Мезгилдик системадагы галогендер асыл газдардын сол жагында жайгашкан. Бул беш уулуу металл эмес элементтер мезгилдик таблицада 7-топко кирет. Аларга фтор, хлор, бром, йод жана астатин кирет. астатин радиоактивдүү жана кыска гана изотоптору бар болсо да, ал йод сыяктуу өзүн алып жүрөт жана көп учурда галоген катары классификацияланат. Галоген элементтеринде жети валенттүү электрон бар болгондуктан, толук октетти түзүү үчүн аларга бир гана кошумча электрон керек. Бул өзгөчөлүк аларды металл эместердин башка топторуна караганда көбүрөөк реактивдүү кылат.
Жалпы мүнөздөмөлөр
Галогендер эки атомдуу молекулаларды түзөт (X2 тиби, мында X галоген атомун билдирет) - галогендердин эркин элементтер түрүндөгү туруктуу формасы. Бул эки атомдуу молекулалардын байланыштары полярдуу эмес, коваленттүү жана жалгыз. Галогендердин химиялык касиеттери аларды көпчүлүк элементтер менен оңой айкалыштырууга мүмкүндүк берет, ошондуктан алар табиятта эч качан бирикпей пайда болбойт. Фтор эң активдүү галоген, ал эми астатин эң аз.
Бардык галогендер окшош I группа туздарын түзөткасиеттери. Бул кошулмаларда галогендер -1 заряды бар галогендик аниондор түрүндө болот (мисалы, Cl-, Br-). Аяктоочу -id галогенид аниондорунун бар экендигин көрсөтөт; мис. Cl- "хлорид" деп аталат.
Мындан тышкары, галогендердин химиялык касиеттери аларга кычкылдандыргыч катары – металлдарды кычкылдандырууга мүмкүндүк берет. Галогендер катышкан химиялык реакциялардын көбү суудагы эритмедеги редокс реакциялары. Галогендер органикалык бирикмелерде көмүртек же азот менен жалгыз байланыш түзүшөт, анда алардын кычкылдануу даражасы (СО) -1. Органикалык кошулмаларда галоген атому коваленттик байланыштагы суутек атому менен алмаштырылганда, жалпы мааниде гало- префиксин же спецификалык галогендер үчүн фтор-, хлор-, бром-, йод- префикстерин колдонсо болот. Галоген элементтерин кайчылаш байланыштырып, полярдык коваленттик жалгыз байланыштары бар эки атомдуу молекулаларды түзүүгө болот.
Хлор (Cl2) 1774-жылы ачылган биринчи галоген, андан кийин йод (I2), бром (Br) 2), фтор (F2) жана астатин (At, акыркы жолу 1940-жылы ачылган). "Галоген" аталышы гректердин hal- ("туз") жана -gen ("түзүү") тамырларынан келип чыккан. Бул сөздөр биригип "туз түзүүчү" дегенди билдирет, галогендер металлдар менен реакцияга кирип, туздарды түзөрүн баса белгилейт. Галит - натрий хлоридинен (NaCl) турган табигый минерал, таш тузунун аты. Акырында галогендер күнүмдүк турмушта колдонулат – фторид тиш пастасында кездешет, хлор ичүүчү сууну дезинфекциялайт, ал эми йод гормондордун пайда болушуна өбөлгө түзөт.калкан бези.
Химиялык элементтер
Фтор – атомдук номери 9 болгон элемент, F символу менен белгиленет. Элементтик фтор биринчи жолу 1886-жылы фтор кислотасынан бөлүп алуу жолу менен ачылган. Эркин абалында фтор эки атомдуу молекула (F2) катары бар жана жер кыртышындагы эң көп галоген. Фтор - мезгилдик таблицадагы эң электр терс элемент. бөлмө температурасында, ал ачык сары газ болуп саналат. Фтор да салыштырмалуу кичинекей атомдук радиуска ээ. Анын кычкылдануу даражасы нөлгө барабар болгон элементардык эки атомдук абалын эске албаганда, анын СОсу -1. Фтор абдан реактивдүү жана гелийден (He), неондон (Ne) жана аргондон (Ar) башка бардык элементтер менен түздөн-түз өз ара аракеттенет. H2O эритмесинде фторид кислотасы (HF) алсыз кислота болуп саналат. Фтор күчтүү электр терс болсо да, анын электр терс касиети кычкылдыгын аныктабайт; HF алсыз кислота болуп саналат, анткени фтор иону негиздүү (pH> 7). Мындан тышкары, фтор абдан күчтүү кычкылдандыргычтарды чыгарат. Мисалы, фтор инерттүү газ ксенону менен реакцияга кирип, күчтүү кычкылдандыруучу агент ксенон дифторидди (XeF2) түзө алат. Фтордун көп колдонулушу бар.
Хлор атомдук номери 17 жана химиялык белгиси Cl болгон элемент. 1774-жылы туз кислотасынан бөлүп алуу жолу менен ачылган. Өзүнүн элементардык абалында эки атомдуу Cl2 молекуласын түзөт. Хлордо бир нече CO бар: -1, +1, 3, 5 жана7. Бөлмө температурасында бул ачык жашыл газ. Эки хлор атомунун ортосунда пайда болгон байланыш начар болгондуктан, Cl2 молекуласы кошулмаларга кирүү жөндөмүнө ээ. Хлор металлдар менен реакцияга кирип, хлориддер деп аталган туздарды пайда кылат. Хлор иондору деңиз суусунда эң кеңири таралган иондор. Хлордун эки изотопу бар: 35Cl жана 37Cl. Натрий хлориди бардык хлориддердин эң кеңири таралганы.
Бром - атомдук номери 35 жана Br белгиси бар химиялык элемент. Ал биринчи жолу 1826-жылы ачылган. Бром өзүнүн элементардык түрүндө эки атомдуу молекула Br2. бөлмө температурасында, ал кызыл-күрөң суюктук болуп саналат. Анын СОсу -1, +1, 3, 4 жана 5. Бром йоддон активдүү, бирок хлордон азыраак. Мындан тышкары, бромдун эки изотопу бар: 79Br жана 81Br. Бром деңиз суусунда эриген бромид туздары түрүндө пайда болот. Акыркы жылдарда дүйнөдө бромдун өндүрүшү анын жеткиликтүүлүгүнөн жана узак мөөнөттүү иштөөсүнөн улам бир кыйла өстү. Башка галогендер сыяктуу эле бром кычкылдандыргыч агент жана өтө уулуу.
Йод атомдук номери 53 жана I символу бар химиялык элемент. Йоддун кычкылдануу даражалары бар: -1, +1, +5 жана +7. Эки атомдуу молекула катары бар, I2. Бөлмө температурасында ал кызгылт көк болот. Йоддун бир туруктуу изотопу бар, 127I. Биринчи жолу 1811-жылы ачылганбалыр жана күкүрт кислотасы менен. Учурда йод иондорун деңиз суусунан бөлүп алууга болот. Йод сууда анча эрибесе да, анын эригин өзүнчө йодиддерди колдонуу менен жогорулатууга болот. Йод организмде маанилүү роль ойнойт, калкан безинин гормондорун иштеп чыгууга катышат.
Астатин - атомдук номери 85 жана At символу болгон радиоактивдүү элемент. Анын мүмкүн болгон кычкылдануу даражалары -1, +1, 3, 5 жана 7. Эки атомдуу молекула эмес, жалгыз галоген. Кадимки шарттарда бул кара металлдык катуу зат. Астатин - өтө сейрек кездешүүчү элемент, ошондуктан ал жөнүндө азыраак белгилүү. Мындан тышкары, астатиндин жарым ажыроо мезгили өтө кыска, бир нече сааттан ашык эмес. 1940-жылы синтездин натыйжасында алынган. Бул астатин йод окшош деп эсептелет. Металлдык касиеттери бар.
Төмөнкү таблица галоген атомдорунун түзүлүшүн, электрондордун сырткы катмарынын түзүлүшүн көрсөтөт.
| Галоген | Электрондук конфигурация |
| Фтор | 1s2 2s2 2p5 |
| Хлор | 3s2 3p5 |
| Бром | 3d10 4s2 4p5 |
| Йод | 4d10 5s2 5p5 |
| Астатин | 4f14 5d106с2 6p5 |
Электрондордун сырткы катмарынын окшош түзүлүшү галогендердин физикалык жана химиялык касиеттери окшош экендигин аныктайт. Бирок, бул элементтерди салыштырганда айырмачылыктар да байкалат.
Галоген тобундагы мезгилдик касиеттер
Жөнөкөй заттардын галогендердин физикалык касиеттери элементтердин саны көбөйгөн сайын өзгөрөт. Жакшыраак түшүнүү жана түшүнүктүү болушу үчүн биз сизге бир нече таблицаларды сунуштайбыз.
Топтун эрүү жана кайноо чекиттери молекуланын көлөмү чоңойгон сайын көбөйөт (F <Cl
Таблица 1. Галогендер. Физикалык касиеттери: эрүү жана кайноо чекиттери
| Галоген | Эрүү T (˚C) | Кайноо температурасы (˚C) |
| Фтор | -220 | -188 |
| Хлор | -101 | -35 |
| Бром | -7.2 | 58.8 |
| Йод | 114 | 184 |
| Астатин | 302 | 337 |
Атомдук радиус көбөйөт
Ядронун өлчөмү чоңоёт (F < Cl < Br < I < At), протондор менен нейтрондордун саны көбөйгөн сайын. Мындан тышкары, ар бир мезгил менен көбүрөөк энергия деңгээли кошулат. Бул чоңураак орбиталга алып келет, демек атомдун радиусу көбөйөт.
2-таблица. Галогендер. Физикалык касиеттери: атомдук радиус
| Галоген | Коваленттик радиус (саат) | Иондук (X-) радиусу (саат) |
| Фтор | 71 | 133 |
| Хлор | 99 | 181 |
| Бром | 114 | 196 |
| Йод | 133 | 220 |
| Астатин | 150 |
Иондошуу энергиясы азаят
Эгер тышкы валенттүү электрондор ядронун жанында болбосо, анда аларды андан чыгаруу үчүн көп энергия талап кылынбайт. Ошентип, сырткы электронду түртүп чыгаруу үчүн талап кылынган энергия элементтер тобунун түбүндө анчалык жогору эмес, анткени энергия деңгээли көбүрөөк. Мындан тышкары, жогорку иондошуу энергиясы элементтин металл эмес сапаттарды көрсөтүүсүнө себеп болот. Йод жана астатин дисплей металлдык касиеттерин көрсөтөт, анткени иондошуу энергиясы азаят (< I < Br < Cl < F).
Таблица 3. Галогендер. Физикалык касиеттери: иондошуу энергиясы
| Галоген | Иондошуу энергиясы (кДж/моль) |
| фтор | 1681 |
| хлор | 1251 |
| бром | 1140 |
| йод | 1008 |
| астатин | 890±40 |
Электрондуктуулук азаят
Атомдогу валенттүү электрондордун саны бара-бара төмөн деңгээлдеги энергия деңгээлинин жогорулашы менен көбөйөт. Электрондор ядродон акырындап алыстайт; Ошентип, ядро менен электрондор бири-бирине тартылбайт. Калканчынын жогорулашы байкалат. Демек, электрдиктуулук мезгилдин өсүшү менен азаят (< I < Br < Cl < F).
Таблица 4. Галогендер. Физикалык касиеттери: электр энергиясы
| Галоген | Электрондуктуулук |
| фтор | 4.0 |
| хлор | 3.0 |
| бром | 2.8 |
| йод | 2.5 |
| астатин | 2.2 |
Электрондун жакындыгы төмөндөйт
Атомдун көлөмү мезгилдин өтүшү менен чоңойгон сайын, электрондорго жакындыгы төмөндөйт (B < I < Br < F < Cl). Фтор өзгөчө болуп саналат, анын жакындыгы хлордукунан аз. Муну хлорго салыштырмалуу фтордун кичине өлчөмү менен түшүндүрүүгө болот.
5-таблица. Галогендердин электрондорго жакындыгы
| Галоген | Электрондук жакындыгы (кДж/моль) |
| фтор | -328.0 |
| хлор | -349.0 |
| бром | -324.6 |
| йод | -295.2 |
| астатин | -270.1 |
Элементтердин реактивдүүлүгү төмөндөйт
Галогендердин реактивдүүлүгү мезгилдин өсүшү менен төмөндөйт (<I
Органикалык эмес химия. Суутек + галогендер
Галоген башка, азыраак электр терс элемент менен реакцияга кирип, бинардык кошулманы пайда кылганда галогенид пайда болот. Суутек галогендер менен реакцияга кирип, HX галогениддерин пайда кылат:
- водород фториди HF;
- сутек хлориди HCl;
- бромиди суутек HBr;
- гидройод HI.
Галоген суутек сууда оңой эрип, галогендик (фториттүү, туздуу, бромдуу, гидроиоддук) кислоталарды пайда кылат. Бул кислоталардын касиеттери төмөндө келтирилген.
Кислоталар төмөнкү реакциянын натыйжасында пайда болот: HX (ак) + H2O (l) → Х- (ак) + H 3O+ (ак).
ВГдан башка бардык галоген суутек күчтүү кислоталарды түзөт.
Гал гидрохлоридинин кычкылдуулугу жогорулайт: HF <HCl <HBr <HI.
Гидрофтор кислотасы айнек менен кээ бир органикалык эмес фториддерди узак убакытка оюп түшүрө алат.
HF эң алсыз гидрогал кислотасы экени түшүнүксүз сезилиши мүмкүн, анткени фтор эң жогоруэлектрдиктуулук. Бирок, H-F байланышы абдан күчтүү, натыйжада абдан алсыз кислота пайда болот. Күчтүү байланыш кыска байланыш узундугу жана жогорку диссоциациялоо энергиясы менен аныкталат. Бардык галоген суутектердин ичинен HF эң кыска байланыш узундугуна жана эң чоң байланыш диссоциациялоо энергиясына ээ.
Галоген оксокислоталары
Галоген оксокислоталары суутек, кычкылтек жана галоген атомдору бар кислоталар. Алардын кычкылдуулугун структуралык анализдин жардамы менен аныктоого болот. Галоген оксокислоталары төмөндө келтирилген:
- Гипохлор кислотасы HOCl.
- Хлор кислотасы HClO2.
- Хлор кислотасы HClO3.
- Хлор кислотасы HClO4.
- Гипохлор кислотасы HOBr.
- бромом кислотасы HBrO3.
- Бромой кислотасы HBrO4.
- Гийод кислотасы HOI.
- Йод кислотасы HIO3.
- Метайод кислотасы HIO4, H5IO6.
Бул кислоталардын ар биринде протон кычкылтек атому менен байланышкан, ошондуктан протон байланыштарынын узундугун салыштыруу бул жерде пайдасыз. Бул жерде электронегативдүүлүк басымдуу роль ойнойт. Кислотанын активдүүлүгү борбордук атом менен байланышкан кычкылтек атомдорунун санына жараша көбөйөт.
Көрүнүшү жана абалы
Галогендердин негизги физикалык касиеттерин төмөнкү таблицада жалпылоого болот.
| Заттын абалы (бөлмө температурасында) | Галоген | Көрүнүш |
| катуу | йод | кызыл |
| астатин | кара | |
| суюк | бром | кызыл-күрөң |
| газдуу | фтор | кубарым |
| хлор | ак жашыл |
Сырткы көрүнүшү боюнча түшүндүрмө
Галогендердин түсү электрондордун дүүлүгүүсүн пайда кылган көрүнгөн жарыкты молекулалар сиңирүүнүн натыйжасы. Фтор кызгылт көк нурду сиңирет, ошондуктан ачык сары болуп көрүнөт. Ал эми йод сары жарыкты сиңирип, кызгылт көк түстө болуп көрүнөт (сары жана кызгылт көк түстөр бири-бирин толуктап турат). Галогендердин түсү мезгил көбөйгөн сайын карарып калат.
Жабык идиштерде суюк бром жана катуу йод буулары менен тең салмактуу абалда, аларды түстүү газ түрүндө байкоого болот.
Астатиндин түсү белгисиз болсо да, байкалган үлгүгө ылайык, ал йоддон (б.а. кара) карараак болушу керек деп болжолдонууда.
Эми, эгер сизден: "Галогендердин физикалык касиеттерин мүнөздөп бериңиз" деп суралса, сизде айта турган нерсе болот.
Галогендердин кошулмалардагы кычкылдануу деңгээли
Кычкылдануу абалы көбүнчө "галоген валенттүүлүгүнүн" ордуна колдонулат. Эреже катары, кычкылдануу даражасы -1. Ал эми галоген кычкылтек же башка галоген менен байланышкан болсо, анда ал башка мамлекеттерди кабыл алат:CO кычкылтек -2 артыкчылыкка ээ. Эки түрдүү галоген атому бири-бирине туташкан учурда, көбүрөөк электр терс атом басымдуулук кылат жана CO -1 алат.
Мисалы, йод хлоридинде (ICl) хлордо CO -1, йод +1 болот. Хлор йоддон көбүрөөк электр терс, ошондуктан анын CO -1 болот.
Бром кислотасында (HBrO4) кычкылтек CO -8 (-2 x 4 атом=-8) бар. Суутектин жалпы кычкылдануу даражасы +1. Бул маанилерди кошуу CO -7 берет. Кошулуштун акыркы CO нөл болушу керек болгондуктан, бромдун CO үлүшү +7.
Эреженин үчүнчү өзгөчөлүгү галогендин элементардык формадагы кычкылдануу даражасы (X2), мында анын CO нөлгө барабар.
| Галоген | кошо кошулмалардагы |
| фтор | -1 |
| хлор | -1, +1, +3, +5, +7 |
| бром | -1, +1, +3, +4, +5 |
| йод | -1, +1, +5, +7 |
| астатин | -1, +1, +3, +5, +7 |
Эмне үчүн фтор SD дайыма -1?
Электрондуктуулук мезгил өткөн сайын жогорулайт. Демек, фтор бардык элементтердин эң жогорку электр терс касиетине ээ, мунун мезгилдик таблицадагы орду далил болот. Анын электрондук конфигурациясы 1s2 2s2 2p5. Эгерде фтор дагы бир электрон алса, эң четки р-орбитальдар толугу менен толуп, толук октетти түзөт. Анткени фтор баржогорку электр терс, ал оңой эле коңшу атомдон электрон алат. Фтор бул учурда инерттүү газга изоэлектрондук (сегиз валенттүү электрон менен), анын бардык тышкы орбиталдары толтурулган. Мындай абалда фтор алда канча туруктуу.
Галогендерди өндүрүү жана колдонуу
Табигатда галогендер анион абалында болот, ошондуктан бош галогендер электролиз аркылуу кычкылдануу жолу менен же кычкылдандыруучу заттардын жардамы менен алынат. Мисалы, хлор туз эритмесинин гидролизинен пайда болот. Галогендер жана алардын кошулмалары ар түрдүү.
- Фтор. Фтор жогорку реактивдүү болгонуна карабастан, ал көптөгөн өнөр жайларда колдонулат. Мисалы, бул политетрафторэтилен (Тефлон) жана башка фторполимерлердин негизги компоненти. Хлорфтор көмүртектери - мурда аэрозолдордо муздаткыч жана пропеллант катары колдонулган органикалык химиялык заттар. Аларды колдонуу айлана-чөйрөгө тийгизген таасиринен улам токтотулган. Алардын ордун гидрохлорфторкарбондор ээлеген. Фторид тиш пастасына (SnF2) жана ичүүчү сууга (NaF) кошулуп, тиштин кариесин алдын алуу үчүн колдонулат. Бул галоген өзөктүк энергетикада (UF6), антибиотик фторхинолонду, алюминийди (Na) өндүрүү үчүн колдонулган керамика (LiF) кээ бир түрлөрүн жасоодо колдонулган чоподон табылган. 3 AlF6), жогорку чыңалуудагы изоляция үчүн (SF6).
- Хлор ошондой эле ар кандай колдонууну тапты. Ал ичүүчү сууну жана бассейндерди дезинфекциялоо үчүн колдонулат. Натрий гипохлорити (NaClO)агартуучу заттардын негизги компоненти болуп саналат. Туз кислотасы өнөр жайда жана лабораторияларда кеңири колдонулат. Хлор зымдарды, түтүктөрдү жана электрониканы изоляциялоо үчүн колдонулган поливинилхлоридде (PVC) жана башка полимерлерде болот. Мындан тышкары, хлор фармацевтика тармагында пайдалуу экенин далилдеди. Курамында хлор бар дарылар инфекцияларды, аллергияларды жана кант диабетин дарылоодо колдонулат. Гидрохлориддин нейтралдуу түрү көптөгөн дарылардын курамына кирет. Хлор ошондой эле оорукананын жабдууларын стерилизациялоо жана дезинфекциялоо үчүн колдонулат. Айыл чарбасында хлор көптөгөн коммерциялык пестициддердин ингредиенти болуп саналат: ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтан) айыл чарба инсектициди катары колдонулган, бирок аны колдонуу токтотулган.
- Бром күйбөгөндүктөн, күйүүнү басуу үчүн колдонулат. Ал ошондой эле өсүмдүктөрдү сактоо жана бактерияларды басуу үчүн колдонулган пестицид болгон метил бромидде кездешет. Бирок озон катмарына тийгизген таасиринен улам бром метилди ашыкча колдонуу токтотулган. Бром бензин, фотопленка, өрт өчүргүчтөр, пневмония жана Альцгеймер оорусун дарылоо үчүн дары-дармектерди өндүрүүдө колдонулат.
- Йод калкан сымал бездин туура иштешинде маанилүү роль ойнойт. Организмге йод жетишсиз болсо, калкан бези чоңоёт. Богоктун алдын алуу үчүн бул галогенди ашкана тузуна кошуп коюшат. Йод антисептик катары да колдонулат. Йод үчүн колдонулган эритмелерде кездешетачык жарааттарды тазалоо, ошондой эле дезинфекциялоочу спрейлерде. Кошумчалай кетсек, күмүш йодид сүрөт тартууда абдан маанилүү.
- Астатин радиоактивдүү жана сейрек кездешүүчү жер галогени, ошондуктан ал азырынча эч жерде колдонула элек. Бирок, бул элемент йоддун калкан безинин гормондорун жөнгө салууга жардам берет деп ишенишет.
