Нахождение галогенов в природе

Нахождение галогенов в природе

Распространенность галогенов в природе не слишком велика и падает от фтора к йоду.

Фтор – довольно распространенный элемент, и его содержание на Земле составляет примерно 0,3% мольной доли, 6,0·10-2% по массе или 2,8% от общего числа атомов. Основные минералы фтора: чаще всего в пироде встречается флюорит или плавиковый шпат, получивший это название потому, что его прибавление к железным рудам (сплавление) приводит к образованию легкоплавких шлаков при выплавке чугуна. Фтор содержится также в минералах фторапатите Ca5(PO4)3F или 3Ca3(PO4)2·CaF2 и криолите Na3[AlF6] или 3NaF·AlF3. Фтористые соединения содержатся в организме человека и животных (в основном в зубах и костях).

Флюорит или плавиковый шпат
Флюорит или плавиковый шпат

Хлор также относится к довольно распространенным на Земле элементам. От общего числа атомов содержание фтора и хлора в земной коре примерно одинаково – соответственно 2,8 и 2,6%. Массовая доля хлора в земной коре 1,7·10-2%. Встречается он главным образом в виде хлоридов – соединений с наиболее устойчивым состоянием окисления хлора. Наиболее важными минералами являются: каменная соль или галит (NaCl), сильвинит (NaCl·KCl), карналлит (KCl·MgCl2·6H2O), каинит (KCl·MgSO4·3H2O), бишофит (MgCl2·6H2O) и сильвин (KCl). Значительная часть хлора содержится в океанской воде (примерно 1,93%). Воды многих озер и внутренних морей также содержат значительное количество хлорида натрия, таковы, например, в России озера Эльтон и Баскунчак; в Израиле – мертвое море. Хлорид натрия встречается также и в твердом виде, образуя местами в земной коре мощные пласты каменной соли, возникших при испарении доисторических соленых озер и внутренних морей. Хлориды (в основном хлорид натрия) входят составной частью во все живые организмы.

Каменная соль
Каменная соль

Брома и йода на Земле существенно меньше: соответственно 1,5·10-3 и 4·10-4% по числу атомов, массовая доля 1,6·10-4% и 4·10-5% соответственно. Подобно хлору бром находится в природе преимущественно в виде солей калия, натрия и магния.

Минерал брома – бромаргирит (AgBr) содержится в организмах растений, животных и человека (особенно много – в мозге). Бром активно накапливается бобовыми и особенно морскими водорослями.

Собственные минералы обоих элементов редки и практического значения не имеют. Но бром и йод обычно сопутствуют хлору в его минералах с калием. Бром – постоянный спутник хлора. Так, в сильвине и карналлите содержится до 3% (масс. доли) брома в виде твердого раствора замещения. Йод чаще всего встречается в виде KIO3 и KIO4, которые сопутствуют чилийской селитре (NaNO3) в Чили и Боливии.

Соединения брома и йода, также растворены в морской воде, но в меньших количествах, чем соединения хлора. Бром и йод содержатся также в водах буровых скважин нефтяных месторождений и рапе соляных озер. В нашей стране содержание брома в подземных буровых водах, имеющих промышленное значение, составляет от 170 до 700 мг/л, а йода от 10 до 50 мг/л. Содержание йода в морской воде столь незначительно, что промышленное получение его из морской воды весьма затруднительно.

Но йод и отчасти бром концентрируются некоторыми организмами (например, морскими водорослями, в частности ламинарией или «морской капустой»). Их зола содержит до 0,5% йода.

Ламинария или "морская капуста"
Ламинария или «морская капуста»

В настоящее время основным источником брома и йода являются нефтяные буровые воды и воды соляных озер.

Хлор и йод – жизненно важные элементы для всех организмов. Хлорид натрия содержится в плазме крови, состав которой близок к составу морской воды, что, видимо, связано с происхождением наземных животных от морских; соляная кислота – составная часть желудочного сока, йод необходим для нормального функционирования щитовидной железы и других органов.

Хотя указанное содержание галогенов незначительно, их не причисляют к редким элементам, т.к. в большой концентрации эти элементы находятся в воде морей и океанов.

Период полураспада самого долгоживущего изотопа астата 211At 8,3 часа, следовательно в природе астат не встречается. Ничтожные количества астата обнаружены в продуктах естественного радиоактивного распада урана и тория.

Содержание галогенов в морской воде

По массе – F 1,3·10-4%, Cl 1,8%, Br 6,5·10-3%, I 5,2·10-6%.

По мольным долям – F 2,8·10-2%, Cl 2,6·10-2%, Br 8,5·10-2%, I 4·10-6%.