Распространение в природе

Вследствие высокой реакционной способности галогены в свободном состоянии в природе не встречаются, входят в состав минералов в виде различных соединений с металлами: каменная соль (NaCI), сильвинит (KCINaCI), карналлит (KCIMgCI₂6 H₂O), флюорит (CaF₂), фторапатит [Са₅(РО₄)₃F]. Бромиды всегда сопутствуют соединениям хлора, а также содержатся в морской воде. Йод в виде йодата сопутствует чилийской селитре (NaNO₃). Наиболее богаты йодом морские водоросли и воды нефтяных скважин.

Биологическое значение

Галогены входят в состав тканей организма. Фтор необходим в небольших количествах для нормального роста. Способствует осаждению фосфата кальция. Входит в состав зубной эмали в виде фторапатита –
Са₅(РО₄)₃F. Для предотвращения кариеса зубов питьевая вода должна содержать около 1 мг/л ионов фтора. При избытке фтора в организме возникает фтороз – нарушение работы щитовидной железы, поражение почек и деформация костей.

Хлор в виде ионов содержится в организме в относительно большом количестве. Анионы хлора безвредны, легко проходят через мембраны клеток и являются главной анионной составляющей электролитов в межклеточных жидкостях. Молекулярный хлор ядовит, так как быстро реагирует с биоорганическими веществами, нарушая их структуру и функции. В первую очередь поражаются ткани легких.

Принадлежность брома к биогенным элементам не доказана, однако известно, что соединения брома оказывают седативное действие.

Йод – биогенный микроэлемент, образует химические связи с углеродом биоорганических соединений. Йод концентрируется в щитовидной железе, где образуются йодсодержащие гормоны за счет йодирования аминокислоты тирозина и её производного тиронина.

Медицинское значение

В зависимости от химических и биологических свойств ЛВ делятся на 3 группы:

1. Галогены: йод (антисептическое и антисклеротическое средство);

2. Галогенводородные кислоты: кислота хлороводородная (применяется при пониженной кислотности желудочного сока);

3. Соли галогенводородных кислот (натрия и калия хлориды, бромиды и йодиды; натрия фторид). KCI и NaCI – регулируют водный и солевой баланс. KBr и NaBr – седативные средства. KI и NaI необходимы для нормальной функции щитовидной железы, обладают противовоспалительным действием; NaF – для профилактики кариеса и лечения остеопороза.

ГАЛОГЕНЫ

Йод Iodе(МНН)

I₂ Iodum(ЛН)

Получение

Источниками для получения йода служат буровые воды, морские водоросли, отходы при производстве чилийской селитры (NaIO₃ и KIO₃).

Основной промышленный способ получения йода – из буровых вод, содержащих 0,001-0,01% йода в виде йодидов. Разработан О.Ю. Магид-соном с сотрудниками (1924-1926 гг.). Главной задачей при разработке метода был поиск способа концентрирования йода. Предложено проводить концентрирование йода методом адсорбции на активированном угле.

Основные стадии:

1. Окисление йодид-ионов, содержащихся в буровых водах, до свободного йода натрия нитритом в кислой среде:

2NaI + 2NaNO₂ + 2H₂SO₄ → I₂ +2NO↑ + 2Na₂SO₄ + + 2H₂O

Натрия нитрит является избирательным окислителем для йодид-ионов. Бромид-ионы, также содержащиеся в буровых водах (0,01 - 0,1%), этим реагентом не окисляются.

2. Адсорбция йода на активированном угле. При этом происходит концентрирование малых количеств йода:

I₂ + [Адс] → [I₂  Адс]

3. Десорбция с помощью раствора натрия сульфита или натрия гидроксида:

[I₂  Адс] + Na₂SO₃ + H₂O → 2HI + Na₂SO₄ + [Адс]

Получают раствор йодидов с концентрацией в 200-300 раз большей, чем в буровых водах, и не содержащий бромид-ионов.

4. Окисление йодид-ионов до свободного йода с помощью различных окислителей. Наиболее часто используют хлор:

2HI + CI₂ → I₂ + 2HCI

5. Очистка йода от примесей сублимацией (возгонкой).

Описание и растворимость

Серовато-черные с металлическим блеском пластинки или сростки кристаллов с характерным запахом. Йод летуч при комнатной температуре, при нагревании возгоняется, образуя фиолетовые пары.

Очень мало растворим в воде (1:5000), растворим в спирте, эфире и хлороформе, легко растворим в водном растворе йодидов с образованием комплексной соли красновато-коричневого цвета:

I₂ + KI → K[I₃]

Подлинность

1. Реакция с крахмалом. Основана на свойстве йода образовывать с раствором крахмала соединения включения (клатраты), окрашенные в синий цвет.

2. Окраска растворов йода в различных растворителях. Растворы йода в кислородсодержащих растворителях (в воде, эфире, спирте) имеют красновато-коричневую окраску; в бескислородных растворителях (в хлороформе) – фиолетовую.

Чистота

1. Отсутствие механических примесей. Йод должен полностью растворяться в растворе натрия тиосульфата, образуя бесцветный и прозрачный раствор (происходит восстановление йода до йодид-иона).

2. Отсутствие йода цианида (ICN) – токсичной примеси, образующейся при получении йода.

Навеску ЛВ растирают с водой, фильтруют. В водном извлечении находятся ICN и очень небольшое количество йода (раствор окрашен в слабожелтый цвет). Извлечение обесцвечивают раствором кислоты сернистой:

I₂ + Н₂SO₃ + H₂O → 2HI + Н₂SO₄

К обесцвеченному раствору прибавляют NaOH, FeSO₄, FeCI₃, НCI – не должно появляться синего окрашивания.

ICN + 2NaOH → NaCN + NaIO + H₂O

6NaCN + FeSO₄ → Na₄[Fe(CN)₆] + Na₂SO₄

3Na₄[Fe(CN)₆] + 4FeCI₃ → Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12NaCI

Железа (III) гекса-

цианоферрат (II)

(синее окрашивание)

3. Примесь хлоридов. Устанавливают после обесцвечивания раствора йода кислотой сернистой (см. выше). К полученному раствору прибавляют раствор серебра нитрата и концентрированный раствор аммиака:

CI^Ї + I^Ї + 2AgNO₃ → AgCI↓ + AgI↓ + 2NO₃^Ї

AgCI + 2NH₄OH → [Ag(NH₃)₂]CI + 2H₂O

AgI + 2NH₄OH →

В концентрированном растворе аммиака серебра йодид не растворим. Осадок серебра йодида отфильтровывают, фильтрат подкисляют кислотой азотной. При наличии хлоридов появляется муть из-за образования серебра хлорида, нерастворимого в среде кислоты азотной:

[Ag(NH₃)₂]CI + 2HNO₃ → AgCI↓ + 2NH₄NO₃

Муть, появившаяся в растворе, не должна превышать эталон (хлорид-иона).