Tu čitateľ nájde informácie o halogénoch, chemických prvkoch periodickej tabuľky D. I. Mendelejeva. Obsah článku Vám umožní zoznámiť sa s ich chemickými a fyzikálnymi vlastnosťami, umiestnením v prírode, spôsobmi aplikácie a pod.
Všeobecné informácie
Halogény sú všetky prvky chemickej tabuľky D. I. Mendelejeva, ktoré sú v sedemnástej skupine. Podľa prísnejšej klasifikačnej metódy sú to všetky prvky siedmej skupiny, hlavnej podskupiny.
Halogény sú prvky schopné reagovať s takmer všetkými látkami jednoduchého typu, s výnimkou určitého množstva nekovov. Všetky sú oxidačné činidlá energie, preto sú v prírodných podmienkach spravidla v zmiešanej forme s inými látkami. Ukazovateľ chemickej aktivity halogénov klesá so zvyšovaním ich poradového číslovania.
Nasledovné prvky sa považujú za halogény: fluór, chlór, bróm, jód, astatín a umelo vytvorený tennessín.
Ako už bolo spomenuté, všetky halogény sú oxidačné činidlá s výraznými vlastnosťami a okrem toho sú všetky nekovy. Vonkajšia energetická hladina má sedem elektrónov. Interakcia s kovmi vedie k tvorbe iónových väzieb a solí. Takmer všetky halogény, s výnimkou fluóru, môžu pôsobiť ako redukčné činidlo, dosahujúc najvyšší oxidačný stav +7, ale to si vyžaduje, aby interagovali s prvkami, ktoré majú vysoký stupeň elektronegativity.
Vlastnosti etymológie
V roku 1841 švédsky chemik J. Berzelius navrhol zaviesť termín halogény, pričom ich odvolával na vtedy známe F, Br, I. Avšak pred zavedením tohto termínu vo vzťahu k celej skupine takýchto prvkov, v roku 1811, nemecký vedec I. Schweigger nazval chlór rovnakým slovom, samotný výraz bol preložený z gréčtiny ako „soľ“.
Štruktúra atómu a oxidačné stavy
Elektrónová konfigurácia vonkajšieho atómového obalu halogénov je nasledovná: astatín - 6s26p5, jód - 5s 25p5, bróm 4s24p5, chlór – 3s 23p5, fluór 2s22p5.
Halogény sú prvky, ktoré majú sedem elektrónov na elektrónovom obale vonkajšieho typu, čo im umožňuje „ľahko“pripojiť elektrón, ktorý nestačí na dokončenie obalu. Typicky sa oxidačný stav javí ako -1. Cl, Br, I a At, ktoré reagujú s prvkami s vyšším stupňom, začínajú vykazovať kladný oxidačný stav: +1, +3, +5, +7. Fluór má konštantný oxidačný stav -1.
Distribúcia
Vzhľadom na toVysoko reaktívne halogény sa zvyčajne nachádzajú ako zlúčeniny. Úroveň distribúcie v zemskej kôre klesá v súlade so zvyšovaním atómového polomeru z F na I. Astatín v zemskej kôre sa meria v gramoch a tennessín je umelo vytvorený.
Halogény sa prirodzene vyskytujú najčastejšie v halogenidových zlúčeninách a jód môže mať aj formu jodičnanu draselného alebo sodného. Vďaka svojej rozpustnosti vo vode sú prítomné v oceánskych vodách a prirodzene sa vyskytujúcich soľankách. F je slabo rozpustný zástupca halogénov a najčastejšie sa nachádza v sedimentárnych horninách a jeho hlavným zdrojom je fluorid vápenatý.
Fyzikálne kvalitatívne charakteristiky
Halogény sa môžu navzájom veľmi líšiť a majú nasledujúce fyzikálne vlastnosti:
- Fluór (F2) je svetložltý plyn so štipľavým a dráždivým zápachom a za normálnych teplotných podmienok sa nestláča. Bod topenia je -220 °C a bod varu je -188 °C.
- Chlór (Cl2) je plyn, ktorý sa pri normálnej teplote nestláča ani pod tlakom, má dusivý, štipľavý zápach a zeleno-žltú farbu. Začína sa topiť pri -101 °С a vrieť pri -34 °С.
- Bróm (Br2) je prchavá a ťažká kvapalina s hnedou farbou a ostrým páchnucim zápachom. Topí sa pri -7°C a vrie pri 58°C.
- Jód (I2) – Táto pevná látka má tmavosivú farbu a má kovový lesk, vôňa je dosť ostrá. Proces tavenia začína odosahuje 113,5 °С a vrie pri 184,885 °С.
- Vzácny halogén je astatín (At2), ktorý je tuhá látka a má čierno-modrú farbu s kovovým leskom. Teplota topenia zodpovedá 244 °C a var začína po dosiahnutí 309 °C.
Chemická povaha halogénov
Halogény sú prvky s veľmi vysokou oxidačnou aktivitou, ktorá v smere od F k At slabne. Fluór, ktorý je najaktívnejším predstaviteľom halogénov, môže reagovať so všetkými typmi kovov, nevynímajúc žiadne známe. Väčšina zástupcov kovov, ktorí sa dostanú do atmosféry fluóru, podlieha samovznieteniu, pričom uvoľňuje teplo vo veľkých množstvách.
Bez vystavenia fluóru teplu môže reagovať s veľkým množstvom nekovov, ako je H2, C, P, S, Si. Typ reakcií je v tomto prípade exotermický a môže byť sprevádzaný výbuchom. Pri zahrievaní F núti zvyšné halogény oxidovať a pri vystavení žiareniu je tento prvok schopný úplne reagovať s ťažkými plynmi inertnej povahy.
Pri interakcii s látkami komplexného typu spôsobuje fluór vysokoenergetické reakcie, napríklad oxidáciou vody môže spôsobiť výbuch.
Chlór môže byť tiež reaktívny, najmä vo voľnom stave. Jeho aktivita je nižšia ako aktivita fluóru, ale je schopný reagovať s takmer všetkými jednoduchými látkami, ale dusík, kyslík a vzácne plyny s ním nereagujú. Pri interakcii s vodíkom pri zahriatí alebo pri dobrom svetle vytvára chlór prudkú reakciu sprevádzanú výbuchom.
Okrem adičných a substitučných reakcií môže Cl reagovať s veľkým počtom látok komplexného typu. Schopný vytesniť Br a I v dôsledku zahrievania z nimi vytvorených zlúčenín s kovom alebo vodíkom a môže tiež reagovať s alkalickými látkami.
Bróm je chemicky menej aktívny ako chlór alebo fluór, ale stále sa prejavuje veľmi jasne. Je to spôsobené tým, že bróm Br sa najčastejšie používa ako kvapalina, pretože v tomto stave je počiatočný stupeň koncentrácie za iných rovnakých podmienok vyšší ako u Cl. Široko používaný v chémii, najmä organickej. Môže sa rozpustiť v H2O a čiastočne s ním reagovať.
Halogénový prvok jód tvorí jednoduchú látku I2 a je schopný reagovať s H2O, rozpúšťa sa v roztokoch jodidu, pričom vznikajú komplexné anióny. I sa líši od väčšiny halogénov tým, že nereaguje s väčšinou zástupcov nekovov a pomaly reaguje s kovmi, pričom sa musí zahrievať. S vodíkom reaguje iba pri silnom zahrievaní a reakcia je endotermická.
Vzácny halogén astatín (At) je menej reaktívny ako jód, ale môže reagovať s kovmi. Disociácia produkuje anióny aj katióny.
Aplikácie
Halogénové zlúčeniny sú široko používané človekom v širokej škále oblastí. prírodný kryolit(Na3AlF6) sa používa na získanie Al. Bróm a jód často používajú ako jednoduché látky farmaceutické a chemické spoločnosti. Halogény sa často používajú pri výrobe častí strojov. Svetlomety sú jednou z týchto vecí. Je veľmi dôležité zvoliť správny materiál pre tento komponent auta, keďže svetlomety v noci osvetľujú cestu a sú spôsobom, ako odhaliť vás aj ostatných motoristov. Xenón je považovaný za jeden z najlepších kompozitných materiálov na vytváranie svetlometov. Halogén však nie je svojou kvalitou o nič horší ako tento inertný plyn.
Dobrým halogénom je fluór, prísada široko používaná v zubných pastách. Pomáha predchádzať vzniku zubného ochorenia - kazu.
Halogénový prvok ako chlór (Cl) nachádza uplatnenie pri výrobe HCl, často využívaný pri syntéze organických látok, ako sú plasty, guma, syntetické vlákna, farbivá a rozpúšťadlá atď. Rovnako ako zlúčeniny chlór sa používa ako bielidlo na bielizeň, bavlnu, papier a ako prostriedok proti baktériám v pitnej vode.
Pozor! Toxické
Pre svoju veľmi vysokú reaktivitu sa halogény právom nazývajú jedovaté. Schopnosť vstupovať do reakcií je najvýraznejšia u fluóru. Halogény majú výrazné dusivé vlastnosti a pri interakcii sú schopné poškodiť tkanivá.
Fluór v parách a aerosóloch sa považuje za jeden z najpotenciálnejšíchnebezpečné formy halogénov, ktoré sú škodlivé pre okolité živé bytosti. Je to spôsobené tým, že je slabo vnímaný čuchom a je cítiť až po dosiahnutí vysokej koncentrácie.
Zhrnutie
Ako vidíme, halogény sú veľmi dôležitou súčasťou Mendelejevovej periodickej tabuľky, majú mnoho vlastností, líšia sa fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami, atómovou štruktúrou, oxidačným stavom a schopnosťou reagovať s kovmi a nekovmi. V priemysle sa používajú rôznymi spôsobmi, od prísad do produktov osobnej starostlivosti až po syntézu organických chemikálií alebo bielidiel. Hoci xenón je jedným z najlepších spôsobov, ako udržiavať a vytvárať svetlo v automobilovom svetlomete, halogén je stále takmer taký dobrý ako xenón a je tiež široko používaný a má svoje výhody.
Teraz už viete, čo je halogén. Skenovanie s akýmikoľvek otázkami o týchto látkach už pre vás nie je prekážkou.
