Šeit lasītājs atradīs informāciju par halogēniem, D. I. Mendeļejeva periodiskās tabulas ķīmiskajiem elementiem. Raksta saturs ļaus iepazīties ar to ķīmiskajām un fizikālajām īpašībām, atrašanās vietu dabā, pielietošanas metodēm u.c.
Vispārīga informācija
Halogēni ir visi D. I. Mendeļejeva ķīmiskās tabulas elementi, kas ir septiņpadsmitajā grupā. Saskaņā ar stingrāku klasifikācijas metodi tie visi ir septītās grupas elementi, galvenā apakšgrupa.
Halogēni ir elementi, kas spēj reaģēt ar gandrīz visām vienkārša tipa vielām, izņemot noteiktu daudzumu nemetālu. Tie visi ir enerģijas oksidētāji, tāpēc dabiskos apstākļos tie parasti ir jauktā veidā ar citām vielām. Halogēnu ķīmiskās aktivitātes rādītājs samazinās, palielinoties to sērijas numerācijai.
Par halogēniem tiek uzskatīti šādi elementi: fluors, hlors, broms, jods, astatīns un mākslīgi radīts tenesīns.
Kā minēts iepriekš, visi halogēni ir oksidētāji ar izteiktām īpašībām, turklāt tie visi ir nemetāli. Ārējā enerģijas līmenī ir septiņi elektroni. Mijiedarbība ar metāliem izraisa jonu saišu un sāļu veidošanos. Gandrīz visi halogēni, izņemot fluoru, var darboties kā reducētājs, sasniedzot augstāko oksidācijas pakāpi +7, taču tas prasa, lai tie mijiedarbotos ar elementiem, kuriem ir augsta elektronegativitātes pakāpe.
Etimoloģijas iezīmes
1841. gadā zviedru ķīmiķis J. Bērzeliuss ierosināja ieviest terminu halogēni, apzīmējot tos tolaik zināmos F, Br, I. Taču pirms šī termina ieviešanas attiecībā uz visu šādu elementu grupu, 1811. gadā vācu zinātnieks I. Šveigers hloru sauca ar to pašu vārdu, pats termins no grieķu valodas tika tulkots kā “sāls”.
Atomu struktūra un oksidācijas stāvokļi
Halogēnu ārējā atoma apvalka elektronu konfigurācija ir šāda: astatīns - 6s26p5, jods - 5s 25p5, broms 4s24p5, hlors – 3s 23p5, fluors 2s22p5.
Halogēni ir elementi, kuriem ārējā tipa elektronu apvalkā ir septiņi elektroni, kas tiem ļauj "viegli" pievienot elektronu, ar kuru nepietiek, lai pabeigtu apvalku. Parasti oksidācijas stāvoklis parādās kā -1. Cl, Br, I un At, reaģējot ar elementiem ar augstāku pakāpi, sāk parādīt pozitīvu oksidācijas stāvokli: +1, +3, +5, +7. Fluoram ir nemainīgs oksidācijas stāvoklis -1.
Izplatīšana
Ņemot vērā tāsĻoti reaģējoši halogēni parasti ir sastopami kā savienojumi. Izplatības līmenis zemes garozā samazinās atbilstoši atoma rādiusa pieaugumam no F līdz I. Astatīnu zemes garozā mēra gramos, un tenesīnu veido mākslīgi.
Halogēni dabā visbiežāk sastopami halogenīdu savienojumos, un jods var būt arī kālija vai nātrija jodāta formā. Pateicoties to šķīdībai ūdenī, tie atrodas okeāna ūdeņos un dabā sastopamos sālījumos. F ir slikti šķīstošs halogēnu pārstāvis, un tas visbiežāk atrodams nogulumiežu iežos, un tā galvenais avots ir kalcija fluorīds.
Fiziskās kvalitātes īpašības
Halogēni var ļoti atšķirties viens no otra, un tiem ir šādas fizikālās īpašības:
- Fluors (F2) ir gaiši dzeltena gāze ar asu un kairinošu smaržu, un tā netiek saspiesta normālos temperatūras apstākļos. Kušanas temperatūra ir -220 °C, un viršanas temperatūra ir -188 °C.
- Hlors (Cl2) ir gāze, kas normālā temperatūrā nesaspiežas pat zem spiediena, tai ir smacējoša, asa smaka un zaļi dzeltena krāsa. Tas sāk kust pie -101 °С un vārīties pie -34 °С.
- Broms (Br2) ir gaistošs un smags šķidrums ar brūnu krāsu un asu, nepatīkamu smaku. Kūst -7°C un vārās 58°C.
- Jods (I2) - Šai cietā tipa vielai ir tumši pelēka krāsa, un tai ir metālisks spīdums, smarža ir diezgan asa. Kušanas process sākas plkstsasniedzot 113,5 °С un vārās pie 184,885 °С.
- Rets halogēns ir astatīns (At2), kas ir ciets un tam ir melni zila krāsa ar metālisku spīdumu. Kušanas temperatūra atbilst 244 °C, un vārīšanās sākas pēc 309 °C.
Halogēnu ķīmiskā būtība
Halogēni ir elementi ar ļoti augstu oksidēšanas aktivitāti, kas vājinās virzienā no F uz At. Fluors, kas ir aktīvākais halogēnu pārstāvis, var reaģēt ar visu veidu metāliem, neizslēdzot nevienu zināmo. Lielākā daļa metālu pārstāvju, nokļūstot fluora atmosfērā, ir pakļauti pašaizdegšanās procesam, vienlaikus izdalot siltumu milzīgos daudzumos.
Fluoru nepakļaujot siltuma iedarbībai, tas var reaģēt ar lielu skaitu nemetālu, piemēram, H2, C, P, S, Si. Šajā gadījumā reakcijas ir eksotermiskas, un tās var pavadīt sprādziens. Sildot, F liek atlikušajiem halogēniem oksidēties, un, pakļaujot starojumam, šis elements spēj pilnībā reaģēt ar smagajām inertas dabas gāzēm.
Mijiedarbojoties ar sarežģīta tipa vielām, fluors izraisa augstas enerģijas reakcijas, piemēram, oksidējot ūdeni, tas var izraisīt sprādzienu.
Hlors var būt arī reaktīvs, īpaši brīvā stāvoklī. Tā aktivitātes līmenis ir mazāks nekā fluoram, taču tas spēj reaģēt gandrīz ar visām vienkāršajām vielām, bet slāpeklis, skābeklis un cēlgāzes ar to nereaģē. Mijiedarbojoties ar ūdeņradi, sildot vai labā apgaismojumā, hlors izraisa spēcīgu reakciju, ko pavada sprādziens.
Papildus un aizvietošanas reakcijām Cl var reaģēt ar lielu skaitu kompleksa tipa vielu. Spēj izspiest Br un I karsēšanas rezultātā no to radītajiem savienojumiem ar metālu vai ūdeņradi, kā arī var reaģēt ar sārmainām vielām.
Broms ir ķīmiski mazāk aktīvs nekā hlors vai fluors, taču tas joprojām izpaužas ļoti spilgti. Tas ir saistīts ar faktu, ka bromu Br visbiežāk izmanto kā šķidrumu, jo šajā stāvoklī sākotnējā koncentrācijas pakāpe citos identiskos apstākļos ir augstāka nekā Cl. Plaši izmanto ķīmijā, īpaši organiskajā. Var izšķīst H2O un daļēji ar to reaģēt.
Halogēna elements jods veido vienkāršu vielu I2 un spēj reaģēt ar H2O, šķīst jodīda šķīdumos, veidojot kompleksus anjonus. Es atšķiros no vairuma halogēnu ar to, ka tas nereaģē ar lielāko daļu nemetālu pārstāvju un lēnām reaģē ar metāliem, kamēr tas ir jāuzsilda. Tas reaģē ar ūdeņradi tikai tad, ja tiek pakļauts spēcīgai karsēšanai, un reakcija ir endotermiska.
Retais halogēna astatīns (At) ir mazāk reaģējošs nekā jods, taču var reaģēt ar metāliem. Disociācijas rezultātā rodas gan anjoni, gan katjoni.
Lietojumprogrammas
Halogēnu savienojumus cilvēki plaši izmanto dažādās jomās. dabīgais kriolīts(Na3AlF6) izmanto, lai iegūtu Al. Bromu un jodu kā vienkāršas vielas bieži izmanto farmācijas un ķīmijas uzņēmumi. Halogēnus bieži izmanto mašīnu detaļu ražošanā. Priekšējie lukturi ir viena no šīm lietām. Ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo materiālu šai automašīnas sastāvdaļai, jo priekšējie lukturi apgaismo ceļu naktī un ir veids, kā noteikt gan jūs, gan citus autobraucējus. Ksenons tiek uzskatīts par vienu no labākajiem kompozītmateriāliem priekšējo lukturu radīšanai. Tomēr halogēna kvalitāte nav daudz zemāka par šo inerto gāzi.
Labs halogēns ir fluors, piedeva, ko plaši izmanto zobu pastās. Tas palīdz novērst zobu slimību - kariesa rašanos.
Halogēna elements, piemēram, hlors (Cl), tiek izmantots HCl ražošanā, ko bieži izmanto organisko vielu, piemēram, plastmasas, gumijas, sintētisko šķiedru, krāsvielu un šķīdinātāju uc sintēzē. Kā arī savienojumus. hloru izmanto kā veļas, kokvilnas, papīra balinātāju un kā līdzekli baktēriju apkarošanai dzeramajā ūdenī.
Uzmanību! Toksisks
To ļoti augstās reaģētspējas dēļ halogēnus pamatoti sauc par indīgiem. Spēja iesaistīties reakcijās visizteiktākā ir fluoram. Halogēniem ir izteiktas asfiksējošas īpašības, un tie mijiedarbības rezultātā spēj bojāt audus.
Fluors tvaikos un aerosolos tiek uzskatīts par vienu no potenciālākajiembīstamas halogēnu formas, kas ir kaitīgas apkārtējām dzīvajām būtnēm. Tas ir saistīts ar faktu, ka oža to uztver slikti un ir jūtama tikai pēc augstas koncentrācijas sasniegšanas.
Rezumējot
Kā redzam, halogēni ir ļoti svarīga Mendeļejeva periodiskās tabulas daļa, tiem ir daudz īpašību, tie atšķiras pēc fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām, atomu struktūras, oksidācijas pakāpes un spējas reaģēt ar metāliem un nemetāliem. Rūpniecībā tos izmanto dažādos veidos, sākot no piedevām personīgās higiēnas līdzekļos līdz organisko ķīmisko vielu vai balinātāju sintēzei. Lai gan ksenons ir viens no labākajiem veidiem, kā uzturēt un radīt gaismu automašīnas priekšējos lukturos, halogēns joprojām ir gandrīz tikpat labs kā ksenons, kā arī tiek plaši izmantots, un tam ir savas priekšrocības.
Tagad jūs zināt, kas ir halogēns. Skenwords ar jebkādiem jautājumiem par šīm vielām jums vairs nav šķērslis.
