Fizička svojstva halogena. Značenje, struktura, uporaba halogena

"Rođena sol" - pa je ime prevedenoelementi čija će se svojstva raspravljati u našem članku. Budući da su u VIIA grupi periodičkog sustava kemijskih elemenata, oni predstavljaju najaktivnije nonmetale. Osobitosti strukture atoma određuju i fizička svojstva halogena i njihovu sposobnost reagiranja s metalima, vodikom i drugim nemetalnim elementima. Razmotrimo ih detaljnije.

Kako položaj u periodičkom sustavu utječe na strukturu atoma

Značajka halogena je njihova izražena elektronegativnost - sposobnost izlučivanja jednih negativno nabijenih čestica iz atoma manje aktivnih elemenata.

U ovom slučaju elektronske ljuske fluorina, klora, broma i joda napunjene su elektronima na oktet i postaju stabilni anioni: F^-, CI^- i tako dalje. Metalni atomi u interakciji s elementima grupe VII A daju svoje čestice postaju pozitivno nabijeni katione u molekulama i nastale soli, na primjer natrij klorid, magnezij jodid ili kalcijev fluorid, postoji snažna ionski veza. Jednostavan tvari - halogen - predstavlja dvoatomski molekulu, kao što je CI₂ ili F₂, koji sadrži kovalentnu nepolarnu vezu između atoma.

Promjena svojstava tvari u VII. Grupa kemijskih elemenata

S povećanjem nuklearnog naboja i inflacijom atoma uuzimaju u obzir dodavanje novih energetskih slojeva, elektronegativnost za halogene smanjuje. Doista, fluor je najaktivniji nonmetal i uvijek ima negativni naboj iona, tj. Interakcionira s atomima drugih elemenata da preuzme njihove elektrone. Klor u reakcijama s tvarima je također elektronegativan, s izuzetkom oksida, gdje njegov atom ima pozitivan oksidacijski status. Fizička svojstva halogena i njihova agregatna stanja također se mijenjaju s povećanjem nuklearnog naboja. Nastojimo se detaljnije posvetiti ovom pitanju.

Od plina do kristala

Jednostavan fluor i klor spojevi suvrlo otrovnih plinova. U malim koncentracijama, oni uzrokuju iritaciju sluznice očiju i gornjeg respiratornog trakta. Produljeno udisanje halogenih para dovodi do paralize dišnih mišića i gušenja s fatalnim ishodom. Zato je njemačka vojska koristila klor u Prvom svjetskom ratu kao kemijsko oružje.

Uz povećanje naboja atomske jezgre, agregatstanje tvari se mijenja, a brom već predstavlja tešku tekućinu crvenkasto-smeđe boje s oštrim mirisom. Može uzrokovati opekline na koži, a posebno je opasno ako dođe u oči.

Nastavljamo karakterizaciju halogena i zadržavamo se na jodu i astatinu. Jod je prikazan u obliku sivi-ljubičastih kristala, njihova gustoća iznosi 4,94 g / cm³, Tvar ima nisku točku taljenja od 113,5 ° i, kada se zagrijava, odmah pretvara u plin, zaobilazeći tekuću fazu. Taj fenomen u kemiji zvao se sublimacijom.

Astat je radioaktivni element, premaizgled sličan jodu i baš kao i on, sposoban za sublimaciju. U laboratoriju je dobiven ozračenjem bizmut atoma s jezgrama atoma helija. Astat je najrječniji element prirode.

Posebna svojstva fluora

S obzirom na fizikalna svojstva halogena,držimo se njihove sposobnosti reagiranja s drugim tvarima. Zanimljivo je u tom smislu fluor. Ovo je prvi element koji se pokazao sposobnim za stvaranje spojeva s inertnim plinovima, osobito s ksenonom. Dobivene su nekoliko tvari - xenon fluoridi s različitim stupnjevima oksidacije inertnog elementa: XeF₂, XeF₄, XeF₆, Od tog trenutka započinje aktivni razvoj kemije plemenitih plinova.

Još jedan halogen, formula CI_2, - klor - je drugi najaktivniji elementnakon fluorida. Djeluje u interakciji s kisikom i tvori nekoliko oksida u kojima ima takve oksidacijske stanja: +3, +5, +7. Kao i svi ne-metali, klor reagira s metalima, stvarajući soli - kloride. Spojevi klora vrlo su česti u prirodi i dio su mnogih stijena i minerala.

Prevalencija nemetala

Halogeni se često nalaze u prirodi. Tijekom razdoblja vulkanske aktivnosti, veliki broj plinovitih spojeva klora, fluora i joda ulazi u Zemljinu atmosferu. Osim toga, kao što smo ranije rekli, kloridi su predstavljeni kao spojevi koji stvaraju rude: sylvinit (dvostruka sol KCl × NaCl), carnallit i zajednička sol. Također imamo na umu da je klor oko 0,05% mase zemljinog kora. Svi elementi ove serije, osim astatina, nisu uključeni samo u neživoj prirodi, već su i obvezni sastojci biljnih stanica, životinja i ljudi.

Koji su elementi dio staničnih organela

Biokemija je znanost koja određuje ulogukemijskih tvari u metaboličkim procesima koji se odvijaju u živoj stanici. To potvrđuje značajno biološko značenje halogena. Kao što se ispostavilo, klor je najčešći kod prokariota i eukariota. To je bitan makroelem u citoplazmi i u međustaničnoj tekućini. Dakle, klorni ioni su dio krvne plazme, sudjeluju u transportu tvari kroz staničnu membranu, oni su također uključeni u procese prolaska impulsa duž živčanog vlakna. Atomični fluorid je sastavni dio cakline zuba, osiguravajući njegovu tvrdoću i otpornost na karijes. S obzirom na fizička svojstva halogena, saznat ćemo njihov značaj u staničnom metabolizmu.

Uloga VIIA elemenata u metabolizmu

Brom i jod uključeni su u komplekse biološkiaktivni spojevi: enzimi i hormoni. Na primjer, triiodotironin i tiroksin, proizvedeni tkivoom štitnjače i koji sadrže jodne ione, reguliraju najvažnije metaboličke procese u ljudskom tijelu. Njihova neadekvatna sekrecija može uzrokovati teške endokrine patologije kao endemsku gušavost ili Gravesovu bolest. Glavni izvori uzimanja broma i joda su hrana soli (natrijev klorid), alge, kao što je laminaria (sadrži jod i brom), plodovi mora.

Priprema halogena

Klasičan primjer, poznat iz školetečaj kemije, je laboratorijsko iskustvo oslobađanja slobodnog klora iz kloridne kiseline djelovanjem manganovog dioksida na to pri zagrijavanju. Reakcija se nužno provodi u hoodu zbog visoke toksičnosti plina klora. Ako se kalijev permanganat koristi kao oksidator, postupak se može provesti bez zagrijavanja reagensa. Fluor, klor, brom i jod naširoko se koriste u kemiji organske sinteze, u farmakologiji i medicini, tako da se proizvodnja halogena provodi na industrijskoj razini elektrolizom. Za izolaciju CI molekula₂ , koriste se elektrolizeri s koncentriranom otopinom natrij klorida.

Klor se dobiva na anodu, prikuplja se, izatim je ukapavan pod tlakom na 6 atmosfera i na sobnoj temperaturi. Čelični cilindri koriste se za transport dobivenog proizvoda. Fluor, brom i jod se također proizvode elektrolizom. Ali oni ne koriste rješenja, već topljene njihovih soli.

Gdje i kako nefemali

Oba jednostavna supstanca i spojevi klora,fluor, brom i jod od velike su važnosti u ljudskom životu. Na primjer, upotreba halogena u medicini posljedica je baktericidnih svojstava alkoholne otopine joda i izbjeljivača. Posljednja supstanca može se upotrijebiti za provođenje mjera karantene, za čišćenje vode i otplinjavanje onečišćenog područja. Visoka oksidirajuća svojstva klora dopuštaju da se koristi kao sredstvo za izbjeljivanje tkiva i papira.

Jednostavna supstanca se također koristi u industrijskojproizvodnja klorovodične kiseline. Fluor - bitna komponenta u sintezi fluoropolimeri zbog njihove visoke kemijske aktivnosti se oksidira propelent. Brom je dio mnogih lijekova koji se koriste u neurologiji za ublažavanje grčevit država, živčani iscrpljenosti i nesanice. Sve gore navedenim primjerima su jasan dokaz važnosti koja ima primjenu u ljudskim halogena u industriji i domaćinstvima.