Физични свойства на халогени. Значение, структура, използване на халогени

"Родителски соли" - така се превежда името на елементите, чиито свойства ще бъдат разгледани в нашата статия. Като група VIIA на периодичната система от химически елементи, те представляват най-активните неметали. Специфичните особености на структурата на атомите определят както физичните свойства на халогени, така и способността им да реагират с метали, водород и други неметални елементи. Нека ги разгледаме по-подробно.

Как позицията в периодичната система влияе върху структурата на атома

Характерна особеност на халогени е тяхната ясно изразена електронегативност - способността да се вземат единични отрицателно заредени частици от атомите на по-малко активни елементи.

В този случай електронните черупки на флуор, хлор, бром и йод се запълват с електрони до октет и стават стабилни аниони: F^-, CI^- и т. г. Металните атоми във взаимодействието с елементи от група VII отливка техните частици, става положително заредена катиони в молекулите и образуват соли, например натриев хлорид, магнезиев йодид или калциев флуорид, има силна йонна връзка. Едно просто вещество - халоген - е диатомична молекула, например CI₂ или F₂, който съдържа ковалентна неполярна връзка между атомите.

промяна свойствата на веществата в VII Група химически елементи

С увеличаването на ядрения заряд и надуването на атома поради добавянето на нови енергийни слоеве, електронетрактивността на халогени намалява. Всъщност, флуорът е най-активният неметален и винаги има отрицателен заряд на йон, т.е. той взаимодейства с атомите на други елементи, за да вземе електроните си. Хлорът при реакциите с веществата е също така електронетрактивен, с изключение на оксидите, където неговият атом има положително окислително състояние. Физични свойства на халогени и общото им състояние също се променя с увеличаването на ядрената заряд. Нека разгледаме по-подробно този въпрос.

От газ до кристал

Обикновено флуорните и хлорните вещества са силно токсични газове. В малки концентрации предизвикват дразнене на лигавиците на очите и горните дихателни пътища. Продължителното вдишване на халогенните пари води до парализа на дихателните мускули и задушаване с фатален изход. Ето защо германската армия използва хлор в Първата световна война като химическо оръжие.

С увеличаването на ядрения заряд на атома, агрегатното състояние на веществата се променя и бромът вече представлява тежка течност от червеникаво-кафяв цвят с остър мирис. Може да причини изгаряния на кожата и е особено опасно, ако попадне в очите.

Продължаваме охарактеризирането на халогени и пребиваваме върху йод и астатин. Йодът се представя под формата на сиво-виолетови кристали, чиято плътност е 4.94 g / cm³. Субстанцията има ниска точка на топене 113,5 ° и при нагряване незабавно се превръща в газ, заобикаляйки течната фаза. Това явление в химията се нарича сублимиране.

Астат е радиоактивен елемент, подобен на външен вид с йод и точно като него, способен на сублимация. В лабораторията се получава чрез облъчване на атомите на бисмута с ядрата на атома на хелията. Астат е най-редкият елемент в природата.

Специални свойства на флуор

След като разгледахме физичните свойства на халогени, нека се замислим за способността им да реагират с други вещества. Интересно е в това отношение флуор. Това е първият елемент, който се оказа способен да образува съединения с инертни газове, по-специално с ксенон. Бяха получени няколко вещества - ксенонови флуориди с различна степен на окисление на инертния елемент: XeF₂, XEF₄, XEF₆. От този момент започва активното развитие на химията на благородни газове.

Друг халоген, чиято формула е CI₂ - Хлорът е вторият най-активен елемент след флуорида. Той взаимодейства с кислорода и образува няколко оксида, в които има такива състояния на окисление: +3, +5, +7. Подобно на всички неметали, хлорът реагира с метали, образувайки соли - хлориди. Хлорните съединения са доста разпространени в природата и са част от много скали и минерали.

Разпространение на неметали

Халогени се срещат в природата доста често. По време на периоди на вулканична активност голям брой газообразни съединения на хлор, флуор и йод навлизат в земната атмосфера. Освен това, както казахме по-рано, хлориди представени като руда, образуващи съединения: sylvinite (двойна сол KCI х NaCI), carnallite и натриев хлорид. Също така отбелязваме, че хлорът е около 0.05% от масата на земната кора. Всички елементи на тази серия, с изключение на астатин, не само са част от неживата природа, но те са съществени компоненти на растителни клетки, животни и хора.

Какви елементи са част от клетъчните органели

Биохимията е наука, която определя ролята на химичните вещества в метаболитните процеси в живата клетка. То потвърждава важната биологична значимост на халогени. Както се оказа, хлорът е най-разпространен в прокариоти и еукариоти. Той е основен макроелемент в цитоплазмата и в междуклетъчната течност. По този начин хлорните йони са част от кръвната плазма, участват в транспортирането на веществата през клетъчната мембрана, те също така участват в процесите на преминаване на импулси по нервните влакна. Атомният флуорид е компонент на емайла на зъбите, осигурявайки неговата твърдост и устойчивост на кариес. Като се имат предвид физичните свойства на халогени, ние ще разберем тяхното значение в клетъчния метаболизъм.

Ролята на VIIA елементи в метаболизма

Бромът и йодът са включени в комплексите на биологично активните съединения: ензими и хормони. Напр тироксин и трийодтиронин, щитовидната жлеза произвежда тъкани и съдържащи йодни йони, регулират важни метаболитни процеси в човешкото тяло. Тяхната неадекватна секреция може да причини такива тежки ендокринни патологии като ендемичен гърч или болест на Грейвс. Основните източници на бром и йод в организма - това готварска сол (натриев хлорид), водорасли, например като водорасли (съдържа йод и бром), морски продукти.

Приготвяне на халогени

Класически пример, известен още от курса на училищната химия, е лабораторният експеримент на изолиране на свободен хлор от хлороводородна киселина чрез въздействието на манганов диоксид върху него при нагряване. Реакцията се извършва задължително в абсорбатор поради високата токсичност на хлорния газ. Ако като окислител се използва калиев перманганат, процесът може да се извърши без нагряване на реагентите. Флуоро, хлор, бром и йод се използват широко в химията на органичния синтез, във фармакологията и медицината, така че производството на халогени се извършва в промишлен мащаб чрез електролиза. За изолиране на CI молекули₂ , Използват се електролизатори с концентриран разтвор на натриев хлорид.

Хлорът се възстановява при анода, събира се и след това се втечнява под налягане до 6 атмосфери и при стайна температура. Стоманени бутилки се използват за транспортиране на получения продукт. Флуоро, бром и йод също се получават чрез електролиза. Но те не използват разтвори, а топи от техните соли.

Къде и как се използват неметали

И двете прости вещества и съединения на хлор, флуор, бром и йод са от голямо значение в човешкия живот. Например използването на халогени в медицината се дължи на бактерицидните свойства на алкохолен разтвор на йод и белина. Последното вещество може да се използва при извършване на карантинни мерки, при почистване на вода и обезгазяване на заразената площ. Високо оксидативно свойства на хлора позволявайте да се използва като избелващ кърпа и хартия.

Проста субстанция се използва и в индустриалното производство на солна киселина. Флуорът е незаменим компонент в синтезата на флуоропластиците, поради своята висока химическа активност, той окислява ракетно гориво. Бромът е част от много лекарства, използвани в неврологията за арестуване на гърчове, с нервно изтощение и безсъние. Всички горни примери са ясни доказателства за значението, което употребата на халогени в промишлеността и ежедневието има за човека.