Препараты галогенов.

1.1.Препараты солей хлорноватистой кислоты (гипохлориты).

Гипохлориты-получают при взаимодействии хлора с гидроксидами щелочных металлов:

2NaОН + Сl₂ =  NaClО + NaCl +Н₂О

Промышленный способ получения гипохлоритов заключается в электролизе хлоридов калия или натрия. Испытания на подлинность, количественное определение и применение гипохлоритов связано с окислительными свойствами этих солей. Гипохлориты легко разрушаются под действием света, температуры, кислот, углекислого газа. Распад может происходить по трем направлениям:

А) Хлоратный распад

3СlО^— = СlО₃^— + 2Сl^—

Б) Кислородный распад

2СlО^— = 2Сl^— + О₂↑

В) Хлорный распад (в присутствии хлоридов)

СlО^— + Сl^— + Н₂О = 2ОН^— + Сl₂↑

В растворах гипохлоритов чаще всего содержатся примеси хлоридов, поэтому основной распад протекает по третьей схеме с выделением элементарного хлора, что и используется в медицинской практике для обеззараживания помещений, оборудования и других материалов. Широко применяется известь хлорная или ДТСГК (дву-трети основная соль гипохлорита кальция). Принято описывать ее состав следующими формулами:

Известь хлорная содержит около 32% активного хлора. Следует обратить внимание на условия ее хранения: в сухом, темном прохладном месте, хорошо закупоренную, т.к. свет, углекислота, вода  ее разрушают:

Известь хлорную применяют как дезинфицирующее средство в сухом виде и в виде растворов 0,2-5%. С той же целью используют и иные гипохлориты.

1.2.Препараты йода. Источники получения йода – буровые воды и морские водоросли. До 0,3% йода содержится в Чилийской селитре. В качестве лекарственных форм используются следующие:

— Йод
— Раствор йода спиртовой 5%
— Раствор йода спиртовой 10%
— Растворы йода 1 и 2%
— Йодопирон (комплекс с поливинилпирролидоном)
— Йодинол (комплекс с поливиниловым спиртом)
— Йодонат (водный раствор ПВА с йодом)
— Йодопирон(ПВП с калием йодидом и йодом).

Йод плохо растворим в воде, растворим в органических растворителях. В водных растворах йодидов он образует комплексы различного состава: К[I]₃; К[I]₅; К[I]₉.

Подлинность препарата и лекарственных форм йода устанавливают с помощью очень специфической реакции. Она основана на образовании продукта синего цвета при взаимодействии йода и крахмального клейстера. При кипячении окраска исчезает и появляется снова при охлаждении. Было установлено, что этот продукт является комплексом включения. В качестве примесей регламентируются йодциан – токсичная примесь и хлориды. Для установления примеси йодциана используют характерную реакцию обнаружения цианид-иона по образованию берлинской лазури (гексацианоферрат (П) железа (Ш) натрия):

примесь хлоридов устанавливают после обесцвечивания раствора йода сернистой кислотой. Для раствором ьнитрата серебра в присутствии аммиака осаждают йодид-ион (йодид серебра нерастворим в аммиаке). Примесь хлорида серебра растворяется с образованием аммиаката серебра и остается в фильтрате. Фильтрат подкисляют азотной кислотой и определяют качественно наличие хлорид-ионов по мути (опалесценции) раствора:

Количественно йод определяют титрованием тиосульфатом натрия в присутствии индикатора – крахмала. Навеску йода предварительно растворяют в водном растворе йодида калия. Реакцию оксиелния тиосульфата натрия йодом широко используют в фармацевтическом анализе. Общепринято упрощенное написание этой реакции:

В реальности процесс протекает через комплексное соединение йодида калия.

1.3.Препараты галогенидов

К этой группе можно отнести препараты бескислородных соединений галогенов:

Фармакопейными препаратами галогенидов являются:

НСl – Acidum hydrochloricum 24,8 – 25,2%

Ac. Hydrochloricum dilutum  8,2-8,4%

Cоли галогеноводородных кислот (галиды)	Галогеноводородные кислоты
NaCl – Natrii chloridum KCl – Kalii chloridum NaBr – Natrii bromidum KBr – Kalii bromidum KI – Kalii iodidum NaI — Natrii iodidum	НСl — хлороводородная (соляная) кислота, НВr — бромоводородная кислота, HI — иодоводородная кислота

1.3.1.Кислота хлористоводородная (соляная).

Кислоту получают растворением хлористого водорода в воде. Промышленная кислота содержит до 37% хлористого водорода и имеет плотность 1,19.

В фармакопее включено два препарата соляной кислоты:

1. Раствор соляной кислоты с содержанием хлористого водорода 24,8-25,2% и плотностью 1,122-1,124 и раствор соляной кислоты с содержанием хлористого водорода 8,2-8,4% и плотностью 1,038-1,039. Качественный анализ на хлорид ион – азотнокислое серебро по нерастворимому осадку хлористого серебра, который легко растворяется в аммиаке с образованием аммиаката серебра:

Хлорид-ион обнаруживают по выделению элементарного хлора при обработке хлористым марганцем или перманганатом калия.

Количественное определение проводится прямым титрованием раствором гидроксида натрия с индикатором метиловым оранжевым, можно определять и методом аргентоиметрического титрования по хлорид-иону. Достаточно достоверно определять чистую соляную кислоту по плотности. В медицине используют только разбавленную кислоту соляную при недостаточности желудочного сока ( по 10-15 капель на стакан воды).

1.3.2. Препараты галогенидов.

По физическим свойствам соли галогенводородных кислот имеют много общего. Все это, как правило, белые кристаллические вещества, имеющие различную кристаллическую решетку и форму кристаллов. Имеют горько-соленый вкус. Растворимы в воде, причем хлориды менее, чем йодиды.

Методы получения. Хлорид натрия получают из соляных копей (каменная соль- смесь хлорида натрия и калия с примесью хлори-дов щелочноземельных металлов и бромидов) и выпариванием воды из соляных озер. Очистку до фармакопейного хлористого натрия проводят перекристаллизацией и выпариванием из кислого раствора поваренной соли.

Хлорид калия получают одновременно с хлоридом натрия из каменной соли – сильвинит, хлорид калия выделяют методом флотации.

Бромиды и йодиды получают обычно из соответствующих солей железа. Методы очистки одинаковы – перекристаллизация из воды с добавлением соответствующих галогенводородных кислот, что снижает растворимость солей в воде.

Испытания галогенидов на подлинность.

Подлинность. Определение катионов.

К⁺
1. Фиолетовое окрашивание пламени
2. Катион калия можно также обнаружить реакцией с винной кислотой (в нейтральной или уксуснокислой среде) по образованию белого кристаллического осадка:

3. Соли калия в уксусно-кислой среде образуют с гексанитрокобальтатом (III) натрия желтый кристаллический осадок:

К⁺ + Na₃[Co(NO₂)₆] → K₂Na[Co(NO₂)₆] ↓ + Na⁺

Na⁺
1. Окрашивание пламени в желтый цвет.
2. Na⁺+Zn[(UO₂)₃(CH₃COO)₈] + CH ₃ COOH + H₂O  →  Na Zn[(UO₂)₃CH₃COO)₉]· 9H₂O↓
3. Na⁺ + K[Sb(OH)₆] → Na[Sb(OH)₆]↓ + K⁺
4. Тринитрофенол также образует нерастворимую соль натрия:

Определение анионов

1. Групповая реакция с AgNO₃ – все галогениды под действием раствора AgNO₃ в присутствии HNO₃ дают творожистый осадок. Галогениды серебра отличаются друг от друга по цвету и по растворимости в растворе аммиака.

Галогениды	Цвет осадка	Произведение растворимости	Растворимость в растворе аммиака
AgCl	Белый	1,7.10-10	Растворим
AgBr	Светло-желтый	5,3.10-13	Мало растворим
AgI	Желтый	8,5.10-17	Нерастворим

2. Бромиды можно также обнаружить по реакции с раствором сульфата меди и концентрированной серной кислоты. Появляется черный осадок, который обесцвечивается от нескольких капель воды (катализатор – серная кислота):
2Br^— + CuSO₄ → CuBr₂↓ + SO₄^{2  черно-фиолетовая взвесь, исчезающая при добавлении воды}   

3. Йодиды под действием концентрированной серной кислоты выделяют фиолетовые пары йода. Из растворов йодидов при добавлении ацетата свинца выпадает осадок йодида свинца желтого цвета:

2I^—  + Pb(CH₃COO)₂   → PbI₂↓ + 2CH₃COO^— желто-красный осадок

Окислительно-восстановительные реакции

Галогениды являются восстановителями. Легче всего отдает электрон I^—, т.е. в сравнении Вr^—, Сl^—.
Стандартный потенциал  Е _{2Сl -/Сl2} Е _2Вr-/Вr2 Е _2I-/I2

1. Легче всего окисляется йодид-анион до элементарного йода под действием хлорного железа:

2 I^—  + FeCl₃ → I₂ + FeCl₂ + Сl^—

2. Более жестких окислителей требует окисление бромид-аниона до элементарного брома. Для этого используют смесь воды и хлороформа ( несмешивающаяся двухфазная система), а в качестве окислителя используют хлорамин в присутствии соляной кислоты:

реакцию наблюдают по окрашиванию хлороформного слоя.

3. Для окисления хлорид-аниона требуется сильный окислитель, такой как перманганат калия в серной кислоте. В этой реакции хлорид-анион восстанавливается до элементарного хлора:

10 NaCl + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄  →  5Cl₂↑ + 2MnSO₄ + 8H₂O + 6NaSO₄

Определение галогенидов при совместном присутствии

1. Дифференциация по различной растворимости НаlАg  в растворах NH₄OH и (NH₄)₂CO₃  

2. При совместном обнаружении галогенидов (Cl^—, Br^—, I^—) используют их способность окисляться до свободных галогенов. Поскольку у них разные величины окислительно-восстановительных потенциалов, окисление идет поэтапно. В качестве окислителя используют  раствор КМnО₄, который в сернокислой среде в первую очередь вступает в реакцию  с I^— и окисляет его до свободного I₂. окрашивающего хлороформ в фиолетовый цвет. При дальнейшем прибавлении КМnО₄ идет более глубокое окисление до образования бесцветного соединения и в реакцию вступает Вr^— — хлороформный слой окрашивается в желто-бурый цвет.

Cl^— как более слабый восстановитель не взаимодействует в этих условиях и может быть обнаружен в водном слое по реакции с AgNO₃ ( после обесцвечивания водного слоя).

2KMnO₄ +5 H₂O + 3 H₂SO₄ → 2 MnSO₄ +5 O₂ + K₂SO₄ + 8 H₂O

Cl^— + AgNO₃ → AgCl↓ + NO₃^—

Классификация методов количественного определения галогенидов

1. Химические (титриметрические)
2. Физико-химические (инструментальные)

Физико-химические методы:

1. Метод рефрактометрический;
2. Метод ионообменной хроматографии: для NaCl, KCl, NaBr, KBr, но не применим для I^—, т.к. НI не устойчива (при определении на  катионитах),  I^— окисляет анионит.

Kat

[R-SO₃]H + NaCl → [R-SO₃]Na + HCl

HCl + NaOH → NaCl + H₂O

[An]

OH + NaCl → [An]Cl + NaOH

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

Химические методы:
1. Осадительные
2. Окислительно-восстановительные.

Осадительные:

а) аргентометрия
б) меркуриметрия (Нg⁺²)
в) меркурометрия  (Нg⁺¹)

Окислительно-восстановительные:
а) галогенометрическое  определение
б) перманганатометрическое определение

Аргентометрическое титрование

Метод основан на реакциях осаждения галогенидов (Сl^—, Вr^—, I^—) стандартным раствором АgNО₃.
Аргентометрическое титрование в зависимости от химических свойств вещества может быть выполнено прямым и обратным способами.
К способам прямого титрования относятся: метод Гей-Люсака (безиндикаторный).

Метод Мора. Метод применяется для анализа Сl^—, Вr^—, имеющих в титруемых растворах рН в пределах от 6,5 до 10. В качестве индикатора используют К₂СrО₄

NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃
2AgNO₃ + K₂CrO₄ → Ag₂CrO₄↓ + 2KNO₃
f=1

В присутствии галогенид-ионов осадок Ag₂CrO₄ не образуется, т.к. его растворимость (1·10^-4 моль/дм³) больше растворимости АgCl (1,25·10^-5 моль/дм³) и AgBr (7,94·10^-7 моль/дм³). Поэтому из растворов при титровании прежде всего выпадают осадки галогенидов Аg⁺, и лишь только  после полного осаждения Сl^— и Вr^—, начинает образовываться осадок Ag₂CrO₄. Титрование методом Мора проводят при рН 6,8-10,3. в кислой среде равновесие:

смещено вправо, и чувствительность индикатора резко понижается, так как дихромат-ионы не обладают индикаторными свойствами вследствие высокой растворимости дихромата серебра. В сильнощелочной среде образуется нестойкий гидроксид серебра (AgOH), разлагающийся до оксида серебра (Ag₂О) и воды. Гидроксид и оксид серебра могут выпадать в осадок раньше хромата серебра.

Титрование иодид-ионов не дает удовлетворительного результата, так как осадок йодида серебра адсорбирует хромат-ионы и точка конца титрования фиксируется неточно.

Метод Фаянса. Применяется для титрования йодидов и бромидов. Прямое титрование в слабокислой среде (СН₃СООН) в присутствии адсорбционных индикаторов. Бромфеноловый синий и флюоресцеин применяют при титровании Сl^— и Вr^—;  эозинат Nа применяют при титровании I^—.

Адсорбционные индикаторы представляют собой кислоты НInd, распадающиеся при диссоциации на ионы:

НInd↔ Н⁺ + Ind^—

Эозин нельзя применять при титровании хлоридов. Он представляет собой более сильную кислоту, чем флюоресцеин, адсорбируется на АgС1 раньше С1^—, и осадок с начала титрования приобретает розовый цвет.

В интервале рН 6,5-10,3 анионы флуоресцеина способны давать с ионами серебра. Адсорбированными на поверхности осадка, окрашенные адсорбционные соединения:

При этом поверхность осадка окрашивается в розовый цвет, а см осадок коагулирует на дно колбы, в которой проводится титрование.

На определение точки конца титрования с использолванием абсорбционных индикаторов влияет:

1. Площадь поверхности осадка – с ее увеличением возрастает количество адсорбционных молекул индикатора, и наблюдается более резкое изменение окраски.

2. Значение рН – применяемые адсорбционные индикаторы являются слабыми протолитами, поэтому титрование проводят при значении рН, когда преобладает ионная форма индикатора (титруют в присутствии разведенной уксусной кислоты);

3. Ионная сила раствора – адсорбционные индикаторы отличаются высокой чувствительностью к значительным концентрациям посторонних ионов, что приводит к увеличению ошибки титрования.

Метод Кольтгофа: Метод используют для определения I^— ( в присутствии С1^— и Вr^— ). К раствору NаI  или КI прибавляют 20-30 мл воды, 1 каплю 0,1моль/л раствора КIО₃, 2 мл свежеприготовленного раствора крахмала и по каплям разбавленной Н₂SО₄ до появления синего окрашивания жидкости

KIO₃ + 5KI + 3H₂SO₄ → 3I₂ + 3K₂SO₄ +3H₂O

Далее титруют раствором АgNО₃ до исчезновения синего окрашивания. Как известно синее окрашивание присуще комплексу I₂ + I^— + крахмал. В точке эквивалентности из раствора исчезают иодид-ионы, что сопровождается исчезновением синего окрашивания.

KI + AgNO₃ → AgI↓ + KNO₃

Титрование с использованием внешнего индикатора – нитрозокрахмальной бумаги  используется для определения I^— в присутствии С1^— и Вr^—. К раствору I^— прибавляют 20-30 мл воды, 5 мл разбавленной Н₂SО₄ и титруют раствором АgNО₃ до тех пор, пока капля титруемого раствора, нанесенная на нитрозокрахмальную бумагу, не перестанет вызывать ее посинения.

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

Способы обратного титрования 

Метод Фольгарда:Метод основан на осаждении галогенидов (хлридов, бромидов, йодидов) избытком титрованного растовра нитрата серебра и псоледующим титрованием несвязавшегося количества нитрата серебра Титрованным раствором тиоцианата (роданида) аммония.  Применяется для количественного определения   Br^—, I^—, Cl^— . Особенно хорошо этим методом титруются Вr^—. Титрование проводят в азотнокислой среде (величина рН анализируемого раствора рекомендуется не выше 2), используя в качестве индикатора ЖЕЛЕЗО-АММОНИЙНЫЕ КВАСЦЫ. После осаждения избытка Аg⁺ в виде белого осадка AgSCN избыток титранта (NH₄SCN) образует с Fе⁺³ в растворе комплексы красного цвета:

Ag⁺ + SCN^— → AgSCN↓

SCN^— + Fe⁺³ → [Fe(SCN)]⁺²

Хлорид серебра более растворим, чем другие галогениды серебра, и поэтому возможна реакция

AgCl + SCN^— ↔ AgSCN + Cl^—

ПР_AgCl + 1,78· 10^-10 = к₃

ПР_AgSCN = 1,07·10^-12 = к₃

Это приводит к завышенным результатам, поэтому осадок AgCl перед обратным титрованием либо отделяют фильтрованием, лидо добавляют нитробензол, который исключает контакт осадка с раствором.

Метод меркуриметрический, способ прямого титрования, индикатор – дифенилкарбазон, нитропруссид Na  (Na₂[Fe(CN)₅NO].

Определяют  Cl^—  и Br^—

Оптимальная величина рН при использовании дифенилкарбазона около 3. Это связано с тем, что при рН ниже 1,5 индикатор малочувствителен и раствор перетитровывается, а при рН выше 7, наоборот, индикатор вступает во взаимодействие с титрантом до достижения эквивалентной точки.

Для I^— используют безиндикаторный способ титрования. Способ основан на том, что осадок НgI₂ растворяется в избытке КI. Поэтому образующийся в начале титрования оранжевый осадок быстро растворяется с образованием бесцветного комплекса:

Можно титровать I^— в присутствии хлорид и бромид ионов.

Причиной получения несколько заниженных результатов в безиндикаторном титровании иодидов может быть диссоциация комплекса К₂[Hg₄] не только на катион К⁺ и  анион [Hg₄]^—, но и частично на Hg²⁺ и I^— . В связи с этим к израсходованному на титрование количеству мл азотнокислой ртути прибавляют поправку, величина которой пропорциональна общему объему реакционной смеси:

Конечный объем, мл	Поправка, мл
5	0,08
10	0,16
15	0,24
20	0,34

Метод: меркуриметрический.
Способ: прямое титрование

В качестве титранта используют нитрат ртути.
Определяют: хлорид, бромид и иодид анионы.

Индикатор: дифенилкарбазон (синее окрашивание в точке эквивалентности) или Fe(SCN)₃ – обесцвечивание в точке эквивалентности.

Окислительно-восстановительные методы.

Определение I^—.

1. Метод: иодометрический.
Способ: по замещению;
Индикатор: крахмал;
Среда Н₃РО₄.

2. Метод: иодохлорметрический
Способ по замещению;
Индикатор: крахмал

KJ + JCl = J₂ + KCl

Добавляют избыток титрованного раствора йодмонохлорида.
Для связывания избытка ICl прибавляют салицилат натрия.

Можно определять I^— в присутствии Cl^—.

3. Метод перманганатометрический
Способ: прямого титрования;
Индикатор: крахмал.

Титруют до появления светло-бурой окраски, затем прибавляют раствор крахмала и продолжают титьрование до перехода окраски в лимонно-желтую

Icl + HCl → H[ICl₂] f = ½

4. Метод броматометрический
Способ: прямого титрования;
Индикатор: крахмал.

3KI + KBrO₃ + 6HCl → 3ICl  + KBr + 3KCl +3H₂O f=1/2

5. Метод иодатометрический
Способ прямого титрования.

2KI +  KIO₃ + 6 HCl → 3ICl + 3KCl + 3H₂O f=1/3

Применение: NaCl 0,9% водный раствор (физиологический раствор). Введение его выравнивает и нормализует осмотическое давление крови. 3%, 5%, 10% — гипертонические растворы, применяют наружно для компрессов и примочек при лечении гнойных ран.

КСl применяют при гипокалимии, нарушении сердечного ритма.
Бромиды (NaBr, KBr) применяют в качестве успокаивающих средств.
NaI, KI – как носители йода при гипертиреозе, эндемическом зобе.
КI – при глазных заболеваниях.

Хранение:  Хранить хлориды, бромиды и йодиды следует в хорошо закупоренных банках в сухом, защищенном от света месте, т.к. влага воздуха способствует разложению йодидов с выделением йода. По той же причине NaI и KI хранят в банках из темного стекла.