Fyzikální vlastnosti halogenů. Význam, struktura, použití halogenů

"Birth Salts" - takto se přeloží název prvků, jejichž vlastnosti budou popsány v našem článku. Jako skupina VIIA periodického systému chemických prvků představují nejaktivnější nekovové látky. Zvláštnosti struktury atomů určují fyzikální vlastnosti halogenů a jejich schopnost reagovat s kovy, vodíkem a jinými nekovovými prvky. Zvažme je podrobněji.

Jak ovlivňuje pozice v periodickém systému strukturu atomu

Charakteristickým znakem halogenů je jejich výrazná elektronegativita - schopnost odebírat jednotlivé záporně nabité částice z atomů méně aktivních prvků.

V tomto případě jsou elektronové pláště fluoru, chloru, bromu a jodu naplněny elektrony k oktetu a stávají se stabilními anionty: F^-, CI^- a t d., atomy kovů v interakci s prvky skupiny VII lité jejich částic, stává se kladně nabité kationty v molekulách a vytvořených soli, například chlorid sodný, jodid hořečnatý nebo fluorid vápenatý, existuje silná iontová vazba. Jednoduché látka - halogen - představuje diatomic molekulu, jako je například CI₂ nebo F₂, který obsahuje kovalentní nepolární vazbu mezi atomy.

Změna vlastnosti látek v VII Skupina chemických prvků

S nárůstem jaderného náboje a inflace atomu vlivem přidání nových energetických vrstev klesá elektronegativita halogenů. Fluor je skutečně nejaktivnější nekovový a vždy má negativní náboj iontů, tj. Interaguje s atomy jiných prvků, aby získali své elektrony. Chlór při reakcích s látkami je také elektrogativní, s výjimkou oxidů, kde jeho atom má pozitivní oxidační stav. Fyzikální vlastnosti halogenů a jejich souhrnný stav se také mění se zvyšující se jadernou zátěží. Podívejme se na tuto otázku podrobněji.

Z plynu na krystal

Jednoduché látky fluoru a chlóru jsou vysoce toxické plyny. V malých koncentracích způsobují podráždění sliznic očí a horních cest dýchacích. Dlouhodobá inhalace halogenových par vede k paralýze respiračních svalů a udušení s fatálním koncem. Proto německá armáda používala v první světové válce chlór jako chemickou zbraň.

S nárůstem jaderného náboje atomu se změní agregátní stav látek a bróm již představuje těžkou kapalinu červenohnědé barvy s ostrým zápachem. To může způsobit popáleniny na pokožce a je obzvláště nebezpečné, pokud se dostane do očí.

Pokračujeme v charakterizaci halogenů a zabýváme se jodem a astatinem. Jód je prezentován ve formě šedo-fialových krystalů, jejich hustota je 4,94 g / cm³. Látka má nízkou teplotu tání 113,5 ° a při zahřátí se okamžitě změní na plyn, čímž obchází kapalnou fázi. Tento fenomén v chemii byl nazýván sublimací.

Astat je radioaktivní prvek, podobný vzhledu jódu a podobně, schopný sublimace. V laboratoři se získává ozářením atomů bizmutu jádry atomu helia. Astat je nejvíce vzácný prvek v přírodě.

Zvláštní vlastnosti fluoru

Po zvážení fyzikálních vlastností halogenů se věnujeme jejich schopnosti reagovat s jinými látkami. Zajímavé je v tomto ohledu fluoru. To je první prvek, který se ukázal jako schopný tvořit sloučeniny s inertními plyny, zejména s xenonem. Bylo získáno několik látek - fluoridů xenonů s různým stupněm oxidace inertního prvku: XeF₂, XeF₄, XeF_6.. Od tohoto okamžiku začal aktivní vývoj chemie vzácných plynů.

Jiný halogen, jehož vzorec je Cl_2, - Chlor je druhý nejaktivnější prvek po fluoridu. To interaguje s kyslíkem a tvoří několik oxidů, ve kterých má takové oxidační stavy: +3, +5, +7. Stejně jako všechny nekovy chlór reaguje s kovy a vytváří soli - chloridy. Chlorové sloučeniny jsou v přírodě poměrně časté a jsou součástí mnoha skal a minerálů.

Prevalence nekovů

Halogeny se v přírodě nacházejí poměrně často. Během období sopečného působení vstupuje velké množství plynných sloučenin chloru, fluoru a jodu do zemské atmosféry. Kromě toho, jak již bylo řečeno, chloridy reprezentován jako rudy tvořící sloučeniny: sylvinite (podvojné soli KCI x NaCl) karnalit a chloridu sodného. Poznamenáváme také, že chlor je asi 0,05% hmotnosti zemské kůry. Všechny prvky této série, s výjimkou astatinu, jsou nejen zahrnuty do neživé povahy, ale jsou také povinnými složkami rostlinných buněk, zvířat a lidí.

Které prvky jsou součástí buněčných organel

Biochemie je věda, která určuje úlohu chemikálií v metabolických procesech v živé buňce. Potvrzuje významný biologický význam halogenů. Jak se ukázalo, chlor je nejčastěji prokaryotní a eukaryotní. Je to nezbytný makroelement v cytoplazmě a v mezibuněčné tekutině. Proto jsou chlorové ionty součástí krevní plazmy, podílejí se na přenosu látek prostřednictvím buněčné membrány, jsou také zapojeny do procesů průchodu impulsů podél nervových vláken. Atomový fluorid je součástí smaltu zubů a zajišťuje tak jeho tvrdost a odolnost proti kazu. Vzhledem k fyzikálním vlastnostem halogenů zjistíme jejich význam v buněčném metabolismu.

Role prvků VIIA v metabolismu

Brom a jód jsou zahrnuty do komplexů biologicky aktivních sloučenin: enzymů a hormonů. Například trijodthyronin a thyroxin, produkovaný thyroidními tkáněmi obsahujícími jodové ionty, regulují nejdůležitější metabolické procesy v lidském těle. Jejich nedostatečná sekrece může způsobit takové těžké endokrinní patologie, jako je endemická stomach nebo Gravesova choroba. Hlavními zdroji příjmu bromu a jódu jsou potravinářská sůl (chlorid sodný), mořské řasy, jako je laminaria (obsahuje jód a brom), mořské plody.

Příprava halogenů

Klasickým příkladem, známým dokonce i z kurzu školní chemie, je laboratorní experiment izolace volného chloru z kyseliny chlorovodíkové působením oxidu manganičitého na něj po zahřátí. Reakce se nutně provádí v digestoři kvůli vysoké toxicitě plynného chloru. Používá-li se manganistan draselný jako oxidační činidlo, může být proces prováděn bez zahřívání činidel. Fluor, chlor, brom a jod se široce používají v chemii organické syntézy, farmakologie a medicíny, takže výroba halogenů se provádí elektrolyzou v průmyslovém měřítku. Pro izolaci molekul CI₂ , Používají se elektrolyzéry s koncentrovaným roztokem chloridu sodného.

Chlor se v anodě získává, sbírá se a poté zkapalňuje pod tlakem na 6 atmosfér a při pokojové teplotě. Ocelové láhve se používají pro přepravu získaného produktu. Fluorin, brom a jod se také vyrábějí elektrolýzou. Ale nepoužívají roztoky, ale taveniny svých solí.

Kde a jak se vyrábějí nekovy

Jak jednoduché látky, tak sloučeniny chlóru, fluoru, bromu a jodu mají velký význam v lidském životě. Například použití halogenů v medicíně je způsobeno baktericidními vlastnostmi alkoholového roztoku jodu a bělícího činidla. Druhou látku lze použít při provádění karanténních opatření, při čištění vody a odplynění kontaminované oblasti. Vysoká oxidace vlastnosti chlóru nechte ji používat jako bělicí hadřík a papír.

Jednoduchá látka se také používá v průmyslové výrobě kyseliny chlorovodíkové. Fluor je nepostradatelnou součástí syntézy fluoroplastů, protože díky své vysoké chemické aktivitě oxiduje raketové palivo. Bróm je součástí mnoha léků užívaných v neurologii k zatčení křečí, s nervózním vyčerpáním a nespavostí. Všechny výše uvedené příklady jsou jasným důkazem toho, že použití halogenů v průmyslu a každodenním životě má pro člověka.