Zde čtenář najde informace o halogenech, chemických prvcích periodické tabulky D. I. Mendělejeva. Obsah článku Vám umožní seznámit se s jejich chemickými a fyzikálními vlastnostmi, umístěním v přírodě, způsoby aplikace atd.
Obecné informace
Halogeny jsou všechny prvky chemické tabulky D. I. Mendělejeva, které jsou v sedmnácté skupině. Podle přísnější klasifikační metody jsou to všechny prvky sedmé skupiny, hlavní podskupiny.
Halogeny jsou prvky schopné reagovat téměř se všemi látkami jednoduchého typu, s výjimkou určitého množství nekovů. Všechny jsou energetickými oxidačními činidly, proto jsou v přírodních podmínkách zpravidla ve směsi s jinými látkami. Ukazatel chemické aktivity halogenů klesá s rostoucím jejich pořadovým číslováním.
Za halogeny jsou považovány následující prvky: fluor, chlor, brom, jód, astat a uměle vytvořený tennessin.
Jak již bylo zmíněno dříve, všechny halogeny jsou oxidační činidla s výraznými vlastnostmi a kromě toho jsou všechny nekovy. Vnější energetická hladina má sedm elektronů. Interakce s kovy vede k tvorbě iontových vazeb a solí. Téměř všechny halogeny, s výjimkou fluoru, mohou působit jako redukční činidlo a dosáhnout nejvyššího oxidačního stavu +7, ale to vyžaduje, aby interagovaly s prvky, které mají vysoký stupeň elektronegativity.
Vlastnosti etymologie
V roce 1841 navrhl švédský chemik J. Berzelius zavést termín halogeny, odkazoval na ně tehdy známé F, Br, I. Avšak před zavedením tohoto termínu ve vztahu k celé skupině takových prvků, v roce 1811, německý vědec I. Schweigger nazval chlor stejným slovem, samotný termín byl přeložen z řečtiny jako „sůl“.
Struktura atomu a oxidační stavy
Elektronová konfigurace vnějšího atomového obalu halogenů je následující: astat - 6s26p5, jód - 5s 25p5, brom 4s24p5, chlór – 3s 23p5, fluor 2s22p5.
Halogeny jsou prvky, které mají sedm elektronů na elektronovém obalu vnějšího typu, což jim umožňuje „snadno“připojit elektron, který nestačí k dokončení obalu. Typicky se oxidační stav jeví jako -1. Cl, Br, I a At, reagující s prvky s vyšším stupněm, začínají vykazovat kladný oxidační stav: +1, +3, +5, +7. Fluor má konstantní oxidační stav -1.
Distribuce
Vzhledem k tomuVysoce reaktivní halogeny se obvykle vyskytují jako sloučeniny. Úroveň distribuce v zemské kůře klesá v souladu se zvýšením atomového poloměru z F na I. Astatin v zemské kůře se měří v gramech a tennessin je uměle vytvořen.
Halogeny se přirozeně vyskytují nejčastěji v halogenidových sloučeninách a jód může mít také formu jodičnanu draselného nebo sodného. Vzhledem k jejich rozpustnosti ve vodě jsou přítomny v oceánských vodách a přirozeně se vyskytujících slaných vodách. F je špatně rozpustný zástupce halogenů a nejčastěji se vyskytuje v sedimentárních horninách a jeho hlavním zdrojem je fluorid vápenatý.
Fyzikální kvalitativní charakteristiky
Halogeny se mohou navzájem velmi lišit a mají následující fyzikální vlastnosti:
- Fluor (F2) je světle žlutý plyn se štiplavým a dráždivým zápachem a za normálních teplotních podmínek se nestlačuje. Bod tání je -220 °C a bod varu je -188 °C.
- Chlór (Cl2) je plyn, který se za normální teploty nestlačuje ani pod tlakem, má dusivý, štiplavý zápach a zelenožlutou barvu. Začíná tát při -101 °С a vařit při -34 °С.
- Brom (Br2) je těkavá a těžká kapalina s hnědou barvou a ostrým páchnoucím zápachem. Taje při -7°C a vaří při 58°C.
- Jód (I2) – Tato pevná látka má tmavě šedou barvu a má kovový lesk, vůně je poměrně ostrá. Proces tavení začíná vdosahující 113,5 °С a vroucí při 184,885 °С.
- Vzácným halogenem je astat (At2), který je pevný a má černomodrou barvu s kovovým leskem. Bod tání odpovídá 244 °C a var začíná po dosažení 309 °C.
Chemická povaha halogenů
Halogeny jsou prvky s velmi vysokou oxidační aktivitou, která slábne ve směru od F k At. Fluor, který je nejaktivnějším zástupcem halogenů, může reagovat se všemi typy kovů, nevyjímaje žádné známé. Většina zástupců kovů, kteří se dostanou do atmosféry fluoru, podléhá samovznícení, přičemž uvolňuje teplo ve velkém množství.
Aniž by byl fluor vystaven teplu, může reagovat s velkým množstvím nekovů, jako je H2, C, P, S, Si. Typ reakcí je v tomto případě exotermický a může být doprovázen výbuchem. Při zahřátí nutí F oxidovat zbývající halogeny a při vystavení záření je tento prvek schopen zcela reagovat s těžkými plyny inertní povahy.
Při interakci s látkami komplexního typu způsobuje fluor vysokoenergetické reakce, například oxidací vody může způsobit výbuch.
Chlór může být také reaktivní, zejména ve volném stavu. Jeho aktivita je nižší než u fluoru, ale je schopen reagovat s téměř všemi jednoduchými látkami, ale dusík, kyslík a vzácné plyny s ním nereagují. Při interakci s vodíkem při zahřátí nebo při dobrém světle vytváří chlor prudkou reakci doprovázenou explozí.
Kromě adičních a substitučních reakcí může Cl reagovat s velkým množstvím látek komplexního typu. Schopný vytěsnit Br a I v důsledku zahřívání z jimi vytvořených sloučenin s kovem nebo vodíkem a může také reagovat s alkalickými látkami.
Bróm je chemicky méně aktivní než chlor nebo fluor, ale přesto se projevuje velmi jasně. To je způsobeno tím, že brom Br se nejčastěji používá jako kapalina, protože v tomto stavu je počáteční stupeň koncentrace za jiných stejných podmínek vyšší než u Cl. Široce se používá v chemii, zejména organické. Může se rozpustit v H2O a částečně s ním reagovat.
Halogenový prvek jód tvoří jednoduchou látku I2 a je schopen reagovat s H2O, rozpouští se v roztocích jodidů, při tvorbě komplexních aniontů. Od většiny halogenů se I liší tím, že s většinou zástupců nekovů nereaguje a s kovy reaguje pomalu, přičemž se musí zahřívat. S vodíkem reaguje pouze při silném zahřátí a reakce je endotermická.
Vzácný halogen astat (At) je méně reaktivní než jód, ale může reagovat s kovy. Disociace produkuje jak anionty, tak kationty.
Aplikace
Halogenové sloučeniny jsou široce používány člověkem v celé řadě oblastí. přírodní kryolit(Na3AlF6) se používá k získání Al. Brom a jód jsou často používány jako jednoduché látky farmaceutickými a chemickými společnostmi. Halogeny se často používají při výrobě součástí strojů. Jednou z těch věcí jsou světlomety. Je velmi důležité vybrat správný materiál pro tuto součást vozu, protože světlomety v noci osvětlují vozovku a jsou způsobem, jak odhalit vás i ostatní motoristy. Xenon je považován za jeden z nejlepších kompozitních materiálů pro vytváření světlometů. Halogen však není kvalitou o moc horší než tento inertní plyn.
Dobrým halogenem je fluor, přísada široce používaná v zubních pastách. Pomáhá předcházet vzniku zubního onemocnění - kazu.
Halogenový prvek, jako je chlor (Cl), nachází uplatnění při výrobě HCl, často používaného při syntéze organických látek, jako jsou plasty, pryž, syntetická vlákna, barviva a rozpouštědla atd. Stejně jako sloučeniny chlór se používá jako bělidlo pro prádlo, bavlnu, papír a jako prostředek proti bakteriím v pitné vodě.
Pozor! Toxický
Vzhledem k jejich velmi vysoké reaktivitě jsou halogeny právem nazývány jedovatými. Schopnost vstupovat do reakcí je nejvýraznější u fluoru. Halogeny mají výrazné dusivé vlastnosti a při interakci jsou schopné poškodit tkáně.
Fluor ve výparech a aerosolech je považován za jeden z nejpotenciálnějšíchnebezpečné formy halogenů, které jsou škodlivé pro okolní živé bytosti. To je způsobeno tím, že je špatně vnímáno čichem a je cítit až po dosažení vysoké koncentrace.
Shrnutí
Jak vidíme, halogeny jsou velmi důležitou součástí Mendělejevovy periodické tabulky, mají mnoho vlastností, liší se fyzikálními a chemickými vlastnostmi, atomovou strukturou, oxidačním stavem a schopností reagovat s kovy i nekovy. V průmyslu se používají různými způsoby, od aditiv ve výrobcích osobní péče až po syntézu organických chemikálií nebo bělidel. Ačkoli xenon je jedním z nejlepších způsobů, jak udržovat a vytvářet světlo ve světlometu automobilu, halogen je stále téměř stejně dobrý jako xenon a je také široce používán a má své výhody.
Nyní víte, co je halogen. Skenované slovo s jakýmikoli otázkami o těchto látkách už pro vás není překážkou.
