Fizikalne lastnosti halogenov. Pomen, struktura, uporaba halogenov

"Rojne soli" - tako se prevede ime elementov, katerih lastnosti bodo obravnavane v našem članku. Biti v skupini VIIA periodičnega sistema kemičnih elementov predstavljajo najbolj aktivne nekovine. Posebnosti strukture atomov določajo fizikalne lastnosti halogenov in njihovo sposobnost reakcije s kovinami, vodikom in drugimi nekovinskimi elementi. Razmislimo jih podrobneje.

Kako položaj v periodičnem sistemu vpliva na strukturo atoma

Posebna značilnost halogenov je njihova izrazita elektronegativnost - sposobnost, da vzamemo posamezne negativno nabite delce iz atomov manj aktivnih elementov.

V tem primeru se elektronske lupine fluora, klora, broma in joda napolnijo z elektroni na oktet in postanejo stabilni anioni: F^-, CI^- in t. d. Kovinski atomi v interakciji z elementi skupine VII A Pobacali delce, postanejo pozitivno nabit katione v molekule in tvorijo soli, na primer natrijevega klorida, magnezijevega jodida ali kalcijevega fluorida, obstaja velika ionska vez. Preprosta snov - halogen - je diatomska molekula, na primer CI₂ ali F₂, ki vsebuje kovalentno nepolarno vez med atomoma.

Spremeni lastnosti snovi v VII Skupini kemičnih elementov

S povečanjem jedrskega naboja in naraščanjem atoma zaradi dodajanja novih energetskih plasti se elektronegativnost halogenov zmanjša. Dejansko je fluor najbolj aktiven nekovinski in ima vedno negativni naboj ionov, kar pomeni, da se z atomi drugih elementov med seboj vzamejo njihovi elektroni. Klorov v reakcijah s snovmi je tudi elektronegativ, z izjemo oksidov, kjer ima njegov atom pozitivno oksidacijsko stanje. Fizikalne lastnosti halogenov in njihovo agregatno stanje se spreminja tudi z naraščajočo jedrsko obremenitvijo. V nadaljevanju bomo podrobneje obravnavali to vprašanje.

Od plina do kristala

Preprosti fluor in klor snovi so zelo strupeni plini. V majhnih koncentracijah povzročajo draženje sluznice oči in zgornjih dihalnih poti. Dolgotrajno vdihavanje halogenih hlapov vodi do paralize dihalnih mišic in zadušitve s smrtnim izidom. Zato je nemška vojska uporabila klor v prvi svetovni vojni kot kemično orožje.

S povečanjem jedrske obremenitve atoma se agregatno stanje snovi spreminja in brom že predstavlja težko tekočino rdečkasto-rjave barve z ostrim vonjem. Lahko povzroči opekline na koži in je še posebej nevarna, če pride v oči.

Nadaljevamo karakterizacijo halogenov in se zadržujemo na jodu in astatinu. Jod je predstavljen v obliki sivozavetnih kristalov, njihova gostota pa je 4,94 g / cm³. Snov ima nizko tališče 113,5 ° in se pri segrevanju takoj spremeni v plin, obide tekočo fazo. Ta pojav v kemiji se imenuje sublimacija.

Astat je radioaktivni element, podoben videz jodu in podobno, sposoben sublimacije. V laboratoriju se pridobiva z obsevanjem atomov bizmuta z jedri atoma helija. Astat je najbolj redek element v naravi.

Posebne lastnosti fluora

Ob upoštevanju fizikalnih lastnosti halogenov se osredotočimo na njihovo sposobnost reagiranja z drugimi snovmi. Zanimivo je v zvezi s tem fluor. To je prvi element, ki se je izkazal za sposoben tvoriti spojine z inertnimi plini, zlasti s ksenonom. Pridobljene so bile več snovi-ksenonski fluoridi z različnimi stopnjami oksidacije inertnega elementa: XeF₂, XeF₄, XeF₆. Od takrat se je začel aktiven razvoj kemije plemenitih plinov.

Še en halogen, katerega formula je CI_2, - Klorov je drugi najbolj aktivni element po fluoridu. Povezuje se s kisikom in tvori več oksidov, v katerih ima takšna oksidacijska stanja: +3, +5, +7. Kot vsi ne-kovine, klor reagira s kovinami, ki tvorijo soli - kloride. Klorne spojine so precej običajne in so del mnogih kamnin in mineralov.

Razširjenost nekovin

Halogene se v naravi pogosto pojavljajo. Med obdobji vulkanske aktivnosti veliko zemeljskih spojin klora, fluora in joda vstopi v zemeljsko atmosfero. Poleg tega, kot smo že omenili, so kloridi predstavljeni kot pripravki, ki tvorijo rudo: silvinit (dvojna sol KCI × NaCI), karnalit in navadna sol. Prav tako ugotavljamo, da je klor približno 0,05% mase zemeljske skorje. Vsi elementi te serije, z izjemo astatina, niso vključeni samo v neživo naravo, ampak so tudi obvezni sestavni deli rastlinskih celic, živali in ljudi.

Kateri elementi so del celičnih organelov

Biokemija je znanost, ki določa vlogo kemikalij v metabolnih procesih v živi celici. Potrjuje pomemben biološki pomen halogenov. Izkazalo se je, da je klor najpogostejši pri prokariotih in evkariontih. To je bistven makroelement v citoplazmi in medcelični tekočini. Tako so klorini ioni del krvne plazme, sodelujejo pri prenosu snovi skozi celično membrano, sodelujejo pa tudi v procesih prehoda impulzov vzdolž živčnega vlakna. Atomski fluorid je sestavni del emajla zob, ki zagotavlja trdoto in odpornost na karies. Glede na fizikalne lastnosti halogenov bomo ugotovili njihov pomen v celičnem metabolizmu.

Vloga VIIA elementov v metabolizmu

Brom in jod sta vključena v kompleksih biološko aktivnih spojin: encimi in hormoni. Na primer, trijodotironin in tiroksin, ki jih proizvajajo ščitnična tkiva in vsebujejo jodne ione, urejajo najpomembnejše metabolične procese v človeškem telesu. Njihovo neustrezno izločanje lahko povzroči take hude endokrine patologije kot endemični gobec ali Gravesovo bolezen. Glavni viri vnosa broma in joda so hrana sol (natrijev klorid), morske alge, kot so laminarija (vsebuje jod in brom), morski sadeži.

Priprava halogenov

Klasični primer, znan tudi iz tečaja šolske kemije, je laboratorijski poskus izolacije prostega klora iz klorovodikove kisline z delovanjem manganovega dioksida ob segrevanju. Reakcija je nujno izvedena v dimni kabini zaradi visoke toksičnosti plina iz klora. Če se kalijev permanganat uporablja kot oksidant, lahko postopek izvedemo brez segrevanja reagentov. Fluor, klor, brom in jod se pogosto uporabljajo v kemiji organske sinteze, v farmakologiji in medicini, zato se proizvodnja halogenov izvaja v industrijskem obsegu z elektrolizo. Za izolacijo molekul CI₂ , Uporabljamo elektrolizerje s koncentrirano raztopino natrijevega klorida.

Klorov se pridobiva na anodi, zberemo in nato utekočinimo pod tlakom do 6 atmosfer in pri sobni temperaturi. Jeklene jeklenke se uporabljajo za prevoz dobljenega izdelka. Fluor, brom in jod se proizvajajo tudi z elektrolizo. Toda ne uporabljajo rešitev, temveč topi njihovih soli.

Kje in kako ne-kovine

Tako preproste snovi kot spojine klora, fluora, broma in joda so v človekovem življenju zelo pomembne. Na primer, uporaba halogenov v medicini je posledica baktericidnih lastnosti alkoholne raztopine joda in belila. Slednjo snov je mogoče uporabiti pri izvajanju karantenskih ukrepov pri čiščenju vode in razplinjanju onesnaženega območja. Visoko oksidativno lastnosti klora pustite, da se uporablja kot belilno krpo in papir.

Enostavna snov se uporablja tudi v industrijski proizvodnji klorovodikove kisline. Fluor je nepogrešljiva komponenta pri sintezi fluoroplastikov, zaradi svoje visoke kemične aktivnosti oksidira raketno gorivo. Brom je del mnogih zdravil, ki se uporabljajo v nevrologiji zaradi aretacije konvulzij, z živčnim izčrpanostjo in nespečnostjo. Vsi zgornji primeri so jasni dokazi o pomembnosti uporabe halogenov v industriji in vsakodnevnem življenju za človeka.