Proprietățile fizice ale halogenurilor. Semnificația, structura, utilizarea halogeni

"Sare de naștere" - așa se traduce numele elementelor, ale căror proprietăți vor fi discutate în articolul nostru. Fiind în grupul VIIA al sistemului periodic de elemente chimice, ele reprezintă cele mai active metale nemetalice. Particularitățile structurii atomilor determină atât proprietățile fizice ale halogenurilor, cât și capacitatea lor de a reacționa cu metalele, hidrogenul și alte elemente nemetalice. Să le analizăm mai detaliat.

Cum afectează poziția în sistemul periodic structura atomului

O caracteristică distinctivă a halogenurilor este electronegativitatea lor pronunțată - capacitatea de a scoate particule singulare încărcate negativ de la atomi de elemente mai puțin active.

În acest caz, cojile electronice de fluor, clor, brom și iod sunt umplute cu electroni la un octet și devin anioni stabili: F^-, CI^- și t. d. Atomii de metal în interacțiunea cu elemente din grupa VII A exprimate particulele lor, devenind încărcat pozitiv Cationii totali în moleculele și sărurile formate, de exemplu, clorura de sodiu, iodură de magneziu sau fluorură de calciu, există o legătură ionică puternică. O substanță simplă - halogen - este o moleculă diatomică, de exemplu CI₂ sau F₂, care conține o legătură covalentă nepolară între atomi.

schimbare proprietățile substanțelor în VII Un grup de elemente chimice

Cu o creștere a încărcăturii nucleare și a inflației atomului datorită adăugării de noi straturi de energie, electronegativitatea halogenurilor scade. Într-adevăr, fluorul este cel mai activ nonmetal și are întotdeauna o sarcină negativă a ionului, adică interacționează cu atomii altor elemente pentru a-și lua electronii. Clorul în reacțiile cu substanțele este, de asemenea, electronegativ, cu excepția oxizilor, unde atomul său are o stare de oxidare pozitivă. Proprietățile fizice ale halogenurilor iar starea lor agregată se modifică și cu creșterea tarifului nuclear. Să ne ocupăm mai degrabă de această chestiune.

De la gaz la cristal

Fluorurile simple și substanțele clor sunt foarte toxice. În concentrații mici, ele provoacă iritarea membranelor mucoase ale ochilor și ale tractului respirator superior. Inhalarea prelungită a vaporilor de halogen duce la paralizia mușchilor respiratori și la sufocarea cu rezultate fatale. Acesta este motivul pentru care armata germană a folosit clorul în primul război mondial ca pe o armă chimică.

Cu o creștere a încărcăturii nucleare a atomului, starea agregată a substanțelor se schimbă, iar bromul reprezintă deja un lichid greu de culoare maro-roșcat, cu un miros ascuțit. Poate provoca arsuri pe piele și este deosebit de periculoasă dacă intră în ochi.

Continuăm caracterizarea halogentelor și trăim pe iod și atstatină. Iodul este prezentat sub formă de cristale gri-violete, densitatea acestora fiind de 4,94 g / cm³. Substanța are un punct de topire scăzut de 113,5 ° și, atunci când este încălzită, se transformă imediat în gaz, ocolind faza lichidă. Acest fenomen în chimie a fost numit sublimare.

Astat este un element radioactiv, similar în aparență cu iodul și la fel ca acesta, capabil de sublimare. În laborator, se obține prin iradierea atomilor de bismut cu nucleele atomului de heliu. Astat este cel mai rar element din natură.

Proprietăți speciale ale fluorului

Având în vedere proprietățile fizice ale halogentelor, să ne concentram asupra capacității lor de a reacționa cu alte substanțe. Interesant în acest sens este fluor. Asta este primul element care sa dovedit a fi capabil să formeze compuși cu gaze inerte, în special cu xenon. S-au obținut mai multe substanțe - fluoruri de xenon cu grade diferite de oxidare a elementului inert: XeF₂, XEF₄, XEF₆. Din acest moment a început dezvoltarea activă a chimiei gazelor nobile.

Un alt halogen, formula din care CI₂ - Clorul este al doilea element cel mai activ după fluorură. Ea interacționează cu oxigenul și formează mai mulți oxizi în care are astfel de stări de oxidare: +3, +5, +7. Ca toate nemetalele, clorul reacționează cu metalele, formând săruri - cloruri. Compușii de clor sunt destul de des întâlniți în natură și fac parte din multe roci și minerale.

Prevalența nemetalilor

Halogenii se găsesc în natură destul de des. Perioadele de activitate vulcanica o cantitate mare de compuși de clor gazos, fluor și iod intră în atmosfera Pământului. Mai mult decât atât, așa cum am spus mai devreme, clorurile reprezentate ca formatoare de minereu compuși: SILVINIT (sare dublă KCI x NaCI), carnalitului și clorură de sodiu. Rețineți, de asemenea că clorul este de aproximativ 0,05% în greutate din crusta. Toate elementele acestei serii, cu excepția astatin, nu numai că fac parte din natura neînsuflețită, dar acestea sunt componente esențiale ale celulelor de plante, animale și oameni.

Ce elemente fac parte din organele celulare

Biochimia este o știință care determină rolul substanțelor chimice în procesele metabolice într-o celulă vie. Aceasta confirmă importanța biologică importantă a halogenurilor. După cum sa dovedit, clorul este cel mai răspândit în prokaryotes și eucariote. Este un macroelement esențial în citoplasmă și în fluidul intercelular. Astfel, ionii de clor fac parte din plasma sanguină, participă la transportul substanțelor prin membrana celulară, sunt implicați și în procesele de trecere a impulsurilor de-a lungul fibrei nervoase. Fumatul atomic este o componentă a smalțului dinților, asigurându-i duritatea și rezistența la carii. Având în vedere proprietățile fizice ale halogentelor, vom afla semnificația lor în metabolismul celular.

Rolul elementelor VIIA în metabolism

Bromul și iodul sunt incluse în complexele de compuși biologic activi: enzime și hormoni. De exemplu, triiodotironina și tiroxina, produse de țesuturile tiroidei și conținând ioni de iod, reglează cele mai importante procese metabolice din corpul uman. Secreția lor inadecvată poate provoca astfel de patologii endocrine grave, cum este goiterul endemic sau boala lui Graves. Principalele surse de aport de brom și iod sunt sarea alimentară (clorură de sodiu), alge, cum ar fi laminaria (conține iod și brom), fructe de mare.

Prepararea halogeni

Un exemplu clasic, cunoscut chiar din cursul de chimie școală, este experimentul de laborator de izolare a clorului liber din acid clorhidric prin acțiunea dioxidului de mangan pe el la încălzire. Reacția se efectuează neapărat într-o hota de fum datorită toxicității ridicate a gazului de clor. Dacă permanganatul de potasiu este utilizat ca oxidant, procesul poate fi efectuat fără încălzirea reactivilor. Fluorul, clorul, bromul și iodul sunt utilizate pe scară largă în chimia sintezei organice, în farmacologie și medicină, astfel încât producția de halogeni se realizează la scară industrială prin electroliză. Pentru a izola moleculele CI₂ , Sunt utilizați electrolizați cu soluție concentrată de clorură de sodiu.

Clorul este recuperat la anod, este colectat și apoi lichefiat sub presiune la 6 atmosfere și la temperatura camerei. Buteliile din oțel sunt utilizate pentru transportul produsului obținut. Fluorul, bromul și iodul sunt de asemenea produse prin electroliză. Dar ei nu folosesc soluții, ci topiturile sărurilor lor.

Unde și cum fac nemetalele

Atât substanțele simple, cât și compușii de clor, fluor, brom și iod au o importanță deosebită în viața oamenilor. De exemplu, utilizarea de halogeni în medicină se datorează proprietăților bactericide ale unei soluții alcoolice de iod și înălbitor. Ultima substanță poate fi utilizată pentru efectuarea măsurilor de carantină, pentru curățarea apei și degazarea zonei contaminate. Este foarte oxidativ proprietățile clorului permiteți-l să fie folosit ca o cârpă pentru albire și hârtie.

O substanță simplă este, de asemenea, utilizată în producția industrială de acid clorhidric. Fluorul este o componentă indispensabilă în sinteza fluoroplasticii, datorită activității chimice ridicate, care oxidează combustibilul cu rachete. Bromul este o parte din multe medicamente utilizate în neurologie pentru arestarea convulsiilor, cu epuizare nervoasă și insomnie. Toate exemplele de mai sus reprezintă dovezi clare ale importanței pe care o are utilizarea omului în industrie și în viața de zi cu zi.