Tu czytelnik znajdzie informacje o halogenach, pierwiastkach chemicznych układu okresowego D. I. Mendelejewa. Treść artykułu pozwoli zapoznać się z ich właściwościami chemicznymi i fizycznymi, lokalizacją w przyrodzie, sposobami aplikacji itp.
Informacje ogólne
Halogeny to wszystkie elementy tablicy chemicznej D. I. Mendelejewa, które znajdują się w siedemnastej grupie. Zgodnie z bardziej rygorystyczną metodą klasyfikacji są to wszystkie elementy grupy siódmej, podgrupy głównej.
Halogeny to pierwiastki zdolne do reagowania z prawie wszystkimi substancjami prostego typu, z wyjątkiem pewnej ilości niemetali. Wszystkie są utleniaczami energetycznymi, dlatego w warunkach naturalnych z reguły występują w postaci mieszanej z innymi substancjami. Wskaźnik aktywności chemicznej halogenów maleje wraz ze wzrostem ich numeracji seryjnej.
Następujące pierwiastki są uważane za halogeny: fluor, chlor, brom, jod, astatyn i sztucznie wytworzony tennessine.
Jak wspomniano wcześniej, wszystkie halogeny są utleniaczami o wyraźnych właściwościach, a poza tym wszystkie są niemetalami. Zewnętrzny poziom energii ma siedem elektronów. Oddziaływanie z metalami prowadzi do powstania wiązań jonowych i soli. Prawie wszystkie halogeny, z wyjątkiem fluoru, mogą działać jako czynnik redukujący, osiągając najwyższy stopień utlenienia +7, ale wymaga to interakcji z pierwiastkami o wysokim stopniu elektroujemności.
Cechy etymologii
W 1841 roku szwedzki chemik J. Berzelius zaproponował wprowadzenie terminu halogeny, odnosząc do nich znane wówczas F, Br, I. Jednak przed wprowadzeniem tego terminu w odniesieniu do całej grupy takich pierwiastków, w 1811 r. niemiecki naukowiec I. Schweigger nazwał chlor tym samym słowem, sam termin został przetłumaczony z greckiego jako „sól”.
Struktura atomowa i stany utlenienia
Konfiguracja elektronowa zewnętrznej powłoki atomowej halogenów jest następująca: astatyn - 6s26p5, jod - 5s 25p5, brom 4s24p5, chlor – 3s 23p5, fluor 2s22p5.
Halogeny to pierwiastki, które mają siedem elektronów na powłoce elektronowej typu zewnętrznego, co pozwala im "łatwo" przyłączyć elektron, który nie wystarcza do skompletowania powłoki. Zazwyczaj stan utlenienia przedstawia się jako -1. Cl, Br, I i At reagując z pierwiastkami o wyższym stopniu zaczynają wykazywać dodatni stopień utlenienia: +1, +3, +5, +7. Fluor ma stały stopień utlenienia -1.
Dystrybucja
W związku z tymWysoce reaktywne halogeny zwykle występują jako związki. Poziom dystrybucji w skorupie ziemskiej zmniejsza się wraz ze wzrostem promienia atomu od F do I. Astat w skorupie ziemskiej mierzony jest w gramach, a tennessin jest sztucznie tworzony.
Halogeny występują naturalnie najczęściej w związkach halogenków, a jod może również przybierać postać jodanu potasu lub sodu. Ze względu na swoją rozpuszczalność w wodzie występują w wodach oceanicznych i naturalnie występujących solankach. F jest słabo rozpuszczalnym przedstawicielem halogenów i najczęściej występuje w skałach osadowych, a jego głównym źródłem jest fluorek wapnia.
Fizyczne cechy jakości
Halogeny mogą się bardzo różnić od siebie i mają następujące właściwości fizyczne:
- Fluor (F2) to jasnożółty gaz o ostrym i drażniącym zapachu, który nie jest sprężany w normalnych warunkach temperaturowych. Temperatura topnienia wynosi -220 °C, a temperatura wrzenia to -188 °C.
- Chlor (Cl2) to gaz, który nie spręża się w normalnej temperaturze, nawet pod ciśnieniem, ma duszący, ostry zapach i zielono-żółty kolor. Zaczyna topnieć w temperaturze -101 °С i wrzeć w temperaturze -34 °С.
- Brom (Br2) jest lotną i ciężką cieczą o brązowym kolorze i ostrym, cuchnącym zapachu. Topi się w temperaturze -7°C i wrze w temperaturze 58°C.
- Jod (I2) - Ta substancja typu stałego ma ciemnoszary kolor i metaliczny połysk, a zapach jest dość ostry. Proces topienia rozpoczyna się oosiągając 113,5 °С i wrze w 184.885 °С.
- Rzadkim halogenem jest astat (At2), który jest stały i ma czarno-niebieski kolor z metalicznym połyskiem. Temperatura topnienia odpowiada 244°C, a wrzenie zaczyna się po osiągnięciu 309°C.
Chemiczna natura halogenów
Halogeny to pierwiastki o bardzo wysokiej aktywności utleniającej, która słabnie w kierunku od F do At. Fluor, będąc najaktywniejszym przedstawicielem halogenów, może reagować ze wszystkimi rodzajami metali, nie wyłączając wszystkich znanych. Większość przedstawicieli metali, dostając się do atmosfery fluoru, ulega samozapłonowi, jednocześnie wydzielając ciepło w ogromnych ilościach.
Bez poddawania fluoru działaniu ciepła, może reagować z dużą liczbą niemetali, takich jak H2, C, P, S, Si. Rodzaj reakcji w tym przypadku jest egzotermiczny i może towarzyszyć mu wybuch. Po podgrzaniu F zmusza pozostałe halogeny do utlenienia, a wystawiony na promieniowanie pierwiastek ten jest w stanie całkowicie reagować z ciężkimi gazami o charakterze obojętnym.
Podczas interakcji z substancjami złożonego typu fluor powoduje reakcje wysokoenergetyczne, na przykład poprzez utlenianie wody może spowodować eksplozję.
Chlor również może być reaktywny, zwłaszcza w stanie wolnym. Jego aktywność jest mniejsza niż fluoru, ale może reagować z prawie wszystkimi prostymi substancjami, ale nie reagują z nim azot, tlen i gazy szlachetne. Wchodząc w interakcje z wodorem, po podgrzaniu lub w dobrym świetle, chlor wywołuje gwałtowną reakcję, której towarzyszy eksplozja.
Oprócz reakcji dodawania i podstawienia, Cl może reagować z dużą liczbą substancji złożonego typu. Potrafi wyprzeć Br i I w wyniku nagrzewania się ze związków przez nie wytworzonych z metalem lub wodorem, a także może reagować z substancjami alkalicznymi.
Brom jest chemicznie mniej aktywny niż chlor lub fluor, ale nadal bardzo jasno się prezentuje. Wynika to z faktu, że brom Br jest najczęściej używany jako ciecz, ponieważ w tym stanie początkowy stopień stężenia, w innych identycznych warunkach, jest wyższy niż Cl. Szeroko stosowany w chemii, zwłaszcza organicznej. Może rozpuszczać się w H2O i częściowo z nim reagować.
Jod, pierwiastek halogenowy, tworzy prostą substancję I2 i jest w stanie reagować z H2O, rozpuszcza się w roztworach jodku, tworząc złożone aniony. Różni się od większości halogenów tym, że nie reaguje z większością przedstawicieli niemetali i powoli reaguje z metalami, podczas gdy musi być podgrzany. Reaguje z wodorem tylko pod wpływem silnego ogrzewania, a reakcja jest endotermiczna.
Rzadki halogen astatyn (At) jest mniej reaktywny niż jod, ale może reagować z metalami. Dysocjacja wytwarza zarówno aniony, jak i kationy.
Aplikacje
Związki halogenowe są szeroko stosowane przez człowieka w wielu różnych dziedzinach. naturalny kriolit(Na3AlF6) służy do uzyskania Al. Brom i jod są często używane jako proste substancje przez firmy farmaceutyczne i chemiczne. Halogeny są często używane w produkcji części maszyn. Reflektory to jedna z tych rzeczy. Bardzo ważne jest, aby wybrać odpowiedni materiał na ten element samochodu, ponieważ reflektory oświetlają drogę w nocy i są sposobem na wykrycie zarówno Ciebie, jak i innych kierowców. Xenon jest uważany za jeden z najlepszych materiałów kompozytowych do tworzenia reflektorów. Jednak halogen nie jest dużo gorszej jakości od tego gazu obojętnego.
Dobrym halogenem jest fluor, dodatek szeroko stosowany w pastach do zębów. Pomaga zapobiegać występowaniu choroby zębów - próchnicy.
Pierwiastek halogenowy, taki jak chlor (Cl), znajduje zastosowanie w produkcji HCl, często używanego w syntezie substancji organicznych, takich jak tworzywa sztuczne, guma, włókna syntetyczne, barwniki i rozpuszczalniki itp. Oprócz związków chlor jest używany jako wybielacz do lnu, bawełny, papieru oraz jako środek zwalczający bakterie w wodzie pitnej.
Uwaga! Toksyczny
Ze względu na ich bardzo wysoką reaktywność, halogeny są słusznie nazywane trującymi. Zdolność do wchodzenia w reakcje jest najbardziej wyraźna w przypadku fluoru. Halogeny mają wyraźne właściwości duszące i mogą uszkadzać tkanki w wyniku interakcji.
Fluor w parach i aerozolach jest uważany za jeden z najbardziej potencjalnieniebezpieczne formy halogenów, które są szkodliwe dla otaczających organizmów żywych. Wynika to z faktu, że jest słabo odczuwany przez zmysł węchu i jest wyczuwalny dopiero po osiągnięciu wysokiego stężenia.
Podsumowanie
Jak widać, halogeny są bardzo ważną częścią układu okresowego Mendelejewa, mają wiele właściwości, różnią się właściwościami fizycznymi i chemicznymi, strukturą atomową, stopniem utlenienia i zdolnością do reagowania z metalami i niemetalami. W przemyśle są wykorzystywane na różne sposoby, od dodatków w produktach higieny osobistej po syntezę organicznych chemikaliów lub wybielaczy. Chociaż ksenon jest jednym z najlepszych sposobów na utrzymanie i tworzenie światła w reflektorze samochodowym, halogen jest nadal prawie tak dobry jak ksenon i jest również szeroko stosowany i ma swoje zalety.
Teraz wiesz, co to jest halogen. Hasło zawierające jakiekolwiek pytania dotyczące tych substancji nie jest już dla Ciebie przeszkodą.
