Галогени — цікаві факти

Елементи, які входять в 17 групу (VIIA) таблиці Менделєєва: фтор (F2), хлор (CI2), бром (Br2), йод (I2) і астат (At2), це – галогени, що означає «солероди». Названі так за властивість реагувати з металами з отриманням солей — KCl, NaCl. Число електронів на зовнішньому електронному шарі у атомів цієї групи сім, для завершення не дістає одного. Ступінь окислення цих елементів -1. Позитивні значення +1, +3, +5, +7 виявляють CI2, Br2, I2, At2. Постійну — 1 має тільки F2. Представляємо цікаві факти про галогени.

У природі

Через яскраво виражену реакційну здатність галогени зустрічаються в світі тільки в зв’язаному стані.

Фтор — у складі плавикового шпату CaF2(застосовується в плавці чавуну), кріоліту Na3AlF6 і фторапатиту Ca5F (PO4)3.

Хлор — в кухонної солі NaCl, в морській воді, солоних озер, підземних джерел, в надрах землі в пластах кам’яної солі, мінералів сильвіна KCl і карналлита KCl·MgCl2·6H2O.

Бром-зустрічається скрізь: в бромідах калію, натрію і магнію, в морській воді, в підземних бурових водах, гірських породах, рослинах.

Йод — в чистому вигляді є в морській воді в мізерних концентраціях, а також отримують з мінеральних бурових вод і морських водоростей, солей – йодату калію KIO3 і періодату калію KIO4, супутнім покладів селітри.

Астат виходить при здійсненні штучних ядерних реакцій, ізотоп 210At виявляється при мимовільному розпаді урану.

Властивості

Фізичні

Фтор F2 — світло-жовтий газ, отруйний, не зріджується в звичайних умовах, з різким запахом, плавитися при -220, кипить при -188 градусах Цельсія.

Хлор CI2 — зеленувато-жовтий газ, отруйний, зріджується при нормальній температурі під тиском, з різким, задушливим запахом, розчинний у воді, не горить, але підтримує горіння, плавиться при -101, кипить при -34 градусах.

Бром Br2 — важка летюча рідина, отруйна, буро-коричнева, з різким, неприємним запахом, плавиться при -7, а кипить при 58 градусах.

Йод I2 — блискучі темно-фіолетові кристали, з різким запахом, не розчинний у воді, але добре розчинний в етиловому спирті, плавитися при 113,5 і кипить при 184,9 градусах.

Астат At2 — тверда речовина, радіоактивний, темно-синій з металевим блиском, плавиться при 244 і кипить при 309 градусах.

Хімічні

Галогени у вільному вигляді феноменально реакційноздатні. Вони реагують майже з усіма простими речовинами. Реакції галогенів з металами протікають бурхливо з викидом великої кількості теплоти.

Натрій згорає в хлорі з яскравим спалахом, залишаючи на поверхні білі пластівці хлориду натрію:

2na + Cl₂ = 2NaCl + Q

Таким чином реагують з металами бром і йод. Здатність галогенів приєднувати електрони, тобто відновлюватися, характеризує їх як сильні окислювачі.

Фтор-найсильніший окислювач, кисень займає друге місце після нього.  Вчений А. є. Ферсман охарактеризував його «всес’едающім». Він вступає в реакцію з усіма металами, навіть із золотом і платиною.

Реакції з неметалами: іншими галогенами, воднем, сіркою, фосфором, вуглецем протікають при звичайній температурі з вибухом або виникненням полум’я.  З благородними газами реагує при нагріванні:

1) H2 + F₂ = 2HF + Q

2) S + 3F₂ = 2SF6 + Q

У потоці фтору згорає скло і пари води, при цьому виділяється кисень:

1) SiO2 + 2f₂ = 2sif4 + O2 + Q

2) H2O+ 2F₂ = 4HF + O2 + Q

Чи не взаємодіє фтор тільки з киснем, азотом і алмазом – аллотропной різновидом вуглецю.

Хлор-ненабагато відрізняється своєю реакційною здатністю від фтору, реагує з тими ж речовинами, з киснем, азотом і інертними газами не взаємодіють.

Активність брому і йоду нижче, ніж хлору, але все одно досить висока, причому знижується від брому до йоду. Окислювальна здатність галогенів зменшується від F₂ до At2.

Отримання

Фтор F2 отримують методом електролізу. Вперше його отримали в 1886 році, шляхом розкладання електрострумом суміші рідкого фтористого водню і фториду калію. Електроліз проводять в нікелевому резервуарі, який служить катодом, а вугілля – анодом. Щоб уникнути вибуху, катод і анод розділені мембраною, щоб запобігти змішання продуктів електролізу – водню і фтору. Цей метод використовується навіть зараз.

Хлор отримують шляхом окислення соляної кислоти діоксидом марганцю. У Швеції в 1774 році К. В. Шеєле отримав хлор здійсненням наступної реакції:

MnO2 + HCl = MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Хлор Cl2 в світових масштабах отримують електролізом водного розчину хлориду натрію (кухонної солі) або хлориду калію.

Бром Br2 відкритий в 1825-1826 році відразу двома хіміками (К.я. Левіх і А. Ж. Балар). Бром і йод отримують впливом різних окислювачів на галогеноводороди HBr і HI.

Йод I2 адсорбують з розбавлених розчинів активованим вугіллям з наступним витяганням їдким лугом або відновником, а потім виділенням кристалічного йоду.

Застосування

Фтор використовують для виробництва:

• хімічно стійких пластичних мас;
• високотемпературних мастильних матеріалів;
• хладонів, фреонів для холодильних установок.

Хлор необхідний для отримання:

• хлористого водню HCl;
• білильного вапна( хлорки), гіпохлоритів для знезараження питних і стічних вод;
• для біління тканин і целюлози, з якої роблять папір;
• дихлоретану і тетрахлорметану, що використовуються для екстракції жирів і знежирення металів;
• у синтезуванні пластмас, каучуків, шкірозамінників та інших синтетичних матеріалів;
• хімікатів для знищення шкідників сільськогосподарських культур.

Бром використовують у виробництві барвників, в лікарських препаратах, для виготовлення фотоматеріалів.

Йод йде на приготування 10% спиртового розчину, використовуваного як кровоспинний і антисептичний засіб, а також в інших препаратах фармакології.

Шкода

Галогени, це токсичні речовини, викликають задуху і хімічний опік слизових тканин дихальних шляхів. При попаданні в організм викликають сильні отруєння, що супроводжуються нудотою, слабкістю, судомами, здатні накопичуватися в організмі, що призводить до виникнення онкології.

Вперше хлор був застосований німцями, як бойова отруйна речовина, у війні 1914 року.

Хладони, хлорфторуглеводороди, потрапляючи в атмосферу розкладаються під впливом променів сонця, з утворенням речовин, що руйнують озоновий шар.

Користь

1. Хлор є важливим елементом у позаклітинній рідині, він необхідний у вигляді соляної кислоти в шлунку для травлення.
2. Йод потрібен для синтезу гормонів щитовидної залози, його дефіцит небезпечний для організму також, як і його надлишок.
3. Бром необхідний в малих дозах для нормального функціонування живого організму, його містять лікарські препарати.
4. Фтор входить до складу замінників крові.