Fizička svojstva halogena. Značenje, struktura, uporaba halogena

"Soli od rođenja" - tako se prevodi naziv elementa, čija će se svojstva raspravljati u našem članku. Budući da su u VIIA grupi periodičkog sustava kemijskih elemenata, oni predstavljaju najaktivnije nonmetale. Svojstva atomi strukture uzrokuju fizikalna svojstva halogenima i njihovu sposobnost da reagira s metalnim vodik i drugih nemetalnih elemenata. 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 t. d. 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 ionske veze. Jednostavna tvar - halogen - je diatomska molekula, na primjer CI₂ ili F₂, koji sadrži kovalentnu nepolarnu vezu između atoma.

promjena svojstva tvari u VII skupina kemijskih elemenata

S povećanjem nuklearnog naboja i inflacijom atoma zbog dodavanja novih energetskih slojeva, elektronegativnost halogena smanjuje se. Doista, fluor je najaktivniji i nemetal uvijek ima negativan ionski naboj, tj. E. je u interakciji s atomima drugih elemenata uzima svoje 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 stanje također se mijenja s povećanjem nuklearnog naboja. Nastojimo se detaljnije posvetiti ovom pitanju.

Od plina do kristala

Jednostavne tvari fluora i klora su vrlo otrovni plinovi. 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 nuklearnog naboja atoma, agregatno stanje 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, sličan izgledu joda 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

Imajući na umu fizikalna svojstva halogena, neka se zadržimo na njihovoj sposobnosti reagiranja s drugim supstancijama. Zanimljivo je u tom smislu fluor. Ovo je prvi element koji se pokazao sposobnim za stvaranje spojeva s inertnim plinovima, naročito 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 CI₂ - Klor je drugi najaktivniji element nakon 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 ulogu kemikalija u metaboličkim procesima 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. Tako, ioni klora uključeni u plazmi koji su uključeni u transport tvari kroz staničnu membranu, oni su također uključeni u proces prolazom impulsa duž živčanih vlakana. 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 biološki aktivnih spojeva: enzima i hormona. Npr tiroksin i trijodotironin štitnjače proizveden tkanine i sadrže ione joda, regulira važne metaboličke procese u ljudskom tijelu. Njihova neadekvatna sekrecija može uzrokovati teške endokrine patologije kao endemsku gušavost ili Gravesovu bolest. Glavni izvori broma i joda u tijelu - to uobičajena soli (natrij-klorid), alge, npr kao što je morska trava (sadrži brom i jod), plodovi.

Priprema halogena

Klasični primjer drugim poznatim školovanja kemija laboratorijskog pokusa je izbor iz slobodnog klora kiselina djeluje na njega klorovodične mangan dioksid uz zagrijavanje. 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 koristi u sintetskoj organskoj kemiji, farmakologije i medicine, čime se dobije halogen se provodi u industrijskom mjerilu pomoću elektrolize. Za izolaciju CI molekula₂ , Koriste se elektrolizeri s koncentriranom otopinom natrijevog klorida.

Klor se dobije na anodu, sakupi, a zatim ukapava pod pritiskom 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

Obje jednostavne tvari i spojevi klora, fluora, broma i joda 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 oksidativna svojstva klora dopustiti da se koristi kao tkanina za izbjeljivanje i papir.

Jednostavna tvar se također koristi u industrijskoj proizvodnji kloridne kiseline. Fluor je neophodna komponenta u sintezi fluoroplastika, zbog svoje visoke kemijske aktivnosti, oksidira raketno gorivo. Brom je dio mnogih lijekova koji se koriste u neurologiji za zaustavljanje konvulzija, s nervoznom iscrpljenosti i nesanicom. Svi gore navedeni primjeri jasan su dokaz o važnosti korištenja halogena u industriji i svakodnevnom životu za čovjeka.