हैलोजन यौगिकों के अनुप्रयोगों के भौतिक और रासायनिक गुण। हैलोजन और उनके यौगिक. हैलोजन यौगिक और मानव शरीर में उनकी भूमिका
हैलोजन- समूह VII तत्व - फ्लोरीन, क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन, एस्टैटिन (एस्टैटिन का रेडियोधर्मिता के कारण बहुत कम अध्ययन किया गया है)। हैलोजन विशिष्ट अधातुएँ हैं। दुर्लभ मामलों में केवल आयोडीन ही धातुओं के समान कुछ गुण प्रदर्शित करता है।
अउत्तेजित अवस्था में, हैलोजन परमाणुओं का एक सामान्य इलेक्ट्रॉनिक विन्यास होता है: ns2np5. इसका मतलब है कि हैलोजन में फ्लोरीन को छोड़कर 7 वैलेंस इलेक्ट्रॉन होते हैं।
हैलोजन के भौतिक गुण: F2 - रंगहीन, द्रवीकृत करने में कठिन गैस; सीएल2 एक पीली-हरी, आसानी से तरलीकृत होने वाली गैस है जिसमें तीखी दम घोंटने वाली गंध होती है; Br2 - लाल-भूरा तरल; I2 एक बैंगनी क्रिस्टलीय पदार्थ है।
हाइड्रोजन हैलाइडों के जलीय घोल अम्ल बनाते हैं। एचएफ - हाइड्रोजन फ्लोराइड (फ्लोराइड); एचसीएल - हाइड्रोक्लोरिक (नमक); НBr-हाइड्रोजन ब्रोमाइड; HI - हाइड्रोजन आयोडाइड। अम्लों की शक्ति ऊपर से नीचे की ओर घटती जाती है। हैलोजेनेटेड एसिड की श्रृंखला में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड सबसे कमजोर है, और हाइड्रोआयोडिक एसिड सबसे मजबूत है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि Hg की बंधन ऊर्जा ऊपर से कम हो जाती है। एनजी अणु की ताकत उसी दिशा में कम हो जाती है, जो आंतरिक दूरी में वृद्धि के साथ जुड़ी होती है। पानी में थोड़ा घुलनशील लवणों की घुलनशीलता भी कम हो जाती है:
बाएँ से दाएँ जाने पर हैलाइडों की घुलनशीलता कम हो जाती है। AgF पानी में अत्यधिक घुलनशील है। मुक्त अवस्था में सभी हैलोजन ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं. ऑक्सीकरण एजेंटों के रूप में उनकी ताकत फ्लोरीन से आयोडीन तक घट जाती है। क्रिस्टलीय, तरल और गैसीय अवस्था में, सभी हैलोजन व्यक्तिगत अणुओं के रूप में मौजूद होते हैं। परमाणु त्रिज्या उसी दिशा में बढ़ती है, जिससे गलनांक और क्वथनांक में वृद्धि होती है। फ्लोरीन आयोडीन की तुलना में बेहतर ढंग से परमाणुओं में विघटित होता है। हैलोजन उपसमूह में नीचे जाने पर इलेक्ट्रोड क्षमता कम हो जाती है। फ्लोरीन की इलेक्ट्रोड क्षमता सबसे अधिक होती है। फ्लोरीन सबसे प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है. कोई भी उच्चतर मुक्त हैलोजन निचले वाले को विस्थापित कर देगा, जो घोल में एक नकारात्मक एकल आवेशित आयन की स्थिति में है।
20. क्लोरीन. हाइड्रोजन क्लोराइड और हाइड्रोक्लोरिक एसिड
क्लोरीन (Cl) –आवधिक प्रणाली के मुख्य उपसमूह के समूह VII में, क्रम संख्या 17, परमाणु द्रव्यमान 35.453, तीसरी अवधि में खड़ा है; हैलोजन को संदर्भित करता है।
भौतिक गुण:तीखी गंध वाली पीली-हरी गैस। घनत्व 3.214 ग्राम/लीटर; गलनांक -101 डिग्री सेल्सियस; क्वथनांक -33.97 डिग्री सेल्सियस, सामान्य तापमान पर यह 0.6 एमपीए के दबाव में आसानी से द्रवित हो जाता है। पानी में घुलकर यह पीला क्लोरीनयुक्त पानी बनाता है। यह कार्बनिक सॉल्वैंट्स, विशेष रूप से हेक्सेन (C6H14), और कार्बन टेट्राक्लोराइड में अत्यधिक घुलनशील है।
क्लोरीन के रासायनिक गुण:इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन: 1s22s22p63s22p5. बाहरी स्तर पर 7 इलेक्ट्रॉन होते हैं। स्तर को पूरा करने के लिए, आपको 1 इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है, जिसे क्लोरीन स्वीकार करता है, और -1 की ऑक्सीकरण अवस्था प्रदर्शित करता है। क्लोरीन की +7 तक धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ भी होती हैं। निम्नलिखित क्लोरीन ऑक्साइड ज्ञात हैं: Cl2O, Clo2, Cl2O6 और Cl2O7। वे सभी अस्थिर हैं. क्लोरीन एक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है। यह धातुओं और अधातुओं के साथ सीधे प्रतिक्रिया करता है:
हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। सामान्य परिस्थितियों में, प्रतिक्रिया धीरे-धीरे आगे बढ़ती है, तेज ताप या रोशनी के साथ - एक विस्फोट के साथ, एक श्रृंखला तंत्र के अनुसार:
क्लोरीन क्षार विलयनों के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे लवण बनता है - हाइपोक्लोराइट और क्लोराइड:
जब क्लोरीन को क्षार घोल में प्रवाहित किया जाता है, तो क्लोराइड और हाइपोक्लोराइट घोल का मिश्रण बनता है:
क्लोरीन एक अपचायक एजेंट है: Cl2 + 3F2 = 2ClF3।
पानी के साथ परस्पर क्रिया:
क्लोरीन कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है।
रसीद: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2.
इलेक्ट्रोलिसिस: 2NaCl + 2H2O = Cl2 + H2 + 2NaOH.
प्रकृति में ढूँढना:निम्नलिखित खनिजों में निहित: हैलाइट (सेंधा नमक), सिल्वाइट, बिशोफ़ाइट; समुद्र के पानी में सोडियम, पोटेशियम, मैग्नीशियम और अन्य तत्वों के क्लोराइड होते हैं।
हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल. भौतिक गुण:रंगहीन गैस, हवा से भारी, हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाने के लिए पानी में अत्यधिक घुलनशील।
रसीद:प्रयोगशाला में:
उद्योग में: हाइड्रोजन को क्लोरीन की धारा में जलाया जाता है। इसके बाद, हाइड्रोक्लोरिक एसिड बनाने के लिए हाइड्रोजन क्लोराइड को पानी में घोला जाता है (ऊपर देखें)।
रासायनिक गुण: हाइड्रोक्लोरिक एसिड मजबूत, मोनोबैसिक है, हाइड्रोजन तक वोल्टेज श्रृंखला में धातुओं के साथ संपर्क करता है: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2।
एक कम करने वाले एजेंट के रूप में यह कई धातुओं के ऑक्साइड और हाइड्रॉक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करता है।
तत्वों का रसायन
VIIA उपसमूह की अधातुएँ
VIIA उपसमूह के तत्व उच्च के साथ विशिष्ट अधातु हैं
इलेक्ट्रोनगेटिविटी, उनका एक समूह नाम है - "हैलोजन"।
व्याख्यान में शामिल मुख्य मुद्दे
VIIA उपसमूह की गैर-धातुओं की सामान्य विशेषताएँ। इलेक्ट्रॉनिक संरचना, परमाणुओं की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएँ। सबसे विशिष्ट चरण-
ऑक्सीकरण दंड. हैलोजन के रसायन विज्ञान की विशेषताएं।
सरल पदार्थ.
प्राकृतिक यौगिक.
हलोजन यौगिक
हाइड्रोहेलिक एसिड और उनके लवण। नमक और हाइड्रोफ्लोरिक एसिड
स्लॉट, रसीद और आवेदन।
हैलाइड कॉम्प्लेक्स।
हैलोजन के द्विआधारी ऑक्सीजन यौगिक। अस्थिरता लगभग.
सरल पदार्थों के रेडॉक्स गुण और सह-
एकता. अनुपातहीन प्रतिक्रियाएँ. लैटिमर आरेख।
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VIIA उपसमूह के तत्वों का रसायन विज्ञान
सामान्य विशेषताएँ
मैंगनीज |
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टेक्नेटियम |
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VIIA-समूह पी-तत्वों द्वारा बनता है: फ्लोरीन एफ, क्लोरीन
सीएल, ब्रोमीन बीआर, आयोडीन I और एस्टैटिन एट।
संयोजकता इलेक्ट्रॉनों का सामान्य सूत्र ns 2 np 5 है।
समूह VIIA के सभी तत्व विशिष्ट अधातु हैं।
जैसा कि वितरण से देखा जा सकता है |
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अणु की संयोजन क्षमता |
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परमाणुओं की कक्षाओं के अनुसार |
केवल एक इलेक्ट्रॉन गायब है |
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एक स्थिर आठ-इलेक्ट्रॉन कोश बनाने के लिए
बक्से, इसीलिए उनके पास हैंके प्रति प्रबल रूझान है
एक इलेक्ट्रॉन का जोड़.
सभी तत्व आसानी से सरल सिंगल-चार्ज बनाते हैं
एनवाई आयनों जी - .
सरल आयनों के रूप में, समूह VIIA के तत्व प्राकृतिक जल और प्राकृतिक लवणों के क्रिस्टल में पाए जाते हैं, उदाहरण के लिए, हेलाइट NaCl, सिल्वाइट KCl, फ्लोराइट
CaF2.
तत्वों का सामान्य समूह नाम VIIA-
समूह "हैलोजन", अर्थात "लवण को जन्म देना", इस तथ्य के कारण है कि धातुओं के साथ उनके अधिकांश यौगिक पूर्व-
एक विशिष्ट नमक है (CaF2, NaCl, MgBr2, KI), जो
जिसे सीधे संवाद के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है
हैलोजन के साथ धातु की परस्पर क्रिया। मुक्त हैलोजन प्राकृतिक लवणों से प्राप्त होते हैं, इसलिए "हैलोजन" नाम का अनुवाद "लवण से उत्पन्न" के रूप में भी किया जाता है।
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न्यूनतम ऑक्सीकरण अवस्था (-1) सबसे अधिक स्थिर होती है
सभी हैलोजन के लिए.
समूह VIIA तत्वों के परमाणुओं की कुछ विशेषताएँ दी गई हैं
समूह VIIA के तत्वों के परमाणुओं की सबसे महत्वपूर्ण विशेषताएँ
रिश्तेदार- |
आत्मीयता |
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इलेक्ट्रिक |
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नकारात्मक |
आयनीकरण, |
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नेस (के अनुसार) |
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मतदान) |
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संख्या में वृद्धि |
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इलेक्ट्रॉनिक परतें; |
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आकार में बढ़ना |
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विद्युत की कमी |
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त्रिगुणात्मक नकारात्मकता |
हैलोजन में उच्च इलेक्ट्रॉन बन्धुता (अधिकतम) होती है
सीएल) और बहुत उच्च आयनीकरण ऊर्जा (एफ पर अधिकतम) और अधिकतम
प्रत्येक अवधि में संभावित विद्युत ऋणात्मकता। फ्लोरीन सबसे अधिक है
सभी रासायनिक तत्वों का विद्युत ऋणात्मक।
हैलोजन परमाणुओं में एक अयुग्मित इलेक्ट्रॉन की उपस्थिति निर्धारित करती है
सरल पदार्थों में परमाणुओं के द्विपरमाणुक अणुओं Г2 में मिलन का प्रतिनिधित्व करता है।
सरल पदार्थों के लिए, हैलोजन, सबसे विशिष्ट ऑक्सीकरण एजेंट हैं
गुण, जो F2 में सबसे मजबूत होते हैं और I2 में जाने पर कमजोर हो जाते हैं।
हैलोजन को सभी गैर-धातु तत्वों की तुलना में सबसे बड़ी प्रतिक्रियाशीलता की विशेषता है। फ्लोरीन, हैलोजन के बीच भी, अलग दिखता है
अत्यंत उच्च सक्रियता है.
दूसरी अवधि का तत्व, फ्लोरीन, दूसरे से सबसे अधिक भिन्न होता है
उपसमूह के अन्य तत्व. यह सभी गैर-धातुओं के लिए एक सामान्य पैटर्न है।
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फ्लोरीन, सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व के रूप में, सेक्स नहीं दिखाता
निवासी ऑक्सीकरण अवस्थाएँ. किसी भी संबंध में, जिसमें कि भी शामिल है-
ऑक्सीजन, फ्लोरीन ऑक्सीकरण अवस्था (-1) में है।
अन्य सभी हैलोजन सकारात्मक ऑक्सीकरण डिग्री प्रदर्शित करते हैं
लेनिया अधिकतम +7 तक।
हैलोजन की सबसे विशिष्ट ऑक्सीकरण अवस्थाएँ:
एफ: -1, 0;
सीएल, बीआर, आई: -1, 0, +1, +3, +5, +7।
सीएल में ज्ञात ऑक्साइड हैं जिनमें यह ऑक्सीकरण अवस्थाओं में पाया जाता है: +4 और +6।
सबसे महत्वपूर्ण हैलोजन यौगिक, सकारात्मक अवस्था में,
ऑक्सीकरण के दण्ड ऑक्सीजन युक्त अम्ल और उनके लवण हैं।
सभी हैलोजन यौगिक धनात्मक ऑक्सीकरण अवस्था में होते हैं
प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट हैं।
ऑक्सीकरण की भयानक डिग्री.क्षारीय वातावरण द्वारा अनुपातहीनता को बढ़ावा मिलता है।
सरल पदार्थों और ऑक्सीजन यौगिकों का व्यावहारिक अनुप्रयोग
हैलोजन की कमी मुख्यतः उनके ऑक्सीकरण प्रभाव के कारण होती है।
सबसे सरल पदार्थ, सीएल2, का व्यापक व्यावहारिक अनुप्रयोग होता है।
और F2. क्लोरीन और फ्लोरीन की सबसे बड़ी मात्रा औद्योगिक में खपत होती है
कार्बनिक संश्लेषण: प्लास्टिक, रेफ्रिजरेंट, सॉल्वैंट्स के उत्पादन में,
कीटनाशक, औषधियाँ। धातुओं को प्राप्त करने और उनके शोधन के लिए महत्वपूर्ण मात्रा में क्लोरीन और आयोडीन का उपयोग किया जाता है। क्लोरीन का भी प्रयोग किया जाता है
सेलूलोज़ को ब्लीच करने के लिए, पीने के पानी को कीटाणुरहित करने के लिए और उत्पादन में
ब्लीच और हाइड्रोक्लोरिक एसिड का पानी. ऑक्सोएसिड के लवणों का उपयोग विस्फोटकों के उत्पादन में किया जाता है।
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अम्ल-हाइड्रोक्लोरिक और पिघला हुआ अम्ल-व्यवहार में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
फ्लोरीन और क्लोरीन बीस सबसे आम तत्वों में से हैं
वहां, प्रकृति में ब्रोमीन और आयोडीन काफी कम है। सभी हैलोजन प्रकृति में ऑक्सीकरण अवस्था में पाए जाते हैं(-1). केवल आयोडीन KIO3 नमक के रूप में होता है,
जो चिली सॉल्टपीटर (KNO3) में अशुद्धता के रूप में शामिल है।
एस्टैटिन एक कृत्रिम रूप से उत्पादित रेडियोधर्मी तत्व है (यह प्रकृति में मौजूद नहीं है)। एट की अस्थिरता नाम से झलकती है, जो ग्रीक से आया है। "एस्टाटोस" - "अस्थिर"। कैंसर ट्यूमर की रेडियोथेरेपी के लिए एस्टैटिन एक सुविधाजनक उत्सर्जक है।
सरल पदार्थ
हैलोजन के सरल पदार्थ द्विपरमाणुक अणुओं G2 द्वारा बनते हैं।
सरल पदार्थों में, F2 से I2 में संक्रमण के दौरान इलेक्ट्रॉनों की संख्या में वृद्धि होती है
सिंहासन परतों और परमाणुओं के ध्रुवीकरण में वृद्धि, वृद्धि हुई है
अंतर-आणविक अंतःक्रिया, जिससे समग्र सह-में परिवर्तन होता है
मानक परिस्थितियों में खड़ा होना।
फ्लोरीन (सामान्य परिस्थितियों में) एक पीली गैस है, -181o C पर यह बदल जाती है
तरल अवस्था।
क्लोरीन एक पीले-हरे रंग की गैस है जो -34o C पर तरल में बदल जाती है।
सीएल नाम इसके साथ जुड़ा हुआ है, यह ग्रीक "क्लोरोस" - "पीला-" से आया है।
हरा"। F2 की तुलना में Cl2 के क्वथनांक में तीव्र वृद्धि,
बढ़े हुए अंतर-आण्विक संपर्क को इंगित करता है।
ब्रोमीन एक गहरा लाल, बहुत अस्थिर तरल है, जो 58.8o C पर उबलता है।
तत्व का नाम गैस की तेज अप्रिय गंध से जुड़ा है और इससे प्राप्त हुआ है
"ब्रोमोस" - "बदबूदार"।
आयोडीन - गहरे बैंगनी रंग के क्रिस्टल, हल्के "धात्विक" के साथ
गांठें, जो गर्म करने पर आसानी से ऊर्ध्वपातित हो जाती हैं, जिससे बैंगनी रंग के वाष्प बनते हैं;
तेजी से ठंडा होने के साथ |
114o C तक वाष्प |
द्रव बनता है. तापमान |
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आयोडीन का क्वथनांक 183°C होता है। इसका नाम आयोडीन वाष्प के रंग से आता है -
"आयोडोस" - "बैंगनी"।
सभी साधारण पदार्थों में तीखी गंध होती है और वे जहरीले होते हैं।
उनके वाष्पों के साँस लेने से श्लेष्म झिल्ली और श्वसन अंगों में जलन होती है, और उच्च सांद्रता में - घुटन होती है। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान क्लोरीन का उपयोग जहरीले एजेंट के रूप में किया गया था।
फ्लोरीन गैस और तरल ब्रोमीन त्वचा में जलन पैदा करते हैं। हा के साथ काम करना-
लोगन, सावधानी बरतनी चाहिए.
चूँकि हैलोजन के सरल पदार्थ गैर-ध्रुवीय अणुओं द्वारा बनते हैं
ठंडा होने पर, वे गैर-ध्रुवीय कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अच्छी तरह से घुल जाते हैं:
अल्कोहल, बेंजीन, कार्बन टेट्राक्लोराइड, आदि। क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन पानी में बहुत कम घुलनशील होते हैं; उनके जलीय घोल को क्लोरीन, ब्रोमीन और आयोडीन पानी कहा जाता है। Br2 दूसरों की तुलना में बेहतर घुलता है, सैट में ब्रोमीन सांद्रता।
घोल 0.2 mol/l तक पहुँच जाता है, और क्लोरीन - 0.1 mol/l तक पहुँच जाता है।
फ्लोराइड पानी को विघटित करता है:
2F2 + 2H2 O = O2 + 4HF
हैलोजन उच्च ऑक्सीडेटिव गतिविधि और संक्रमण प्रदर्शित करते हैं
हैलाइड आयनों में।
जी2 + 2ई- 2जी-
फ्लोरीन में विशेष रूप से उच्च ऑक्सीडेटिव गतिविधि होती है। फ्लोरीन उत्कृष्ट धातुओं (एयू, पीटी) का ऑक्सीकरण करता है।
पीटी + 3एफ2 = पीटीएफ6
यहां तक कि यह कुछ अक्रिय गैसों (क्रिप्टन,
क्सीनन और रेडॉन), उदाहरण के लिए,
Xe + 2F2 = XeF4
कई बहुत स्थिर यौगिक F2 वातावरण में जलते हैं, उदाहरण के लिए।
पानी, क्वार्ट्ज (SiO2)।
SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2
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फ्लोरीन के साथ प्रतिक्रियाओं में नाइट्रोजन और सल्फर जैसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट भी शामिल होते हैं
निक एसिड, कम करने वाले एजेंटों के रूप में कार्य करता है, जबकि फ्लोरीन इनपुट को ऑक्सीकरण करता है
उनकी संरचना में O(-2) शामिल है।
2HNO3 + 4F2 = 2NF3 + 2HF + 3O2 H2 SO4 + 4F2 = SF6 + 2HF + 2O2
F2 की उच्च प्रतिक्रियाशीलता विकल्प के चयन में कठिनाइयाँ पैदा करती है-
इसके साथ काम करने के लिए संरचनात्मक सामग्री। आमतौर पर इन उद्देश्यों के लिए हम उपयोग करते हैं
इसमें निकेल और तांबा होते हैं, जो ऑक्सीकरण होने पर उनकी सतह पर फ्लोराइड की घनी सुरक्षात्मक फिल्में बनाते हैं। एफ नाम इसकी आक्रामक क्रिया के कारण पड़ा है।
मैं खाता हूं, यह ग्रीक से आता है। "फ़्लोरोस" - "विनाशकारी"।
श्रृंखला F2, Cl2, Br2, I2 में, वृद्धि के कारण ऑक्सीकरण क्षमता कमजोर हो जाती है
परमाणुओं का आकार बढ़ना और विद्युत ऋणात्मकता कम होना।
जलीय घोल में पदार्थ के ऑक्सीडेटिव और रिडक्टिव गुण होते हैं
पदार्थों को आमतौर पर इलेक्ट्रोड क्षमता का उपयोग करके चित्रित किया जाता है। तालिका अर्ध-प्रतिक्रियाओं में कमी के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमता (ईओ, वी) दिखाती है
हैलोजन का निर्माण. तुलना के लिए, Ki- के लिए Eo मान
कार्बन सबसे आम ऑक्सीकरण एजेंट है।
सरल हैलोजन पदार्थों के लिए मानक इलेक्ट्रोड क्षमताएँ
प्रतिक्रिया के लिए ईओ, बी |
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O2 + 4e- + 4H+ 2H2 O |
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ईओ, वी |
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इलेक्ट्रोड के लिए |
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2Г– +2е – = Г2 |
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ऑक्सीडेटिव गतिविधि में कमी
जैसा कि तालिका से देखा जा सकता है, F2 एक अधिक प्रबल ऑक्सीकरण एजेंट है,
O2 की तुलना में, इसलिए F2 जलीय घोल में मौजूद नहीं है , यह पानी का ऑक्सीकरण करता है,
F– पर वापस आ रहा है। ईओ मूल्य से देखते हुए, सीएल 2 की ऑक्सीकरण क्षमता
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O2 से भी अधिक। दरअसल, क्लोरीन पानी के दीर्घकालिक भंडारण के दौरान, यह ऑक्सीजन की रिहाई और एचसीएल के गठन के साथ विघटित हो जाता है। लेकिन प्रतिक्रिया धीमी है (Cl2 अणु F2 अणु की तुलना में काफी मजबूत है)।
क्लोरीन के साथ प्रतिक्रियाओं के लिए सक्रियण ऊर्जा अधिक है), असंगत-
विभाजन:
सीएल2 + एच2 ओ एचसीएल + एचओसीएल
पानी में यह अंत तक नहीं पहुंचता है (K = 3.9 . 10–4), इसलिए जलीय घोल में Cl2 मौजूद होता है। Br2 और I2 की विशेषता पानी में और भी अधिक स्थिरता है।
अनुपातहीनता एक बहुत ही विशिष्ट ऑक्सीडेटिव है
हैलोजन के लिए कमी प्रतिक्रिया. प्रवर्धन का अनुपातहीन होना
क्षारीय वातावरण में डालता है।
क्षार में सीएल2 के अनुपातहीन होने से आयनों का निर्माण होता है
सीएल- और सीएलओ-। अनुपातहीन स्थिरांक 7.5 है। 1015.
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
जब क्षार में आयोडीन अनुपातहीन हो जाता है, तो I– और IO3– बनते हैं। एना-
तार्किक रूप से, Br2 आयोडीन को असंगत करता है। उत्पाद परिवर्तन अनुपातहीन है
राष्ट्र इस तथ्य के कारण है कि Br और I में आयन GO– और GO2– अस्थिर हैं।
क्लोरीन असंगति प्रतिक्रिया का उपयोग औद्योगिक में किया जाता है
एक मजबूत और तेजी से काम करने वाला हाइपोक्लोराइट ऑक्सीडाइज़र प्राप्त करने की क्षमता,
ब्लीचिंग चूना, बर्थोलेट नमक।
3Cl2 + 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2 O
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धातुओं के साथ हैलोजन की अन्योन्यक्रिया
हैलोजन कई धातुओं के साथ तीव्रता से प्रतिक्रिया करते हैं, उदाहरण के लिए:
एमजी + सीएल2 = एमजीसीएल2 टीआई + 2आई2 टीआईआई4
Na + हैलाइड, जिसमें धातु की ऑक्सीकरण अवस्था कम होती है (+1, +2),
- ये मुख्य रूप से आयनिक बंधन वाले नमक जैसे यौगिक हैं। कैसे करें
लो, आयनिक हैलाइड उच्च गलनांक वाले ठोस होते हैं
धातु हैलाइड जिसमें धातु में ऑक्सीकरण की उच्च डिग्री होती है
ये मुख्य रूप से सहसंयोजक बंधन वाले यौगिक हैं।
उनमें से कई सामान्य परिस्थितियों में गैसें, तरल पदार्थ या फ्यूज़िबल ठोस हैं। उदाहरण के लिए, WF6 एक गैस है, MoF6 एक तरल है,
TiCl4 तरल है।
अधातुओं के साथ हैलोजन की अन्योन्यक्रिया
हैलोजन कई अधातुओं के साथ सीधे संपर्क करते हैं:
हाइड्रोजन, फास्फोरस, सल्फर, आदि। उदाहरण के लिए:
H2 + Cl2 = 2HCl 2P + 3Br2 = 2PBr3 S + 3F2 = SF6
अधातु हैलाइडों में आबंध मुख्यतः सहसंयोजक होता है।
आमतौर पर इन यौगिकों का गलनांक और क्वथनांक कम होता है।
फ्लोरीन से आयोडीन में जाने पर हैलाइडों की सहसंयोजक प्रकृति बढ़ जाती है।
विशिष्ट अधातुओं के सहसंयोजक हैलाइड अम्लीय यौगिक होते हैं; पानी के साथ क्रिया करते समय, वे अम्ल बनाने के लिए जल-अपघटित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए:
PBr3 + 3H2 O = 3HBr + H3 PO3
PI3 + 3H2 O = 3HI + H3 PO3
PCl5 + 4H2 O = 5HCl + H3 PO4
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पहली दो प्रतिक्रियाओं का उपयोग ब्रोमीन और हाइड्रोजन आयोडाइड के उत्पादन के लिए किया जाता है।
नोइक एसिड.
इंटरहैलाइड्स। हैलोजन, एक दूसरे के साथ मिलकर, अंतर बनाते हैं-
नेतृत्व करता है. इन यौगिकों में, हल्का और अधिक विद्युत ऋणात्मक हैलोजन (-1) ऑक्सीकरण अवस्था में है, और भारी हैलोजन सकारात्मक अवस्था में है।
ऑक्सीकरण दंड.
गर्म करने पर हैलोजन की सीधी अंतःक्रिया के कारण, निम्नलिखित प्राप्त होते हैं: सीएलएफ, बीआरएफ, बीआरसीएल, आईसीएल। अधिक जटिल इंटरहैलाइड भी हैं:
सीएलएफ3, बीआरएफ3, बीआरएफ5, आईएफ5, आईएफ7, आईसीएल3।
सामान्य परिस्थितियों में सभी इंटरहैलाइड कम क्वथनांक वाले तरल पदार्थ होते हैं। इंटरहैलाइड्स में उच्च ऑक्सीडेटिव गतिविधि होती है
गतिविधि। उदाहरण के लिए, रासायनिक रूप से स्थिर पदार्थ जैसे SiO2, Al2 O3, MgO, आदि ClF3 वाष्प में जलते हैं।
2Al2 O3 + 4ClF3 = 4 AlF3 + 3O2 + 2Cl2
फ्लोराइड सीएलएफ 3 एक आक्रामक फ्लोरिनेटिंग अभिकर्मक है जो तेजी से कार्य करता है
यार्ड F2. इसका उपयोग कार्बनिक संश्लेषण में और फ्लोरीन के साथ काम करने के लिए निकल उपकरण की सतह पर सुरक्षात्मक फिल्में प्राप्त करने के लिए किया जाता है।
पानी में, इंटरहैलाइड्स हाइड्रोलाइज होकर एसिड बनाते हैं। उदाहरण के लिए,
ClF5 + 3H2 O = HClO3 + 5HF
प्रकृति में हैलोजन. सरल पदार्थ प्राप्त करना
उद्योग में, हैलोजन उनके प्राकृतिक यौगिकों से प्राप्त होते हैं। सभी
मुक्त हैलोजन प्राप्त करने की प्रक्रियाएँ हैलोजन के ऑक्सीकरण पर आधारित होती हैं
निड आयन।
2जी - जी2 + 2ई-
प्राकृतिक जल में हैलोजन की एक महत्वपूर्ण मात्रा आयनों के रूप में पाई जाती है: सीएल-, एफ-, ब्र-, आई-। समुद्री जल में 2.5% NaCl तक हो सकता है।
ब्रोमीन और आयोडीन तेल के कुओं के पानी और समुद्र के पानी से प्राप्त होते हैं।
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हैलोजन फ्लोरीन F, क्लोरीन C1, ब्रोमीन Br, आयोडीन I VILA समूह के तत्व हैं। जमीनी अवस्था में हैलोजन परमाणुओं के संयोजकता कोश का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास एनएस 2 एनपी 5 .बाहरी पी कक्षक में एक अयुग्मित सहित पांच इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति, हैलोजन की उच्च इलेक्ट्रॉन बन्धुता का कारण है। एक इलेक्ट्रॉन के जुड़ने से निकटतम अक्रिय गैस के स्थिर 8-इलेक्ट्रॉन शेल के साथ हैलाइड आयनों (एफ-, सीएल-, बीआर-, आई-) का निर्माण होता है। हैलोजन विशिष्ट अधातुएँ हैं।
सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व, फ्लोरीन, के यौगिकों में केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था होती है - 1, क्योंकि यह हमेशा एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता होता है। यौगिकों में अन्य हैलोजन की ऑक्सीकरण अवस्था -1 से +7 तक हो सकती है। हैलोजन की सकारात्मक ऑक्सीकरण अवस्थाएँ उनके वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के बाहरी स्तर के मुक्त डी-ऑर्बिटल्स में संक्रमण के कारण होती हैं (धारा 2.1.3) जब अधिक विद्युतीय तत्वों के साथ बंधन बनाते हैं।
हैलोजन अणु द्विपरमाणुक होते हैं: F 2, C1 2, Br 2, I 2। मानक परिस्थितियों में, फ्लोरीन और क्लोरीन गैसें हैं, ब्रोमीन एक अस्थिर तरल है (टीबीपी = 59 डिग्री सेल्सियस), और आयोडीन एक ठोस है, लेकिन यह आसानी से उर्ध्वपातित हो जाता है (तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए गैसीय अवस्था में बदल जाता है)।
रेडॉक्स गुण।हैलोजन मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट हैं, जो लगभग सभी धातुओं और कई गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया करते हैं:
फ्लोरीन विशेष रूप से उच्च रासायनिक गतिविधि प्रदर्शित करता है, जो गर्म होने पर उत्कृष्ट गैसों क्सीनन, क्रिप्टन और रेडॉन के साथ भी प्रतिक्रिया करता है:
हैलोजन की रासायनिक गतिविधि फ्लोरीन से आयोडीन तक कम हो जाती है, क्योंकि परमाणु त्रिज्या बढ़ने के साथ हैलोजन की इलेक्ट्रॉन संलग्न करने की क्षमता कम हो जाती है:
अधिक सक्रिय हैलोजन हमेशा धातुओं के साथ अपने यौगिकों से कम सक्रिय हैलोजन को विस्थापित कर देता है। इस प्रकार, फ्लोरीन अन्य सभी हैलोजन को उनके हैलाइड से विस्थापित करता है, और ब्रोमीन आयोडाइड से केवल आयोडीन को विस्थापित करता है:
हैलोजन के विभिन्न ऑक्सीडेटिव गुण शरीर पर उनके प्रभाव में भी प्रकट होते हैं। गैसीय क्लोरीन और फ्लोरीन, अपने बहुत मजबूत ऑक्सीकरण गुणों के कारण, शक्तिशाली जहरीले पदार्थ हैं जो फेफड़ों और आंखों, नाक और स्वरयंत्र की श्लेष्मा झिल्ली को गंभीर नुकसान पहुंचाते हैं। आयोडीन एक हल्का ऑक्सीकरण एजेंट है जो एंटीसेप्टिक गुण प्रदर्शित करता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से दवा में उपयोग किया जाता है।
हैलोजन के रेडॉक्स गुणों में अंतर तब भी दिखाई देता है जब वे पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। फ्लोरीन पानी का ऑक्सीकरण करता है, जिसमें कम करने वाला एजेंट पानी के अणु का ऑक्सीजन परमाणु होता है:
पानी के साथ अन्य हैलोजन की परस्पर क्रिया उनके परमाणुओं के रेडॉक्स विघटन के साथ होती है। इस प्रकार, जब क्लोरीन पानी के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो क्लोरीन अणु का एक परमाणु, दूसरे परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करके, कम हो जाता है, और दूसरा क्लोरीन परमाणु, एक इलेक्ट्रॉन छोड़ कर, ऑक्सीकृत हो जाता है। यह बनाता है क्लोरीन पानी,हाइड्रोजन क्लोराइड (हाइड्रोक्लोरिक एसिड) और हाइपोक्लोरस (हाइपोक्लोरस) एसिड युक्त:
प्रतिक्रिया प्रतिवर्ती है, और इसका संतुलन बाईं ओर दृढ़ता से स्थानांतरित हो गया है। हाइपोक्लोरस एसिड अस्थिर होता है और आसानी से विघटित हो जाता है, विशेष रूप से प्रकाश में, एक बहुत मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट - परमाणु ऑक्सीजन के निर्माण के साथ:
इस प्रकार, क्लोरीन पानी में विभिन्न सांद्रता में विभिन्न ऑक्सीकरण क्षमताओं वाले तीन ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं: आणविक क्लोरीन, हाइपोक्लोरस एसिड और परमाणु ऑक्सीजन, जिनके योग को अक्सर कहा जाता है "सक्रिय क्लोरीन".
परिणामी परमाणु ऑक्सीजन रंगों को ब्लीच करती है और रोगाणुओं को मार देती है, जो क्लोरीन पानी के ब्लीचिंग और जीवाणुनाशक प्रभाव की व्याख्या करता है।
हाइपोक्लोरस एसिड क्लोरीन गैस की तुलना में अधिक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है। यह कार्बनिक यौगिकों आरएच के साथ ऑक्सीकरण एजेंट और क्लोरीनीकरण अभिकर्मक दोनों के रूप में प्रतिक्रिया करता है:
इसलिए, जब अशुद्धियों के रूप में कार्बनिक पदार्थों से युक्त पीने के पानी को क्लोरीनीकृत किया जाता है, तो वे अधिक विषैले ऑर्गेनोक्लोरीन यौगिकों RC1 में बदल सकते हैं। जल शोधन विधियों और उनके अनुप्रयोग को विकसित करते समय इसे निश्चित रूप से ध्यान में रखा जाना चाहिए।
जब क्षार को क्लोरीन जल में मिलाया जाता है, तो हाइपोक्लोरस और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के उदासीनीकरण के कारण संतुलन दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है:
लवणों के मिश्रण के परिणामी घोल को कहा जाता है भाला पानी,ब्लीचिंग और कीटाणुनाशक के रूप में उपयोग किया जाता है। ये गुण इस तथ्य के कारण हैं कि पोटेशियम हाइपोक्लोराइट CO2 + H 2 0 के प्रभाव में और हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप अस्थिर हाइपोक्लोरस एसिड में परिवर्तित हो जाता है, जिससे परमाणु ऑक्सीजन बनता है। परिणामस्वरूप, जेवेल का पानी रंगों को नष्ट कर देता है और रोगाणुओं को मार देता है।
जब गैसीय क्लोरीन गीले बुझे हुए चूने Ca(OH)2 पर क्रिया करता है, तो CaCl2 तथा Ca(0C1)2 लवणों का मिश्रण प्राप्त होता है, जिसे कहा जाता है विरंजित करना:
चूने के क्लोराइड को हाइड्रोक्लोरिक और हाइपोक्लोरस एसिड CaCl(OCl) का मिश्रित कैल्शियम नमक माना जा सकता है। नम हवा में, ब्लीच, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ क्रिया करके, धीरे-धीरे हाइपोक्लोरस एसिड छोड़ता है, जो इसके ब्लीचिंग, कीटाणुनाशक और डीगैसिंग गुण प्रदान करता है:
जब ब्लीच हाइड्रोक्लोरिक एसिड के संपर्क में आता है, तो मुक्त क्लोरीन निकलता है:
गर्म करने पर, हाइपोक्लोरस एसिड रेडॉक्स अनुपातहीन होने के परिणामस्वरूप हाइड्रोक्लोरिक और पर्क्लोरिक एसिड बनाने के लिए विघटित हो जाता है:
जब क्लोरीन को KOH जैसे गर्म क्षारीय घोल से गुजारा जाता है, तो पोटेशियम क्लोराइड और पोटेशियम क्लोरेट KClO 3 (बर्थोलेट नमक) बनते हैं:
श्रृंखला СlO - - СlO4(-) में जलीय घोल में ऑक्सीजन युक्त क्लोरीन एसिड के आयनों की ऑक्सीकरण क्षमता उनमें क्लोरीन की ऑक्सीकरण डिग्री में वृद्धि के बावजूद कम हो जाती है:
यह इस श्रृंखला में आयनों की स्थिरता में वृद्धि के कारण उनके नकारात्मक चार्ज के बढ़ते डेलोकलाइज़ेशन द्वारा समझाया गया है। साथ ही, उच्च तापमान पर शुष्क अवस्था में LiC10 4 और KClO 4 परक्लोरेट्स मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट होते हैं और उनमें मौजूद अकार्बनिक घटकों का निर्धारण करते समय विभिन्न बायोमटेरियल्स के खनिजकरण के लिए उपयोग किया जाता है।
हैलोजन आयन (F- को छोड़कर) इलेक्ट्रॉन दान करने में सक्षम हैं, इसलिए वे अपचायक एजेंट हैं। जैसे-जैसे उनकी त्रिज्या बढ़ती है, हैलाइड आयनों की कम करने की क्षमता क्लोराइड आयन से आयोडाइड आयन तक बढ़ जाती है:
इस प्रकार, हाइड्रोआयोडिक एसिड पहले से ही सामान्य तापमान पर वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत हो जाता है:
हाइड्रोक्लोरिक एसिड ऑक्सीजन द्वारा ऑक्सीकृत नहीं होता है, और इसलिए क्लोराइड आयन शरीर की स्थितियों के तहत स्थिर होता है, जो शरीर विज्ञान और चिकित्सा के दृष्टिकोण से बहुत महत्वपूर्ण है।
अम्ल-क्षार गुण.हाइड्रोजन हैलाइड्स HF, HC1, HBr, HI, अपने अणुओं की ध्रुवीयता के कारण, पानी में अत्यधिक घुलनशील होते हैं। इस मामले में, अणुओं का जलयोजन होता है, जिससे हाइड्रेटेड प्रोटॉन और हैलाइड आयनों के निर्माण के साथ उनका पृथक्करण होता है। F- से I- तक आयनों की त्रिज्या और ध्रुवीकरण क्षमता में वृद्धि के कारण HF, HC1, HBr, HI श्रृंखला में एसिड की ताकत बढ़ जाती है।
हाइड्रोक्लोरिक एसिड, गैस्ट्रिक जूस के एक घटक के रूप में, पाचन प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। मुख्य रूप से हाइड्रोक्लोरिक एसिड के कारण, जिसका गैस्ट्रिक जूस में द्रव्यमान अंश 0.3% है, इसका पीएच 1 से 3 तक की सीमा में बनाए रखा जाता है। हाइड्रोक्लोरिक एसिड पेप्सिन एंजाइम के सक्रिय रूप में संक्रमण को बढ़ावा देता है, जो प्रोटीन के पाचन को सुनिश्चित करता है। विभिन्न अमीनो एसिड के निर्माण के साथ पेप्टाइड बांड के हाइड्रोलाइटिक दरार के कारण:
गैस्ट्रिक जूस में हाइड्रोक्लोरिक एसिड और अन्य एसिड की सामग्री के निर्धारण पर अनुभाग में चर्चा की गई। 8.3.3.
क्लोरीन के ऑक्सीजन युक्त अम्लों की श्रृंखला में जैसे-जैसे इसकी ऑक्सीकरण अवस्था बढ़ती है, अम्लों की शक्ति बढ़ती है।
यह क्लोरीन परमाणु की ओर इसके इलेक्ट्रॉन घनत्व में बदलाव के साथ-साथ आयनों की स्थिरता में वृद्धि के कारण ओ-एच बांड की ध्रुवीयता में वृद्धि के कारण है।
जटिल गुण.हैलोजन आयन लिगेंड के रूप में कॉम्प्लेक्स बनाते हैं। हैलाइड कॉम्प्लेक्स की स्थिरता आमतौर पर F->Cl->Br->>I- क्रम में घटती है। यह जटिलता की प्रक्रिया है जो फ्लोराइड आयनों के विषाक्त प्रभाव की व्याख्या करती है, जो एंजाइमों के सक्रिय केंद्रों में शामिल धातु धनायनों के साथ फ्लोराइड कॉम्प्लेक्स बनाकर उनकी गतिविधि को दबा देती है।
आयोडीन अणु दिलचस्प जटिल-निर्माण गुण प्रदर्शित करता है। इस प्रकार, पोटेशियम आयोडाइड की उपस्थिति में पानी में आणविक आयोडीन की घुलनशीलता तेजी से बढ़ जाती है, जो एक जटिल आयन के निर्माण से जुड़ी होती है।
इस जटिल आयन की कम स्थिरता समाधान में आणविक आयोडीन की उपस्थिति सुनिश्चित करती है। इसलिए, चिकित्सा में, KI के अतिरिक्त आयोडीन के एक जलीय घोल का उपयोग जीवाणुनाशक एजेंट के रूप में किया जाता है। इसके अलावा, आणविक आयोडीन स्टार्च (धारा 22.3) और पॉलीविनाइल अल्कोहल के साथ समावेशन परिसरों का निर्माण करता है (नीला आयोडीन)।इन परिसरों में, आयोडीन अणु या आयोडाइड आयनों के साथ उनके सहयोगी संबंधित पॉलीहाइड्रॉक्सी पॉलिमर की पेचदार संरचना द्वारा गठित चैनलों को भरते हैं। समावेशन कॉम्प्लेक्स बहुत स्थिर नहीं हैं और धीरे-धीरे आणविक आयोडीन जारी करने में सक्षम हैं। इसलिए, ब्लू आयोडीन जैसी दवा एक प्रभावी, लेकिन हल्का, लंबे समय तक काम करने वाला जीवाणुनाशक एजेंट है।
चिकित्सा में हैलोजन और उनके यौगिकों की जैविक भूमिका और उपयोग।विभिन्न यौगिकों के रूप में हैलोजन जीवित ऊतकों का हिस्सा हैं। शरीर में, सभी हैलोजन की ऑक्सीकरण अवस्था 1 होती है। साथ ही, क्लोरीन और ब्रोमीन हाइड्रेटेड सीएल- और ब्र-आयनों के रूप में मौजूद होते हैं, और फ्लोरीन और आयोडीन पानी में अघुलनशील बायोसब्सट्रेट का हिस्सा होते हैं:
फ्लोरीन यौगिक हड्डी के ऊतकों, नाखूनों और दांतों के घटक हैं। फ्लोराइड का जैविक प्रभाव मुख्य रूप से दंत रोगों की समस्या से जुड़ा है। फ्लोराइड आयन, हाइड्रॉक्सीपैटाइट में हाइड्रॉक्साइड आयन की जगह, ठोस फ्लोरापैटाइट से सुरक्षात्मक तामचीनी की एक परत बनाता है:
1 मिलीग्राम/लीटर की फ्लोराइड आयन सांद्रता तक पीने के पानी का फ्लोराइडीकरण और टूथपेस्ट में सोडियम फ्लोराइड मिलाने से आबादी में दंत क्षय में काफी कमी आती है। उसी समय, जब पीने के पानी में फ्लोराइड आयन की सांद्रता 1.2 मिलीग्राम/लीटर से ऊपर होती है, तो हड्डियों और दांतों के इनेमल की नाजुकता बढ़ जाती है और शरीर की सामान्य थकावट दिखाई देने लगती है, जिसे कहा जाता है फ्लोरोसिस.
क्लोराइड आयन कोशिका झिल्ली के माध्यम से आयनिक प्रवाह प्रदान करते हैं, आसमाटिक होमियोस्टैसिस को बनाए रखने में भाग लेते हैं, और गैस्ट्रिक जूस के प्रोटोलिटिक एंजाइमों की क्रिया और सक्रियण के लिए अनुकूल वातावरण बनाते हैं।
मानव शरीर में ब्रोमाइड आयन मुख्य रूप से पिट्यूटरी ग्रंथि और अन्य अंतःस्रावी ग्रंथियों में स्थानीयकृत होते हैं। शरीर में ब्रोमाइड और क्लोराइड आयनों की सामग्री के बीच एक गतिशील संबंध की उपस्थिति स्थापित की गई है। इस प्रकार, रक्त में ब्रोमाइड आयनों की बढ़ी हुई सामग्री गुर्दे द्वारा क्लोराइड आयनों की तेजी से रिहाई को बढ़ावा देती है। ब्रोमाइड्स मुख्य रूप से अंतरकोशिकीय द्रव में स्थानीयकृत होते हैं। वे सेरेब्रल कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स में निरोधात्मक प्रक्रियाओं को बढ़ाते हैं, और इसलिए फार्माकोलॉजी में पोटेशियम, सोडियम और ब्रोमोकैम्फर ब्रोमाइड का उपयोग किया जाता है।
आयोडीन और इसके यौगिक प्रोटीन, वसा और हार्मोन के संश्लेषण को प्रभावित करते हैं। आयोडीन की आधी से अधिक मात्रा थायरॉइड ग्रंथि में थायरॉयड हार्मोन के रूप में बंधी हुई अवस्था में होती है। शरीर में आयोडीन के अपर्याप्त सेवन से स्थानिक गण्डमाला विकसित हो जाती है। इस बीमारी को रोकने के लिए, NaI या KI को टेबल नमक (1-2 ग्राम प्रति 1 किलो NaCl) में मिलाया जाता है। इस प्रकार, सभी हैलोजन जीवित जीवों के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक हैं।
अध्याय 13
परिभाषा
हैलोजन- समूह VIIA तत्व - फ्लोरीन (F), क्लोरीन (Cl), ब्रोमीन (Br) और आयोडीन (I)।
हैलोजन एनएस 2 एनपी 5 के बाहरी ऊर्जा स्तर का इलेक्ट्रॉनिक विन्यास। चूंकि ऊर्जा स्तर को पूरा करने से पहले हैलोजन में केवल एक इलेक्ट्रॉन की कमी होती है, ओआरआर में वे अक्सर ऑक्सीकरण एजेंटों के गुणों को प्रदर्शित करते हैं। हैलोजन की ऑक्सीकरण अवस्थाएँ: "-1" से "+7" तक। हैलोजन समूह का एकमात्र तत्व, फ्लोरीन, केवल एक ऑक्सीकरण अवस्था "-1" प्रदर्शित करता है और सबसे अधिक विद्युत ऋणात्मक तत्व है।
हैलोजन अणु द्विपरमाणुक होते हैं: एफ 2, सीएल 2, बीआर 2, आई 2। किसी रासायनिक तत्व के परमाणु के नाभिक का आवेश बढ़ने के साथ, अर्थात्। फ्लोरीन से आयोडीन की ओर बढ़ने पर, हैलोजन की ऑक्सीकरण क्षमता कम हो जाती है, जिसकी पुष्टि हाइड्रोहेलिक एसिड और उनके लवणों से निचले हैलोजन को उच्च हैलोजन द्वारा विस्थापित करने की क्षमता से होती है:
Br 2 + 2HI = I 2 + 2HBr
सीएल 2 + 2 केबीआर = बीआर 2 + 2 केसीएल
हैलोजन के भौतिक गुण
नहीं पर. फ्लोरीन एक हल्की पीली गैस है जिसमें तीखी गंध होती है। ज़हरीला. क्लोरीन एक हल्के हरे रंग की गैस है, फ्लोरीन की तरह ही इसमें तीखी गंध होती है। अत्यधिक जहरीला. ऊंचे दबाव और कमरे के तापमान पर यह आसानी से तरल अवस्था में बदल जाता है। ब्रोमीन लाल-भूरे रंग का एक भारी तरल है जिसमें एक विशिष्ट अप्रिय तीखी गंध होती है। तरल ब्रोमीन, साथ ही इसके वाष्प, अत्यधिक विषैले होते हैं। ब्रोमीन पानी में खराब घुलनशील है और गैर-ध्रुवीय सॉल्वैंट्स में अच्छी तरह से घुलनशील है। आयोडीन धात्विक चमक वाला गहरे भूरे रंग का ठोस पदार्थ है। आयोडीन वाष्प बैंगनी रंग का होता है। आयोडीन आसानी से उदात्त हो जाता है, अर्थात। तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए ठोस से गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है।
हैलोजन का उत्पादन
हैलोजन को विलयनों के इलेक्ट्रोलिसिस या हैलाइडों के पिघलने से प्राप्त किया जा सकता है:
एमजीसीएल 2 = एमजी + सीएल 2 (पिघला हुआ)
अक्सर, हैलोजन हाइड्रोहेलिक एसिड की ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया द्वारा प्राप्त किए जाते हैं:
एमएनओ 2 + 4एचसीएल = एमएनसीएल 2 + सीएल 2 +2एच 2 ओ
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2KCl +2CrCl 3 +7H 2 O
2KMnO 4 +16HCl = 2MnCl 2 +5Cl 2 +8H 2 O +2KCl
हैलोजन के रासायनिक गुण
फ्लोरीन में सबसे अधिक रासायनिक गतिविधि होती है। अधिकांश रासायनिक तत्व, कमरे के तापमान पर भी, फ्लोरीन के साथ क्रिया करते हैं, जिससे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है। पानी भी फ्लोरीन में जलता है:
2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2
मुक्त क्लोरीन फ्लोरीन की तुलना में कम प्रतिक्रियाशील है। यह ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और उत्कृष्ट गैसों के साथ सीधे प्रतिक्रिया नहीं करता है। यह फ्लोरीन जैसे अन्य सभी पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया करता है:
2Fe + सीएल 2 = 2FeCl 3
2पी + 5सीएल 2 = 2पीसीएल 5
जब क्लोरीन ठंड में पानी के साथ क्रिया करता है, तो एक प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया होती है:
सीएल 2 + एच 2 ओ↔एचसीएल +एचसीएलओ
प्रतिक्रिया उत्पादों के मिश्रण को क्लोरीन जल कहा जाता है।
जब क्लोरीन ठंड में क्षार के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो क्लोराइड और हाइपोक्लोराइट का मिश्रण बनता है:
सीएल 2 + सीए(ओएच) 2 = सीए(सीएल)ओसीएल + एच 2 ओ
जब क्लोरीन को गर्म क्षारीय घोल में घोला जाता है, तो निम्नलिखित प्रतिक्रिया होती है:
3Cl 2 + 6KOH=5KCl +KClO 3 +3H 2 O
ब्रोमीन, क्लोरीन की तरह, पानी में घुल जाता है और, इसके साथ आंशिक रूप से प्रतिक्रिया करके, तथाकथित "ब्रोमीन पानी" बनाता है, जबकि आयोडीन व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील होता है।
आयोडीन अन्य हैलोजन से रासायनिक गतिविधि में काफी भिन्न होता है। यह अधिकांश गैर-धातुओं के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है, और गर्म होने पर ही धातुओं के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करता है। हाइड्रोजन के साथ आयोडीन की अंतःक्रिया केवल तीव्र ताप के साथ होती है; प्रतिक्रिया एंडोथर्मिक और अत्यधिक प्रतिवर्ती है:
एच 2 + आई 2 = 2एचआई - 53 केजे।
समस्या समाधान के उदाहरण
उदाहरण 1
| व्यायाम | यदि 508 ग्राम वजन का आयोडीन बनता है तो पोटेशियम आयोडाइड के साथ प्रतिक्रिया करने वाले क्लोरीन (संख्या) की मात्रा की गणना करें |
| समाधान | आइए प्रतिक्रिया समीकरण लिखें: सीएल 2 + 2केआई = आई 2 + 2केसीएल आइए ज्ञात करें आयोडीन की मात्रा: v(I 2)=m(I 2)/M(I 2) v(I 2)=508/254=2 मोल प्रतिक्रिया समीकरण के अनुसार क्लोरीन पदार्थ की मात्रा. रसायन विज्ञान की पाठ्यपुस्तक से, बहुत से लोग जानते हैं कि हैलोजन में तालिका में समूह 17 से मेंडेलीव की आवधिक प्रणाली के रासायनिक तत्व शामिल हैं। ग्रीक से जन्म, उत्पत्ति के रूप में अनुवादित। उनमें से लगभग सभी अत्यधिक सक्रिय हैं, जिसके कारण कुछ गैर-धातुओं को छोड़कर, वे सरल पदार्थों के साथ हिंसक प्रतिक्रिया करते हैं। हैलोजन क्या हैं और उनके गुण क्या हैं? के साथ संपर्क में हैलोजन की सूचीहैलोजन अच्छे ऑक्सीकरण एजेंट हैं; इस कारण से, प्रकृति में वे केवल कुछ यौगिकों में ही पाए जा सकते हैं। परमाणु संख्या जितनी अधिक होगी, इस समूह के तत्वों की रासायनिक गतिविधि उतनी ही कम होगी। हैलोजन समूह में निम्नलिखित तत्व शामिल हैं:
उत्तरार्द्ध को परमाणु अनुसंधान संस्थान में विकसित किया गया था, जो डुबना शहर में स्थित है। फ्लोरीन हल्के पीले रंग की एक जहरीली गैस है। क्लोरीन भी जहरीला होता है. यह एक ऐसी गैस है जिसमें हल्के हरे रंग की काफी तीखी और अप्रिय गंध होती है। ब्रोमीन का रंग लाल-भूरा होता है और यह एक जहरीला तरल है जो गंध की भावना को भी प्रभावित कर सकता है। यह बहुत अस्थिर है, इसलिए इसे ampoules में संग्रहित किया जाता है। आयोडीन एक क्रिस्टलीय, आसानी से उर्ध्वपातित, गहरे बैंगनी रंग का पदार्थ है। एस्टैटिन रेडियोधर्मी है, क्रिस्टल रंग: नीला के साथ काला, आधा जीवन 8.1 घंटे है।
फ्लोरीन अक्रिय गैसों के साथ परस्पर क्रिया करता है और विकिरणित होता है (Xe + F 2 = XeF 2 + 152 kJ)। गर्म होने पर, फ्लोरीन अन्य हैलोजन को प्रभावित करता है, उन्हें ऑक्सीकरण करता है। सूत्र मानता है: हैल 2 + एफ 2 = 2एचएएलएफ, जहां हैल = सीएल, बीआर, आई, एटी, उस स्थिति में जब क्लोरीन, ब्रोमीन, आयोडीन और एस्टैटिन की एचएएलएफ ऑक्सीकरण अवस्थाएं + 1 के बराबर होती हैं। फ्लोरीन जटिल पदार्थों के साथ भी काफी तीव्रता से क्रिया करता है। इसका परिणाम जल ऑक्सीकरण है। इस मामले में, एक विस्फोटक प्रतिक्रिया होती है, जिसे संक्षेप में सूत्र द्वारा लिखा जाता है: 3F 2 + ZH 2 O = OF 2 + 4HF + H 2 O 2। क्लोरीनमुक्त क्लोरीन की सक्रियता फ्लोरीन से थोड़ी कम होती है, लेकिन इसमें प्रतिक्रिया करने की अच्छी क्षमता भी होती है। यह ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और अक्रिय गैसों के रूप में दुर्लभ अपवादों के साथ, कई सरल पदार्थों के साथ बातचीत करते समय हो सकता है। वह जटिल पदार्थों के साथ हिंसक प्रतिक्रिया कर सकता हैप्रतिस्थापन अभिक्रियाएँ उत्पन्न करते हुए, हाइड्रोकार्बन जोड़ने का गुण भी क्लोरीन में निहित है। गर्म करने पर, ब्रोमीन या आयोडीन हाइड्रोजन या धातुओं वाले यौगिकों से विस्थापित हो जाता है।
सीएल2+ एचν → 2Cl, सीएल + एच2 → एचसीएल + एच, एच + सीएल2 → एचसीएल + सीएल, सीएल + एच2 → एचसीएल + एच, आदि। फोटॉन, उत्तेजित होने पर, सीएल 2 अणुओं के परमाणुओं में अपघटन का कारण बनते हैं, और एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है, जिससे नए कणों की उपस्थिति होती है जो अगले चरण की शुरुआत करते हैं। रसायन विज्ञान के इतिहास में इस घटना का अध्ययन किया गया है। रूसी रसायनज्ञ और नोबेल पुरस्कार विजेता एन.एन. सेमेनोव। 1956 में उन्होंने फोटोकैमिकल श्रृंखला प्रतिक्रिया का अध्ययन किया और इस तरह विज्ञान में एक महान योगदान दिया। क्लोरीन कई जटिल पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है, ये प्रतिस्थापन और जोड़ प्रतिक्रियाएं हैं। यह पानी में अच्छे से घुल जाता है. सीएल 2 + एच 2 ओ = एचसीएल + एचसीएलओ - 25 केजे। क्षार के साथ, गर्म होने पर, क्लोरीन हो सकता है असंगत.
ब्रोमीन, आयोडीन और एस्टैटिनब्रोमीन की रासायनिक गतिविधि उपर्युक्त फ्लोरीन या क्लोरीन की तुलना में थोड़ी कम है, लेकिन यह काफी अधिक भी है। ब्रोमीन का उपयोग अक्सर तरल रूप में किया जाता है। यह क्लोरीन की तरह पानी में बहुत अच्छी तरह घुल जाता है। इसके साथ एक आंशिक प्रतिक्रिया होती है, जिससे व्यक्ति को "ब्रोमीन जल" प्राप्त होता है। आयोडीन की रासायनिक गतिविधि इस श्रृंखला के अन्य प्रतिनिधियों से स्पष्ट रूप से भिन्न है। यह लगभग गैर-धातुओं के साथ, लेकिन इसके साथ परस्पर क्रिया नहीं करता है धातुओं के साथ प्रतिक्रिया बहुत धीमी होती है और गर्म होने पर ही होती है. इस मामले में, गर्मी का एक बड़ा अवशोषण (एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया) होता है, जो अत्यधिक प्रतिवर्ती होता है। अलावा आयोडीन को किसी भी प्रकार से पानी में नहीं घोला जा सकता, इसे गर्म करने पर भी प्राप्त नहीं किया जा सकता है, यही कारण है कि "आयोडीन जल" प्रकृति में मौजूद नहीं है। आयोडीन को केवल आयोडाइड घोल में ही घोला जा सकता है। इस मामले में, जटिल आयन बनते हैं। चिकित्सा में इस यौगिक को लुगोल का घोल कहा जाता है। एस्टैटिन धातुओं और हाइड्रोजन के साथ प्रतिक्रिया करता है। हैलोजन की श्रृंखला में, फ्लोरीन से एस्टैटिन की दिशा में रासायनिक गतिविधि कम हो जाती है। एफ-एट श्रृंखला में प्रत्येक हैलोजन धातु या हाइड्रोजन के साथ यौगिकों से बाद के तत्वों को विस्थापित करने में सक्षम है। एस्टैटिन इन तत्वों में सबसे निष्क्रिय है। लेकिन इसकी विशेषता धातुओं के साथ अंतःक्रिया है। आवेदनरसायन विज्ञान हमारे जीवन में मजबूती से व्याप्त है, सभी क्षेत्रों में प्रवेश कर रहा है। मनुष्य ने अपने लाभ के लिए हैलोजन, साथ ही इसके यौगिकों का उपयोग करना सीख लिया है। हैलोजन का जैविक महत्व निर्विवाद है। उनके आवेदन के क्षेत्र अलग-अलग हैं:
क्लोरीन का हमारे जीवन में सबसे व्यापक उपयोग पाया गया है। इसके अनुप्रयोग का दायरा काफी विविध है। उपयोग के उदाहरण:
यह याद रखना चाहिए कि हैलोजन बहुत जहरीले पदार्थ होते हैं। यह गुण विशेष रूप से फ्लोरीन में उच्चारित होता है। हैलोजन दम घुटने, श्वसन जलन और जैविक ऊतकों को नुकसान पहुंचा सकते हैं। क्लोरीन वाष्प बेहद खतरनाक हो सकते हैं, साथ ही फ्लोरीन एरोसोल भी, जिसमें हल्की गंध होती है और उच्च सांद्रता में महसूस किया जा सकता है। एक व्यक्ति को घुटन के प्रभाव का अनुभव हो सकता है। ऐसे कनेक्शनों के साथ काम करते समय सावधानी बरतनी चाहिए। हैलोजन उत्पादन की विधियाँ जटिल और विविध हैं। उद्योग में, इसे कुछ आवश्यकताओं के साथ पूरा किया जाता है, जिनका सख्ती से पालन किया जाता है। विषय पर और अधिक
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हैलोजन की उच्च ऑक्सीकरण गतिविधि फ्लोरीन से आयोडीन तक घट जाती है। इसके भाइयों में सबसे सक्रिय फ्लोरीन है, जो इसमें किसी भी धातु के साथ प्रतिक्रिया करके लवण बनाने की क्षमता होती है, उनमें से कुछ अनायास ही प्रज्वलित हो जाते हैं, जिससे भारी मात्रा में गर्मी निकलती है। बिना गर्म किये यह तत्व लगभग सभी अधातुओं के साथ प्रतिक्रिया करता है, प्रतिक्रियाएं एक निश्चित मात्रा में गर्मी (एक्सोथर्मिक) की रिहाई के साथ होती हैं।
इस तत्व का हाइड्रोजन से एक अनोखा रिश्ता है। कमरे के तापमान पर और प्रकाश के संपर्क के बिना, क्लोरीन इस गैस पर किसी भी तरह से प्रतिक्रिया नहीं करता है, लेकिन एक बार जब इसे गर्म किया जाता है या प्रकाश की ओर निर्देशित किया जाता है, तो एक विस्फोटक श्रृंखला प्रतिक्रिया होगी। सूत्र नीचे दिया गया है:
प्राकृतिक यौगिक क्रायोलाइट से, जिसका रासायनिक सूत्र इस प्रकार है: Na3AlF6, प्राप्त होता है अल्युमीनियम. फ्लोरीन यौगिकों का व्यापक रूप से उत्पादन में उपयोग किया जाता है टूथपेस्ट. फ्लोराइड क्षय को रोकने में मदद करने के लिए जाना जाता है। आयोडीन के अल्कोहल टिंचर का उपयोग किया जाता है घावों की कीटाणुशोधन और कीटाणुशोधन के लिए.
