Застосування галогенів та їх найважливіших сполук - Типові неметали - галогени, їх характеристика, властивості і сполуки

ЙОД

Сировиною для промислового одержання йоду служать нафтові бурові води, морські водорості, а також маткові розчини чилійської (натрієвої) селітри, що містять до 0,4% йоду у вигляді йодату натрію. Для отримання йоду з нафтових вод (що містять звичайно 20 - 40 мг/л йоду у вигляді йодилів) на них спочатку діють хлором або азотистою кислотою. Щоб виділився йод або абсорбують активне вугілля, або видувають повітря. На йод, абсорбований вугіллям, діють їдким лугом або сульфітом натрію. Із продуктів реакції вільний йод виділяють дією хлору або сарною кислотою й окислювача, наприклад дихромату калію. При видуванні повітрям йод поглинають сумішшю двоокису сірки з водяною парою й потім витісняють йод хлором. Сирий кристалічний йод очищають сублімацією.

Йод і його з'єднання застосовують головним чином у медицині й в аналітичній хімії, а також в органічному синтезі й фотографії. У промисловості застосування йоду поки незначно по обсягу, але досить перспективно. Так, на термічному розкладанні йодидів засноване одержання високоочисних металів.

Йод - необхідний для тварин і людини мікроелемент. Йод утримується в недостатній кількості або не збалансований з деякими іншими мікроелементами; із цим пов'язане поширення в цих зонах ендемічного зобу. Середній зміст йоду в грунтах близько %, у рослинах близько %. У поверхневих питних водах йоду мало (від 10-7 до 10-9%). У приморських областях кількість йоду в 1 м3 повітря може досягати 50 мкг, у континентальних і гірських - становить 1 або навіть 0,2 мкг.

Поглинання йоду рослинами залежить від вмісту в грунтах його сполук і від виду рослин. Деякі організми (так звані концентратори йоду, наприклад морські водорості - фукус, ламінарія, філофора, накопичують до 1% йоду, деякі губки - до 8,5%. Водорості, що концентрують йод, використовують для його промислового одержання. У тваринний організм йод надходить із їжею, водою, повітрям. Основне джерело йоду - рослинні продукти й корми. Усмоктування йоду відбувається в передніх відділах тонкого кишечнику. В організмі людини накопичується від 20 до 50 мг йоду, у тому числі в м'язах близько 10 - 25 мг, у щитовидній залозі в нормі 6 - 15 мг. За допомогою радіоактивного йоду (131I й 125I) показано, що в щитовидній залозі йод накопичується в мітохондріях епітеліальних клітин. Виділяється йод з організму переважно через бруньки (до 70 - 80% ), молочні, слинні й потові залози, частково з жовчю.

У різних біогеохімічних провінціях вміст йоду в добовому раціоні коливається (для людини від 20 до 240 мкг, для вівці від 20 до 400 мкг). Потреба тварини в йоді залежить від його фізіологічного стану, пори року, температури, адаптації організму до змісту йоду в середовищі. Добова потреба в йоді людини й тварин - близько 3 мкг на 1 кг маси (зростає при вагітності, посиленому росту, охолодженні). Введення в організм йоду підвищує основний обмін, підсилює окисні процеси, тонізує м'язи, стимулює статеву функцію.

У зв'язку з більшою або меншою нестачею йоду в їжі й воді застосовують йодування кухонної солі, що містить звичайно 10 - 25 м йодистого калію на 1 тонну солі. Застосування добрив, що містять йод, може подвоїти й потроїти його вміст у сільськогосподарських культурах.

Препарати, що містять йод, мають антибактеріальні властивості, вони роблять також протизапальну й відволікаючу дію; їх застосовують зовнішньо для знезаражування ран, підготовки операційного поля. При прийомі всередину препарати йоду впливають на обмін речовин, підсилюють функцію щитовидної залози. Малі дози йоду гальмують функцію щитовидної залози, діючи на утворення тиреотропного гормону передніх часток гіпофізу. Оскільки йод впливає на білковий і жировий (ліпідний) обмін, він знайшов застосування при лікуванні атеросклерозу, тому що знижує зміст холестерину в крові; підвищує також фібринолітичну активність крові.

ХЛОР

Xлор почали отримувати в промисловості в 1785 р. взаємодією соляної кислоти із двоокисидом марганцю або піролюзитом. В 1867 р. англійський хімік Г. Дікон розробив спосіб одержання хлору окислюванням НCl киснем повітря за присутності каталізатора. З кінця 19-початку 20 ст. хлор одержують електролізом водяних розчинів хлоридів лужних металів. По цих методах в 70-х роках 20 століття виробляється 90 - 95% хлору у світі. Невеликі кількості хлору виходять попутно при виробництві магнію, кальцію, натрію й літію електролізом розплавлених хлоридів. В 1975 році світове виробництво хлору становило близько 23 млн. тон. Застосовуються два основних методи електролізу водяних розчинів NаCl: 1) в електролізерах із твердим катодом і пористою фільтруючою діафрагмою; 2) в електролізерах із ртутним катодом. По обох методах на графітовому або окисненому аноді виділяється газоподібний хлор. Згідно першого методу на катоді виділяється водень й утвориться розчин NаOH й NаCl, з якого наступною переробкою виділяють товарну каустичну соду. Згідно другого методу на катоді утвориться амальгама натрію, при її розкладанні чистою водою в окремому апарату виходить розчин NаOH, водень і чиста ртуть, що знову йде у виробництво.

Електроліз із діафрагмою вимагає менших капіталовкладень для організації виробництва хлору, дає більше дешевий NаOH. Метод із ртутним катодом дозволяє одержувати дуже чистий NаOH, але втрати ртуті забруднюють навколишнє середовище. В 1970 р. по методу із ртутним катодом вироблялося 62,2% світового вироблення хлору, із твердим катодом 33,6% й іншими способами 4,3%. Після 1970 почали застосовувати електроліз із твердим катодом й мембраною, що дозволяє одержувати чистий NаOH без використання ртуті.

Однією з важливих галузей хімічної промисловості є хлорна промисловість. Основні кількості хлору переробляються на місці його виробництва. Зберігають і перевозять хлор у рідкому вигляді в балонах, бочках, залізничних цистернах. Для індустріальних країн характерно наступне споживання хлору: на виробництво органічних сполук, що містять хлор - 60-75%; неорганічних сполук, що містять хлор, - 10-20%; на відбілювання целюлози й тканин - 5-15%; на санітарні потреби й хлорування води - 2-6% від загального виробництва.

Xлор - один з біогенних елементів, постійний компонент тканин рослин і тварин. Вміст хлору в рослинах (багато хлору в галофітах) - від тисячних часток відсотка до цілих відсотків, у тварин - десяті й соті частки відсотка. Добова потреба дорослої людини в хлорі, (2 - 4 г) покривається за рахунок харчових продуктів. З їжею хлор надходить звичайно в надлишку у вигляді хлориду натрію й хлориду калію. Особливо багаті хлором хліб, м'ясні й молочні продукти. В організмі тварин хлор - основна осмотично-активна речовина плазми крові, лімфи, спинномозкової рідини й деяких тканин. Відіграє роль у водно-сольовому обміні, сприяючи втриманню тканинами води. Регуляція кислотно-лужної рівноваги в тканинах здійснюється поряд з іншими процесами шляхом зміни в розподілі хлору між кров'ю й іншими тканинами, хлор бере участь в енергетичному обміні в рослин. Xлор позитивно впливає на поглинання коріннями кисню. Xлор необхідний для утворення кисню в процесі фотосинтезу ізольованими хлоропластами. До складу більшості живильних для середовищ штучного культивування рослин хлор не входить. Можливо, для розвитку рослин достатньо досить малі концентрації хлору.

Отруєння хлором можливе в хімічній, целюлозно-паперовій, текстильній, фармацевтичній промисловості. Xлор дратує слизові оболонки очей і дихальних шляхів. До первинних запальних змін звичайно приєднується вторинна інфекція. Гостре отруєння розвивається майже негайно. При вдиханні середніх і низьких концентрацій хлору виникає стиснення й біль у грудях, сухий кашель, хекання, різь в очах, сльозотеча, підвищення змісту лейкоцитів у крові, температури тіла й т. п. Можливі бронхопневмонія, токсичний набряк легенів, депресивні стани, судороги. У легких випадках видужання наступає через 3 - 7 доби. Як віддалені наслідки спостерігаються катари верхніх дихальних шляхів, пневмосклероз; можливий активізація туберкульозу легенів. При тривалому вдиханні невеликих концентрацій хлору спостерігаються аналогічні, але повільно, що розвиваються форми, захворювання. Профілактика отруєнь, герметизація виробництв, устаткування, ефективна вентиляція, при необхідності використання протигаза. Гранично припустима концентрація хлору в повітрі виробництв, приміщень 1 мг/м3.

ФТОР

Джерелом для виробництва фтору служить фтористий водень, що виходить в основному або при дії сірчаної кислоти H2SO4 на флюорит Ca2, або при переробці апатитів і фосфоритів. Виробництво фтору здійснюється електролізом розплаву кислого фториду калію, що утвориться при насиченні розплаву KF*HF фтористим воднем до змісту 40-41% HF. Матеріалом для електролізера звичайно служить сталь; електроди - вугільний анод і сталевий катод. Електроліз ведеться при 95-100 °С и напрузі 9-11В; вихід фтору досягає 90-95%.

Газоподібний фтор служить для фторування UF4 в UF6, застосовуваного для ізотопів поділу урану, а також для одержання трифтористого хлору Сl3 (фторируючий агент), шестифтористої сірки SF6 (газоподібний ізолятор в електротехнічній промисловості), фторидів металів (наприклад, W й V). Рідкий фтор - окислювач ракетних палив.

Широке застосування одержали численні з'єднання фтору - фтористий водень, алюмінію фторис), кремне-фториди, фторсульфована кислота (розчинник, каталізатор, реагент для одержання органічних сполук, що містять групу - SO2F), ВF3 (каталізатор), фторорганічні з'єднання й ін.

Фтор токсичний, гранично припустима концентрація його в повітрі приблизно мг/л.

Фтор постійно входить до складу тваринних і рослинних тканин; мікроелементів. У вигляді неорганічних з'єднань утримується головним чином у кістках тварин і людини - 100-300 мг/кг; особливо багато фтору в зубах. Кістки морських тварин багатші на фтор у порівнянні з кістками наземних. Надходить в організм тварин і людини переважно з питною водою, оптимальний вміст фтору 1-1,5 мг/л. При недостачі фтору в людини розвивається карієс зубів, при підвищеному надходженні - флюороз. Високі концентрації іонів фтору небезпечні через їхню здатність зв'язування важливих у біологічному відношенні елементів (Р, Са, Мg й ін.), що порушує їхній баланс в організмі. Органічні похідні фтору виявлені тільки в деяких рослинах (наприклад, у південноафриканському Dicha petalum cymosum).

Біологічна роль фтору вивчена недостатньо. Установлено зв'язок обміну фтору з утворенням кісткової тканини кістяка й особливо зубів. Необхідність фтору для рослин не доведена.

Отруєння фтором можливе в працюючих у хімічній промисловості, при синтезі сполук, що містять фтор і виробництві фосфорних добрив. Фтор подразнює дихальні шляхи, викликає опіки шкіри. При гострому отруєнні виникають подразнення слизових оболонок гортані й бронхів, слинотеча, носові кровотечі; у важких випадках - набряк легенів, поразка центральної нервової системи й ін.; при хронічному - бронхіт, пневмонія, пневмосклероз, флюороз. Характерна враження шкіри типу екземи.

Перша допомога: промивання очей водою, при опіках шкіри - зрошення 70%-ним спиртом; при інгаляційному отруєнні - вдихання кисню. Профілактика: дотримання правил техніки безпеки, носіння спеціального одягу, регулярні медичні огляди, включення в харчовий раціон кальцію, вітамінів.

Препарати, що містять фтор, застосовують у медичній практиці в якості захисту від пухлин (5-фторурацил, фторафур, фтор-бензотеф), нейроліптичних (трифлу-перидол, або триседил, фторфеназин, трифтазин й ін.), антидепресивних (фторацизин), наркотичних (фторотан) і інших засобів.

БРОМ

Вихідною сировиною для одержання брому служать морська вода, озерні й підземні розсоли, що містять бром у вигляді броміду-іону Вг-. Бром виділяють за допомогою хлору й відокремлюють із розчину водяною парою або повітрям. Відокремлення паром ведуть у колонах, виготовлених із граніту, кераміки або іншого стійкого до брому матеріалу. Зверху в колону подають підігрітий розсіл, а знизу - хлор і водяну пару. Пари брому, що виходять із колони, конденсують у керамікових холодильниках. Далі бром відокремлюють від води й очищають від домішок хлору дистиляцією. Відгін повітрям дозволяє використати для одержання брому розсоли з його низьким змістом, виділяти бром з яких паровим способом у результаті великої витрати пари невигідно. З одержуваної бромо-повітряної суміші бром уловлюють хімічними поглиначами. Для цього застосовують розчини бромистого заліза, що, у свою чергу, одержують відновленням FеВг3 залізними стружками, а також розчини гідроокисів або карбонатів натрію або газоподібний сірчистий ангідрид, що реагує із бромом у присутності пари води з утворенням сарною кислоти. З отриманих напівпродуктів бром виділяють дією хлору або кислоти. Якщо буде потреба напівпродукти переробляють на бромисті з'єднання, не виділяючи елементарного брому.

Вдихання пар брому при вмісті їх у повітрі 1 мг/м3 і більше викликає кашель, нежить, носову кровотечу, запаморочення, головний біль; при більш високих концентраціях - ядуха, бронхіт, іноді смерть. Гранично припустимі концентрації пар брому в повітрі 2 мг/м3. Роботу із бромом варто проводити у витяжних шафах. При отруєнні парами брому рекомендується вдихати аміак, використовуючи для цієї мети розведений розчин його у воді або в етиловому спирті. Біль у горлі, викликану вдиханням пар брому, усувають прийомом усередину гарячого молока. Бром, що потрапив на шкіру, змивають великою кількістю води або здувають сильним струменем повітря. Обпалені місця змазують ланоліном.

Бром застосовують досить широко. Він - вихідний продукт для одержання ряду бромистих солей й органічних похідних. Більші кількості брому витрачають для одержання бромистого етилу й діброметану - складових частин етилової рідини, що додає до бензинів для підвищення їхньої детонаційної стійкості. З'єднання брому застосовують у фотографії, при виробництві ряду барвників, бромистий мітив і деякі інші з'єднання брому - як інсектициди. Деякі органічні сполуки брому служать ефективними протипожежними засобами. Бром і бромну воду використають при хімічних аналізах для визначення багатьох речовин. У медицині використовують броміди натрію, калію, амонію, а також органічні з'єднання брому, які застосовують при неврозах, істерії, підвищеній дратівливості, безсонні, гіпертонічній хворобі, епілепсії й хореї.

Бром - постійна складова частина тканин тварин і рослин. Наземні рослини містять у середньому % брому на сиру речовину, тварини %. Бром знайдений у різних секретах (сльозах, слині, поті, молоці, жовчі). У крові здорової людини вміст брому коливається від 0,11 до 2,00 мг. За допомогою радіоактивного брому (82Br) установлене поглинання його щитовидною залозою, мозковим шаром бруньок і гіпофізом. Введені в організм тварин і людини броміди підсилюють концентрацію процесів гальмування в корі головного мозку, сприяють нормалізації стану нервової системи, що постраждала від перенапруги гальмівного процесу. Одночасно, затримуючись у щитовидній залозі, бром вступає в конкурентні відносини з йодом, що впливає на діяльність залози, а у зв'язку із цим - і на стан обміну речовин.

Похожие статьи




Застосування галогенів та їх найважливіших сполук - Типові неметали - галогени, їх характеристика, властивості і сполуки

Предыдущая | Следующая