Подгруппа брома.
Содержание в земной коре брома составляет 3·10-5 %, а иода 4 ·10-6 %. По характеру распределения в природе оба элемента очень похожи на хлор, но образование вторичных скоплений для них не характерно. Содержание в природе астата ничтожно мало и свойства этого элемента почти не изучены.
Природный бром состоит из смеси изотопов 79Вr (50,5 %) и 81Br (49,5 %), тогда как иод является “чистым” элементом — состоит из атомов 127I. Для астата известны только радиоактивные изотопы с небольшой продолжительностью жизни атомов (в среднем 12 ч для наиболее долгоживущего 210At).
Основными источниками промышленного получения брома являются воды некоторых соляных озер (0,01-0,5 % Вr) и морская вода (в среднем 0,007 % Вr). Частично он добывается также из бромистых соединений, примеси которых обычно содержатся в природных месторождениях калийных солей, и из буровых вод нефтеносных районов (0,01-0,1 % Br).
Для промышленной добычи иода основное значение имеют именно буровые воды, содержащие в среднем 0,003%. Другим источником этого элемента является зола морских водорослей.
Для получения свободных брома и иода можно воспользоваться вытеснением их хлором. Бром выделяется из раствора исходной соли в виде тяжелой жидкости, иод — в твердом состоянии.
Иод был открыт в 1811 г., бром — в 1826 г. Существование астата предсказывалось уже Д. И. Менделеевым. Элемент этот был получен искусственно в 1940 г. Происхождение брома и иода земной поверхности такое же как хлора и фтора — основные массы обоих элементов выделялись из горячих недр Земли в форме своих водородных соединений.
При получении брома из морской (или озёрной) воды её подкисляют серной кислотой до рН = 3,5 и обрабатывают хлором. Выделяющийся бром перегоняют током воздуха в раствор соды, который после достаточного насыщения бромом подкисляют. Реакции протекают по уравнениям:
2 NаВr + Сl2 = 2 NаСl + Вr2, затем
3 Вr2 + 3 Nа2СО3 = 5 NаВr + NаВrО3 + 3 СО2 и, наконец,
5 NаВr + NаВrO3 + 3 Н2SO4 = 3 Na2SO4 + 3 Вr2 + 3 Н2О.
Технический бром часто содержит примесь хлора. Для очистки его обрабатывают концентрированным раствором СаВr2, причем хлор вытесняет бром, который при разбавлении раствора выделяется в виде тяжелого слоя, содержащего лишь очень немного (порядка 0,05 %) растворенной воды.
В безводном состоянии бром может быть получен отгонкой из смеси с концентрированной Н2SO4. Тройной точке на его диаграмме состояния отвечает температура -7,3 °С и давление 46 мм рт. ст. Жидкий бром имеет весьма низкое значение диэлектрической проницаемости (e = 3). Охлаждение его насыщенного водного раствора ведет к образованию кристаллогидрата Вr2·8Н2О (т. пл. 6 °С). Известен также нестойкий кристаллосольват с бензолом состава Вr2·С6Н6 (т. пл. -14 °С).
Так как содержание иода в буровых водах очень мало, основной задачей при получении является его концентрирование. Это обычно достигается выделением иода в свободном состоянии, чаще всего — по реакции:
2 NаI + 2 NаNО2 + 2 Н2SO4 = 2 Na2SO4 + I2 + 2 NО + 2 Н2О
с последующей его адсорбцией на активированном угле. Из последнего иод извлекают горячим раствором едкого натра по реакции:
3 I2 + 6 NаOH = 5 NаI + NаIO3 + 3 Н2О
После насыщения раствора подкислением его вновь выделяют свободный иод по реакции
5 NаI + NаIO3 + 3 Н2SO4 = 3 Nа2SO4 + 3 I2 + 3 Н2О
Морская вода содержит около 5·10-6 % иода, который извлекается из нее некоторыми водорослями и накапливается ими. Например, широко используемая населением Китая и Японии в качестве пищевого продукта ламинария (морская капуста) содержит в воздушно-сухом состоянии около 0,5 % иода.
Смотрите также
Металлы жизни
...
Водорастворимые витамины
К водорастворимым
относятся витамины группы В (В1, В2, В3, В5,
В6, В12, витамин Н, витамин С, и др.). В химическом отношении
витамины группы В объединяет то, что все они содержат азот, то е ...
Первая группа периодической системы
Структура внешних электронных слоев в атомах элементов
I группы позволяет прежде всего предполагать отсутствие у них тенденции к
присоединению электронов. С другой стороны, отдача единственного внеш ...