Застосування галогенів та їх найважливіших сполук

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