрофа, 2001. - 224 с.: ил. 3. Габриелян О.С. Химия 8-9 классы: метод. пособие. - 4-е изд. - М.: Дрофа, 2001. - 128 с. 4. Ерошин Д.П., Шишкин Е.А. Методика решения задач по химии: учеб. пособие. - М.: Просвещение, 1989. - 176 с.: ил. 5. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. - М.: Просвещение, 1986. - 273 с. 6. Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия 8 класс: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - 6-е изд. - М.: Просвещение, 1998. - 158 с.: ил. 7. Свиридов Н.Д. Галогены: учебно-методическое пособие. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 1995. - 139 с.: ил.
Страницы: 1, 2
|