Հալոգենների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները միացությունների կիրառություններում: Հալոգեններ և դրանց միացություններ. Հալոգեն միացությունները և նրանց դերը մարդու մարմնում
Հալոգեններ– VII խմբի տարրեր՝ ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ, աստատին (աստատինն իր ռադիոակտիվության պատճառով քիչ է ուսումնասիրվել): Հալոգենները հստակ ոչ մետաղներ են: Միայն յոդը հազվադեպ դեպքերում է ցուցաբերում մետաղների նման որոշ հատկություններ:
Չգրգռված վիճակում հալոգենի ատոմներն ունեն ընդհանուր էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա. ns2np5. Սա նշանակում է, որ հալոգեններն ունեն 7 վալենտային էլեկտրոն, բացառությամբ ֆտորի։
Հալոգենների ֆիզիկական հատկությունները. F2 – անգույն, դժվար հեղուկացնող գազ; Cl2-ը դեղնականաչավուն գազ է, որը հեշտությամբ հեղուկացվում է սուր խեղդող հոտով; Br2 - կարմիր-շագանակագույն հեղուկ; I2-ը մանուշակագույն բյուրեղային նյութ է։
Ջրածնի հալոգենիդների ջրային լուծույթները առաջացնում են թթուներ։ HF – ջրածնի ֆտորիդ (ֆտորիդ); HCl - հիդրոքլորիդ (աղ); НBr-ջրածնի բրոմիդ; HI - ջրածնի յոդ: Թթուների ուժը նվազում է վերևից ներքև: Հիդրոֆտորաթթուն ամենաթույլն է հալոգենացված թթուների շարքում, իսկ հիդրոդաթթունը՝ ամենաուժեղը։ Դա բացատրվում է նրանով, որ Hg-ի կապող էներգիան նվազում է վերեւից։ ՆԳ մոլեկուլի ուժգնությունը նվազում է նույն ուղղությամբ, ինչը կապված է միջմիջուկային հեռավորության մեծացման հետ։ Նվազում է նաև ջրի մեջ մի փոքր լուծվող աղերի լուծելիությունը.
Ձախից աջ հալոգենիդների լուծելիությունը նվազում է։ AgF-ը շատ լուծելի է ջրում։ Ազատ վիճակում գտնվող բոլոր հալոգենները օքսիդացնող նյութեր են. Նրանց ուժը որպես օքսիդացնող նյութեր ֆտորից նվազում է յոդի: Բյուրեղային, հեղուկ և գազային վիճակներում բոլոր հալոգենները գոյություն ունեն առանձին մոլեկուլների տեսքով: Ատոմային շառավիղները մեծանում են նույն ուղղությամբ, ինչը հանգեցնում է հալման և եռման կետերի ավելացման: Ֆտորը ավելի լավ է տարանջատվում ատոմների, քան յոդը: Էլեկտրոդների պոտենցիալները նվազում են, երբ շարժվում են հալոգեն ենթախմբով: Ֆտորն ունի ամենաբարձր էլեկտրոդային պոտենցիալը: Ֆտորը ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութն է. Ցանկացած ավելի բարձր ազատ հալոգեն կտեղաշարժի ստորինը, որը գտնվում է լուծույթում բացասական միայնակ լիցքավորված իոնի վիճակում:
20. Քլոր. Ջրածնի քլորիդ և աղաթթու
քլոր (Cl) –կանգնած է 3-րդ շրջանում՝ պարբերական համակարգի հիմնական ենթախմբի VII խմբում, հերթական համարը՝ 17, ատոմային զանգվածը՝ 35,453; վերաբերում է հալոգեններին:
Ֆիզիկական հատկություններ:դեղնականաչ գազ՝ սուր հոտով։ Խտությունը 3.214 գ/լ; հալման կետը -101 °C; եռման կետը -33,97 °C, սովորական ջերմաստիճանում այն հեշտությամբ հեղուկանում է 0,6 ՄՊա ճնշման տակ։ Ջրի մեջ լուծարվելով՝ առաջանում է դեղնավուն քլորաջուր։ Այն շատ լուծելի է օրգանական լուծիչներում, հատկապես հեքսանում (C6H14) և ածխածնի տետրաքլորիդում։
Քլորի քիմիական հատկությունները.էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա՝ 1s22s22p63s22p5: Արտաքին մակարդակում կա 7 էլեկտրոն։ Մակարդակը լրացնելու համար ձեզ հարկավոր է 1 էլեկտրոն, որը քլորն ընդունում է՝ ցուցաբերելով -1 օքսիդացման աստիճան: Կան նաև քլորի դրական օքսիդացման աստիճաններ մինչև + 7։ Հայտնի են հետևյալ քլորի օքսիդները՝ Cl2O, ClO2, Cl2O6 և Cl2O7։ Նրանք բոլորն էլ անկայուն են: Քլորը ուժեղ օքսիդացնող նյութ է: Այն ուղղակիորեն արձագանքում է մետաղների և ոչ մետաղների հետ.
Փոխազդում է ջրածնի հետ։ Նորմալ պայմաններում ռեակցիան ընթանում է դանդաղ, ուժեղ ջեռուցմամբ կամ լուսավորությամբ՝ պայթյունով, շղթայական մեխանիզմի համաձայն.
Քլորը փոխազդում է ալկալային լուծույթների հետ՝ ձևավորելով աղեր՝ հիպոքլորիտներ և քլորիդներ.
Երբ քլորը անցնում է ալկալային լուծույթի մեջ, ձևավորվում է քլորիդի և հիպոքլորիտի լուծույթների խառնուրդ.
Քլորը վերականգնող նյութ է՝ Cl2 + 3F2 = 2ClF3:
Փոխազդեցություն ջրի հետ.
Քլորն ուղղակիորեն չի արձագանքում ածխածնի, ազոտի և թթվածնի հետ:
Անդորրագիր: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2:
Էլեկտրոլիզ. 2NaCl + 2H2O = Cl2 + H2 + 2NaOH:
Բնության մեջ գտնելը.պարունակվում է հետևյալ միներալներում՝ հալիտ (ժայռային աղ), սիլվիտ, բիշոֆիտ; Ծովի ջուրը պարունակում է նատրիումի, կալիումի, մագնեզիումի և այլ տարրերի քլորիդներ։
Ջրածնի քլորիդ HCl. Ֆիզիկական հատկություններ:անգույն գազ, օդից ավելի ծանր, ջրում շատ լուծվող՝ աղաթթու առաջացնելու համար։
Անդորրագիր:լաբորատորիայում:
Արդյունաբերության մեջ ջրածինը այրվում է քլորի հոսքի մեջ: Այնուհետև ջրածնի քլորիդը լուծվում է ջրի մեջ՝ առաջացնելով աղաթթու (տես վերևում):
Քիմիական հատկություններԱղաթթուն ուժեղ է, միահիմն է, փոխազդում է մետաղների հետ լարման շարքում մինչև ջրածնի՝ Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2:
Որպես վերականգնող նյութ՝ այն փոխազդում է բազմաթիվ մետաղների օքսիդների և հիդրօքսիդների հետ։
Տարրերի քիմիա
VIIA ենթախմբի ոչ մետաղներ
VIIA ենթախմբի տարրերը բնորոշ ոչ մետաղներ են բարձր
էլեկտրաբացասականություն, նրանք ունեն խմբի անվանում՝ «հալոգեններ»:
Դասախոսության հիմնական խնդիրները
VIIA ենթախմբի ոչ մետաղների ընդհանուր բնութագրերը. Էլեկտրոնային կառուցվածքը, ատոմների ամենակարեւոր բնութագրերը. Առավել բնորոշ ste-
օքսիդացման տույժեր. Հալոգենների քիմիայի առանձնահատկությունները.
Պարզ նյութեր.
Բնական միացություններ.
Հալոգեն միացություններ
Հիդրոհալաթթուներ և դրանց աղեր. Աղ և ֆտորինաթթու
slots, անդորրագիր և դիմում:
Հալիդային համալիրներ.
Հալոգենների երկուական թթվածնային միացություններ. Անկայունությունը մոտ.
Պարզ նյութերի ռեդոքսային հատկությունները և համ.
միություններ. Անհամաչափության ռեակցիաներ. Լատիմեր դիագրամներ.
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
VIIA ենթախմբի տարրերի քիմիա
ընդհանուր բնութագրերը
Մանգան |
||||||||
Տեխնեցիում |
||||||||
VIIA- խումբը ձևավորվում է p-տարրերով՝ ֆտոր F, քլոր
Cl, բրոմ Br, յոդ I և աստատին At.
Վալենտային էլեկտրոնների ընդհանուր բանաձևը ns 2 np 5 է:
VIIA խմբի բոլոր տարրերը բնորոշ ոչ մետաղներ են:
Ինչպես երեւում է բաշխումից |
|||||||
վալենտային էլեկտրոններ |
|||||||
ըստ ատոմների ուղեծրերի |
բացակայում է միայն մեկ էլեկտրոն |
||||||
կայուն ութէլեկտրոնային թաղանթի ձևավորման համար
տուփեր, դրա համար էլ ունենուժեղ միտում կա դեպի
էլեկտրոնի ավելացում.
Բոլոր տարրերը հեշտությամբ ձևավորում են պարզ մեկ լիցքավորում
ny անիոններ G – .
Պարզ անիոնների տեսքով VIIA խմբի տարրերը հայտնաբերված են բնական ջրում և բնական աղերի բյուրեղներում, օրինակ՝ հալիտ NaCl, սիլվիտ KCl, ֆտորիտ։
CaF2.
Տարրերի ընդհանուր խմբի անվանումը VIIA-
«Հալոգեններ» խումբը, այսինքն՝ «աղեր ծնելը», պայմանավորված է նրանով, որ մետաղների հետ դրանց միացությունների մեծ մասը նախա
բնորոշ աղ է (CaF2, NaCl, MgBr2, KI), որը
որը կարելի է ձեռք բերել ուղղակի փոխազդեցության միջոցով
մետաղի փոխազդեցությունը հալոգենի հետ. Ազատ հալոգենները ստացվում են բնական աղերից, ուստի «հալոգեններ» անվանումը թարգմանվում է նաև որպես «աղերից ծնված»։
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Նվազագույն օքսիդացման վիճակը (–1) ամենակայունն է
բոլոր հալոգենների համար:
Տրված են VIIA խմբի տարրերի ատոմների որոշ բնութագրեր
VIIA խմբի տարրերի ատոմների ամենակարևոր բնութագրերը
Հարաբերական- |
Հարազատություն |
||||||
էլեկտրական |
|||||||
բացասական |
իոնացում, |
||||||
էությունը (ըստ |
|||||||
Հարցում) |
|||||||
թվի աճ |
|||||||
էլեկտրոնային շերտեր; |
|||||||
չափի մեծացում |
|||||||
էլեկտրաէներգիայի կրճատում |
|||||||
եռակի բացասականություն |
Հալոգեններն ունեն բարձր էլեկտրոնային կապ (առավելագույնը ժամը
Cl) և շատ բարձր իոնացման էներգիա (առավելագույնը F-ում) և առավելագույնը
հնարավոր էլեկտրաբացասականություն յուրաքանչյուր ժամանակահատվածում: Ֆտորն ամենաշատն է
բոլոր քիմիական տարրերի էլեկտրաբացասական.
Հալոգենի ատոմներում մեկ չզույգված էլեկտրոնի առկայությունը որոշում է
ներկայացնում է պարզ նյութերի ատոմների միավորումը երկատոմային մոլեկուլների Г2:
Պարզ նյութերի՝ հալոգենների համար առավել բնորոշ են օքսիդացնող նյութերը
հատկություններ, որոնք ամենաուժեղն են F2-ում և թուլանում են I2-ին անցնելու ժամանակ:
Հալոգենները բնութագրվում են բոլոր ոչ մետաղական տարրերի ամենամեծ ռեակտիվությամբ: Ֆտորը նույնիսկ հալոգենների մեջ առանձնանում է
ունի չափազանց բարձր ակտիվություն։
Երկրորդ շրջանի տարրը՝ ֆտորը, ամենաշատը տարբերվում է մյուսից
ենթախմբի այլ տարրեր. Սա ընդհանուր օրինաչափություն է բոլոր ոչ մետաղների համար:
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Ֆտորը՝ որպես առավել էլեկտրաբացասական տարր, սեքս չի ցուցադրում
ռեզիդենտ օքսիդացման վիճակներ. Ցանկացած առնչությամբ, ներառյալ կի-
թթվածին, ֆտորը գտնվում է օքսիդացման վիճակում (-1):
Մնացած բոլոր հալոգենները դրսևորում են դրական օքսիդացման աստիճաններ
լենիյա մինչև +7 առավելագույնը:
Հալոգենների օքսիդացման առավել բնորոշ վիճակները.
F: -1, 0;
Cl, Br, I: -1, 0, +1, +3, +5, +7:
Cl-ն ունի հայտնի օքսիդներ, որոնցում այն գտնվում է օքսիդացման վիճակում՝ +4 և +6:
Ամենակարևոր հալոգեն միացությունները՝ դրական վիճակում.
Օքսիդացման տույժերն են թթվածին պարունակող թթուները և դրանց աղերը:
Բոլոր հալոգեն միացությունները դրական օքսիդացման վիճակներում են
ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են:
օքսիդացման սարսափելի աստիճան:Անհամաչափությունը նպաստում է ալկալային միջավայրին:
Պարզ նյութերի և թթվածնային միացությունների գործնական կիրառում
Հալոգենների կրճատումը հիմնականում պայմանավորված է նրանց օքսիդացնող ազդեցությամբ։
Ամենապարզ նյութերը՝ Cl2, գտնում են ամենալայն գործնական կիրառությունը։
և F2. Քլորի և ֆտորի ամենամեծ քանակությունը սպառվում է արդյունաբերության մեջ
օրգանական սինթեզ՝ պլաստմասսաների, սառնագենտների, լուծիչների արտադրության մեջ,
թունաքիմիկատներ, դեղեր. Մետաղներ ստանալու և դրանց զտման համար օգտագործվում են զգալի քանակությամբ քլոր և յոդ։ Օգտագործվում է նաև քլոր
Ցելյուլոզը սպիտակեցնելու, խմելու ջրի ախտահանման և արտադրության մեջ
սպիտակեցնող և աղաթթվի ջուր: Պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ օգտագործվում են օքսոաթթուների աղերը։
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Գործնականում լայնորեն կիրառվում են թթուները՝ աղաթթուները և հալած թթուները։
Ֆտորը և քլորը պատկանում են քսան ամենատարածված տարրերին
այնտեղ բնության մեջ զգալիորեն ավելի քիչ բրոմ և յոդ կա: Բոլոր հալոգենները բնության մեջ հանդիպում են օքսիդացման վիճակում(-1): Միայն յոդը հանդիպում է KIO3 աղի տեսքով,
որը ներառված է որպես կեղտ չիլիական սելիտրայի մեջ (KNO3):
Աստատինը արհեստականորեն արտադրվող ռադիոակտիվ տարր է (այն բնության մեջ գոյություն չունի)։ At-ի անկայունությունը արտացոլված է անվանման մեջ, որը գալիս է հունարենից։ «աստատոս» - «անկայուն»: Աստատինը հարմար արտանետիչ է քաղցկեղի ուռուցքների ռադիոթերապիայի համար:
Պարզ նյութեր
Հալոգենների պարզ նյութերը ձևավորվում են երկատոմային G2 մոլեկուլներով:
Պարզ նյութերում՝ F2-ից I2-ի անցման ժամանակ՝ էլեկտրոնների քանակի ավելացմամբ
գահաշերտերը և ատոմների բևեռացման բարձրացումը, կա աճ
միջմոլեկուլային փոխազդեցությունը, որը հանգեցնում է ագրեգատային համակցվածության փոփոխության
ստանդարտ պայմաններում կանգնած.
Ֆտորը (նորմալ պայմաններում) դեղին գազ է, –181o C-ում վերածվում է
հեղուկ վիճակ.
Քլորը դեղնականաչավուն գազ է, որը հեղուկի է վերածվում –34o C-ում: Հա- գույնով:
Cl անունը կապված է դրա հետ, այն գալիս է հունարեն «chloros» - «դեղին-
կանաչ»: Cl2-ի եռման կետի կտրուկ աճ՝ համեմատած F2-ի,
ցույց է տալիս միջմոլեկուլային փոխազդեցության բարձրացում:
Բրոմը մուգ կարմիր, շատ ցնդող հեղուկ է, եռում է 58,8o C-ում։
տարրի անվանումը կապված է գազի սուր տհաճ հոտի հետ և առաջացել է
«bromos» - «գարշահոտ»:
Յոդ - մուգ մանուշակագույն բյուրեղներ, թույլ «մետալիկ» գույնով
կտորներ, որոնք տաքացնելիս հեշտությամբ սուբլիմացվում են՝ առաջացնելով մանուշակագույն գոլորշիներ;
արագ սառեցմամբ |
գոլորշիները մինչև 114o C |
ձևավորվում է հեղուկ. Ջերմաստիճանը |
|||||||||||||||||
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||||
Յոդի եռման կետը 183 ° C է: Նրա անունը գալիս է յոդի գոլորշու գույնից.
«յոդոս» - «մանուշակագույն»:
Բոլոր պարզ նյութերն ունեն սուր հոտ և թունավոր են։
Նրանց գոլորշիների ներշնչումը առաջացնում է լորձաթաղանթների և շնչառական օրգանների գրգռում, իսկ բարձր կոնցենտրացիաների դեպքում՝ շնչահեղձություն։ Առաջին համաշխարհային պատերազմի ժամանակ քլորն օգտագործվում էր որպես թունավոր նյութ։
Ֆտոր գազը և հեղուկ բրոմը առաջացնում են մաշկի այրվածքներ: Աշխատում է հա-
լոգեն, պետք է նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկել:
Քանի որ հալոգենների պարզ նյութերը ձևավորվում են ոչ բևեռ մոլեկուլներով
սառչում են, լավ են լուծվում ոչ բևեռ օրգանական լուծիչների մեջ.
Ալկոհոլը, բենզոլը, ածխածնի տետրաքլորիդը և այլն: Քլորը, բրոմը և յոդը քիչ են լուծվում ջրում: Br2-ն ավելի լավ է լուծվում, քան մյուսները, բրոմի կոնցենտրացիան նստած վիճակում:
Լուծույթը հասնում է 0,2 մոլ/լ, իսկ քլորը՝ 0,1 մոլ/լ։
Ֆտորը քայքայում է ջուրը.
2F2 + 2H2 O = O2 + 4HF
Հալոգենները ցուցադրում են բարձր օքսիդատիվ ակտիվություն և անցում
հալոգենային անիոնների մեջ:
Г2 + 2e– 2Г–
Ֆտորն ունի հատկապես բարձր օքսիդատիվ ակտիվություն։ Ֆտորը օքսիդացնում է ազնիվ մետաղները (Au, Pt):
Pt + 3F2 = PtF6
Այն նույնիսկ փոխազդում է որոշ իներտ գազերի հետ (կրիպտոն,
քսենոն և ռադոն), օրինակ,
Xe + 2F2 = XeF4
Շատ կայուն միացություններ այրվում են F2 մթնոլորտում, օրինակ.
ջուր, քվարց (SiO2):
SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Ֆտորի հետ ռեակցիաներում, նույնիսկ այնպիսի ուժեղ օքսիդացնող նյութեր, ինչպիսիք են ազոտը և ծծումբը
նիկաթթուները գործում են որպես վերականգնող նյութեր, մինչդեռ ֆտորը օքսիդացնում է մուտքը
իրենց բաղադրության մեջ պարունակող O(–2):
2HNO3 + 4F2 = 2NF3 + 2HF + 3O2 H2 SO4 + 4F2 = SF6 + 2HF + 2O2
F2-ի բարձր ռեակտիվությունը դժվարություններ է ստեղծում կոն-ի ընտրության հարցում.
դրա հետ աշխատելու կառուցվածքային նյութեր. Սովորաբար այդ նպատակների համար մենք օգտագործում ենք
Կան նիկել և պղինձ, որոնք օքսիդանալով իրենց մակերեսին կազմում են ֆտորիդների խիտ պաշտպանիչ թաղանթներ։ F անվանումը պայմանավորված է իր ագրեսիվ գործողությամբ։
Ես ուտում եմ, հունարենից է գալիս։ «Ֆտորոս» - «կործանարար»:
F2, Cl2, Br2, I2 շարքերում օքսիդացման ունակությունը թուլանում է աճի պատճառով.
ատոմների չափի մեծացում և էլեկտրաբացասականության նվազում։
Ջրային լուծույթներում նյութի օքսիդատիվ և վերականգնողական հատկությունները
Նյութերը սովորաբար բնութագրվում են էլեկտրոդների պոտենցիալների միջոցով: Աղյուսակում ներկայացված են էլեկտրոդների ստանդարտ պոտենցիալները (Eo, V)՝ կրճատման կիսա-ռեակցիաների համար
հալոգենների ձևավորում. Համեմատության համար, Eo արժեքը ki-ի համար
ածխածինը ամենատարածված օքսիդացնող նյութն է:
Ստանդարտ էլեկտրոդների պոտենցիալները պարզ հալոգեն նյութերի համար
Eo, B, ռեակցիայի համար |
|||||||||||||
O2 + 4e– + 4H+ 2H2 O |
|||||||||||||
Էօ, Վ |
|||||||||||||
էլեկտրոդի համար |
|||||||||||||
2Г– +2е – = Г2 |
|||||||||||||
Նվազեցված օքսիդատիվ ակտիվություն
Ինչպես երևում է աղյուսակից. F2-ը շատ ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է,
քան O2-ը, հետևաբար F2-ը գոյություն չունի ջրային լուծույթներում , այն օքսիդացնում է ջուրը,
վերականգնվելով F–. Դատելով Eо արժեքից՝ Cl2-ի օքսիդացնող հատկությունը
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
նույնպես ավելի բարձր, քան O2-ը: Իրոք, քլորի ջրի երկարատև պահպանման ժամանակ այն քայքայվում է թթվածնի արտազատման և HCl-ի ձևավորման հետ միասին: Բայց ռեակցիան դանդաղ է (Cl2 մոլեկուլը նկատելիորեն ավելի ուժեղ է, քան F2 մոլեկուլը և
քլորի հետ ռեակցիաների ակտիվացման էներգիան ավելի բարձր է), դիսպրո-
բաժանում:
Cl2 + H2 O HCl + HOCl
Ջրի մեջ այն չի հասնում մինչև վերջ (K = 3,9 . 10–4), հետևաբար Cl2 գոյություն ունի ջրային լուծույթներում։ Br2-ը և I2-ը բնութագրվում են ջրի մեջ նույնիսկ ավելի մեծ կայունությամբ:
Անհամաչափությունը շատ բնորոշ օքսիդացում է.
հալոգենների նվազեցման ռեակցիա. Ուժեղացման անհամաչափություն
լցվում է ալկալային միջավայրում:
Cl2-ի անհամաչափությունը ալկալիներում հանգեցնում է անիոնների առաջացման
Cl– և ClO–։ Անհամաչափության հաստատունը 7.5 է: 1015 թ.
Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O
Երբ յոդը անհամաչափ է ալկալիներում, առաջանում են I– և IO3–։ Անա-
Տրամաբանական է, որ Br2-ը անհամաչափ է յոդին: Ապրանքի փոփոխությունը անհամաչափ է
ազգը պայմանավորված է նրանով, որ Br-ում և I-ում GO– և GO2– անիոնները անկայուն են։
Քլորի անհամաչափության ռեակցիան օգտագործվում է արդյունաբերության մեջ
ուժեղ և արագ գործող հիպոքլորիտ օքսիդիչ ստանալու ունակություն,
սպիտակեցնող կրաքարի, բերթոլետի աղ.
3Cl2 + 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2 O
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Հալոգենների փոխազդեցությունը մետաղների հետ
Հալոգենները ակտիվորեն արձագանքում են բազմաթիվ մետաղների հետ, օրինակ.
Mg + Cl2 = MgCl2 Ti + 2I2 TiI4
Na + հալոգենիդներ, որոնցում մետաղն ունի ցածր օքսիդացման աստիճան (+1, +2),
- Սրանք աղի նման միացություններ են՝ գերակշռող իոնային կապերով: Ինչպես
ահա, իոնային հալոգենիդները հալման բարձր ջերմաստիճան ունեցող պինդ նյութեր են
Մետաղների հալոգենիդներ, որոնցում մետաղն ունի օքսիդացման բարձր աստիճան
միացությունները գերակշռող կովալենտային կապերով միացություններ են։
Նրանցից շատերը սովորական պայմաններում գազեր են, հեղուկներ կամ դյուրահալ պինդ նյութեր: Օրինակ՝ WF6-ը գազ է, MoF6-ը՝ հեղուկ,
TiCl4-ը հեղուկ է։
Հալոգենների փոխազդեցությունը ոչ մետաղների հետ
Հալոգենները ուղղակիորեն փոխազդում են բազմաթիվ ոչ մետաղների հետ.
ջրածին, ֆոսֆոր, ծծումբ և այլն Օրինակ.
H2 + Cl2 = 2HCl 2P + 3Br2 = 2PBr3 S + 3F2 = SF6
Ոչ մետաղների հալոգեններում կապը հիմնականում կովալենտ է:
Սովորաբար այս միացությունները ունեն ցածր հալման և եռման կետեր:
Ֆտորից յոդին անցնելիս հալոգենիդների կովալենտային բնույթը մեծանում է։
Տիպիկ ոչ մետաղների կովալենտ հալոգենիդները թթվային միացություններ են. ջրի հետ փոխազդելիս հիդրոլիզվում են՝ առաջացնելով թթուներ։ Օրինակ:
PBr3 + 3H2 O = 3HBr + H3 PO3
PI3 + 3H2 O = 3HI + H3 PO3
PCl5 + 4H2 O = 5HCl + H3 PO4
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Առաջին երկու ռեակցիաները օգտագործվում են բրոմի և ջրածնի յոդի արտադրության համար:
noic թթու.
Ինտերհալիդներ. Հալոգենները, միավորվելով միմյանց հետ, կազմում են միջ-
տանում է. Այս միացություններում ավելի թեթև և էլեկտրաբացասական հալոգենը գտնվում է (–1) օքսիդացման վիճակում, իսկ ավելի ծանրը՝ դրական վիճակում։
օքսիդացման տույժեր.
Տաքացման ժամանակ հալոգենների անմիջական փոխազդեցության շնորհիվ ստացվում են՝ ClF, BrF, BrCl, ICl։ Կան նաև ավելի բարդ ինտերհալիդներ.
ClF3, BrF3, BrF5, IF5, IF7, ICl3:
Բոլոր ինտերհալիդները նորմալ պայմաններում հեղուկ նյութեր են ցածր եռման կետով: Ինտերհալիդներն ունեն բարձր օքսիդատիվ ակտիվություն
գործունեություն։ Օրինակ՝ քիմիապես կայուն այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են SiO2, Al2 O3, MgO և այլն, այրվում են ClF3 գոլորշիներում։
2Al2 O3 + 4ClF3 = 4 AlF3 + 3O2 + 2Cl2
Fluoride ClF 3-ը ագրեսիվ ֆտորացնող ռեագենտ է, որն արագ է գործում
բակ F2. Այն օգտագործվում է օրգանական սինթեզներում և ֆտորով աշխատելու համար նիկելային սարքավորումների մակերեսին պաշտպանիչ թաղանթներ ստանալու համար։
Ջրի մեջ ինտերհալիդները հիդրոլիզվում են՝ առաջացնելով թթուներ։ Օրինակ,
ClF5 + 3H2 O = HClO3 + 5HF
Հալոգենները բնության մեջ. Պարզ նյութերի ստացում
Արդյունաբերության մեջ հալոգենները ստանում են իրենց բնական միացություններից։ Բոլորը
Ազատ հալոգենների ստացման գործընթացները հիմնված են հալոգենի օքսիդացման վրա
Նիդ իոններ.
2Г – Г2 + 2e–
Զգալի քանակությամբ հալոգեններ հանդիպում են բնական ջրերում անիոնների տեսքով՝ Cl–, F–, Br–, I–։ Ծովի ջուրը կարող է պարունակել մինչև 2,5% NaCl:
Բրոմը և յոդը ստանում են նավթահորերի ջրից և ծովի ջրից։
Կատարող: |
Միջոցառման թիվ |
||||||||||||||||
Հալոգենները՝ ֆտոր F, քլոր C1, բրոմ Br, յոդ I, VILA խմբի տարրեր են։ Հալոգենի ատոմների վալենտային թաղանթի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան հիմնական վիճակում ns 2 np 5.Արտաքին p ուղեծրում հինգ էլեկտրոնի առկայությունը, այդ թվում՝ մեկը չզույգված, պատճառ է հալոգենների էլեկտրոնների բարձր մերձեցման։ Էլեկտրոնի ավելացումը հանգեցնում է հալոգենիկ անիոնների (F-, Cl-, Br-, I-) առաջացմանը՝ մոտակա ազնիվ գազի կայուն 8 էլեկտրոնային թաղանթով։ Հալոգենները հստակ ոչ մետաղներ են:
Առավել էլեկտրաբացասական տարրը՝ ֆտորը, միացություններում ունի միայն մեկ օքսիդացման վիճակ՝ 1, քանի որ այն միշտ էլ էլեկտրոն ընդունող է։ Միացությունների այլ հալոգենները կարող են ունենալ օքսիդացման վիճակներ՝ տատանվում է -1-ից մինչև +7: Հալոգենների դրական օքսիդացման վիճակները պայմանավորված են նրանց վալենտային էլեկտրոնների անցումով դեպի արտաքին մակարդակի ազատ d-օրբիտալներ (Բաժին 2.1.3) ավելի էլեկտրաբացասական տարրերով կապեր ձևավորելիս:
Հալոգենի մոլեկուլները երկատոմային են՝ F 2, C1 2, Br 2, I 2: Ստանդարտ պայմաններում ֆտորը և քլորը գազեր են, բրոմը՝ ցնդող հեղուկ (Tbp = 59 °C), իսկ յոդը՝ պինդ, բայց հեշտությամբ վեհանում է (վերափոխվում է գազային՝ շրջանցելով հեղուկ վիճակը)։
Redox հատկությունները.Հալոգենները ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, որոնք արձագանքում են գրեթե բոլոր մետաղների և շատ ոչ մետաղների հետ.
Հատկապես բարձր քիմիական ակտիվություն է ցուցաբերում ֆտորը, որը տաքացնելիս փոխազդում է նույնիսկ քսենոնի, կրիպտոնի և ռադոնի ազնիվ գազերի հետ.
Հալոգենների քիմիական ակտիվությունը նվազում է ֆտորից մինչև յոդ, քանի որ ատոմային շառավիղի աճով նվազում է հալոգենների՝ էլեկտրոններ կցելու ունակությունը.
Որքան ավելի ակտիվ հալոգենը միշտ տեղահանում է պակաս ակտիվը մետաղների հետ իր միացություններից: Այսպիսով, ֆտորը տեղահանում է մնացած բոլոր հալոգենները իրենց հալոգեններից, իսկ բրոմը տեղահանում է միայն յոդը յոդիդներից.
Հալոգենների տարբեր օքսիդատիվ հատկությունները դրսևորվում են նաև մարմնի վրա դրանց ազդեցությամբ։ Գազային քլորը և ֆտորը, իրենց շատ ուժեղ օքսիդացնող հատկությունների շնորհիվ, հզոր թունավոր նյութեր են, որոնք լուրջ վնաս են հասցնում թոքերին և աչքերի, քթի և կոկորդի լորձաթաղանթներին: Յոդը ավելի մեղմ օքսիդացնող նյութ է, որն ունի հակասեպտիկ հատկություններ, ուստի այն լայնորեն օգտագործվում է բժշկության մեջ:
Հալոգենների ռեդոքսային հատկությունների տարբերությունները ի հայտ են գալիս նաև ջրի հետ փոխազդելու ժամանակ։ Ֆտորը օքսիդացնում է ջուրը, ընդ որում վերականգնող նյութը ջրի մոլեկուլի թթվածնի ատոմն է.
Այլ հալոգենների փոխազդեցությունը ջրի հետ ուղեկցվում է նրանց ատոմների ռեդոքս դիսմուտացիայով։ Այսպիսով, երբ քլորը փոխազդում է ջրի հետ, քլորի մոլեկուլի ատոմներից մեկը, ստանալով մեկ այլ ատոմից էլեկտրոն, կրճատվում է, իսկ մյուս քլորի ատոմը, հրաժարվելով էլեկտրոնից, օքսիդանում է։ Սա ստեղծում է քլոր ջուր,ջրածնի քլորիդ (հիդրոքլորային թթու) և հիպոքլորային (հիպոքլորային) թթու պարունակող.
Ռեակցիան շրջելի է, և դրա հավասարակշռությունը կտրուկ տեղափոխվում է ձախ: Հիպոքլորային թթուն անկայուն է և հեշտությամբ քայքայվում է, հատկապես լույսի ներքո, ձևավորելով շատ ուժեղ օքսիդացնող նյութ՝ ատոմային թթվածին.
Այսպիսով, քլորաջուրը տարբեր կոնցենտրացիաներում պարունակում է տարբեր օքսիդացնող կարողություններով երեք օքսիդացնող նյութեր՝ մոլեկուլային քլոր, հիպոքլոր թթու և ատոմային թթվածին, որոնց գումարը հաճախ կոչվում է. «ակտիվ քլոր».
Ստացված ատոմային թթվածինը սպիտակեցնում է ներկերը և սպանում մանրէները, ինչը բացատրում է քլորի ջրի սպիտակեցնող և մանրէասպան ազդեցությունը:
Հիպոքլորային թթուն ավելի ուժեղ օքսիդացնող նյութ է, քան քլոր գազը: Այն փոխազդում է RH օրգանական միացությունների հետ և որպես օքսիդացնող և որպես քլորացնող ռեագենտ.
Հետևաբար, երբ խմելու ջուրը, որը պարունակում է օրգանական նյութեր, քանի որ կեղտերը քլորացվում են, դրանք կարող են վերածվել ավելի թունավոր քլորօրգանական միացությունների RC1: Սա պետք է անպայման հաշվի առնել ջրի մաքրման մեթոդների մշակման և դրանց կիրառման ժամանակ։
Երբ ալկալը ավելացվում է քլորային ջրի մեջ, հավասարակշռությունը տեղափոխվում է աջ՝ հիպոքլորային և աղաթթուների չեզոքացման պատճառով.
Ստացված աղերի խառնուրդի լուծույթը, որը կոչվում է Ջավել ջուր,օգտագործվում է որպես սպիտակեցնող և ախտահանող միջոց։ Այս հատկությունները պայմանավորված են նրանով, որ կալիումի հիպոքլորիտը CO2 + H 2 0 ազդեցության տակ և հիդրոլիզի արդյունքում վերածվում է անկայուն հիպոքլորաթթվի՝ առաջացնելով ատոմային թթվածին։ Արդյունքում Javel ջուրը ոչնչացնում է ներկանյութերը և սպանում մանրէները։
Երբ գազային քլորը գործում է թաց հանգած կրաքարի Ca(OH) 2-ի վրա, ստացվում է CaCl 2 և Ca(0C1) 2 աղերի խառնուրդ, որը կոչվում է. սպիտակեցնող:
Կրաքարի քլորիդը կարելի է համարել որպես CaCl(OCl) աղաթթուների աղաթթուների խառը կալցիումի աղ։ Խոնավ օդում սպիտակեցնող նյութը, փոխազդելով ջրի և ածխաթթու գազի հետ, աստիճանաբար արձակում է հիպոքլորային թթու, որն ապահովում է դրա սպիտակեցնող, ախտահանող և գազազերծող հատկությունները.
Երբ սպիտակեցնող նյութը ենթարկվում է աղաթթվին, ազատ քլորն ազատվում է.
Տաքացման ժամանակ հիպոքլորային թթուն քայքայվում է ռեդոքսի անհամաչափության արդյունքում՝ առաջացնելով աղաթթուներ և պերքլորային թթուներ.
Երբ քլորը անցնում է տաք ալկալային լուծույթով, ինչպիսին է KOH-ը, ձևավորվում են կալիումի քլորիդ և կալիումի քլորատ KClO 3 (Berthollet աղ).
ՍlO - - СlO4(-) շարքի ջրային լուծույթներում թթվածին պարունակող քլորաթթուների անիոնների օքսիդացման ունակությունը նվազում է, չնայած դրանցում քլորի օքսիդացման աստիճանի բարձրացմանը.
Սա բացատրվում է այս շարքի անիոնների կայունության բարձրացմամբ՝ պայմանավորված դրանց բացասական լիցքի տեղակայման ավելացմամբ։ Միևնույն ժամանակ, LiC10 4 և KClO 4 պերքլորատները չոր վիճակում բարձր ջերմաստիճաններում ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են և օգտագործվում են տարբեր կենսանյութերի հանքայնացման համար՝ դրանցում պարունակվող անօրգանական բաղադրիչները որոշելիս:
Հալոգեն անիոնները (բացառությամբ F--ի) ունակ են էլեկտրոններ նվիրաբերելու, ուստի դրանք վերականգնող նյութեր են։ Քանի որ դրանց շառավիղը մեծանում է, հալոգենային անիոնների վերականգնողական կարողությունը մեծանում է քլորիդ անիոնից մինչև յոդիդ անիոն.
Այսպիսով, հիդրոիոդաթթուն օքսիդացվում է մթնոլորտային թթվածնով արդեն նորմալ ջերմաստիճանում.
Հիդրոքլորային թթուն չի օքսիդանում թթվածնով, և, հետևաբար, քլորիդային անիոնը կայուն է մարմնի պայմաններում, ինչը շատ կարևոր է ֆիզիոլոգիայի և բժշկության տեսանկյունից:
Թթու-բազային հատկություններ.Ջրածնի հալոգենիդները HF, HC1, HBr, HI, իրենց մոլեկուլների բևեռականության շնորհիվ, շատ լուծելի են ջրում։ Այս դեպքում տեղի է ունենում մոլեկուլների հիդրացիա՝ հանգեցնելով դրանց տարանջատմանը հիդրատացված պրոտոնների և հալոգենիկ անիոնների առաջացմամբ։ HF, HC1, HBr, HI շարքերի թթուների ուժը մեծանում է F--ից I- անիոնների շառավղով և բևեռացման մեծացման պատճառով:
Աղաթթուն, որպես ստամոքսահյութի բաղադրիչ, կարևոր դեր է խաղում մարսողության գործընթացում։ Հիմնականում աղաթթվի շնորհիվ, որի զանգվածային բաժինը ստամոքսահյութում կազմում է 0,3%, նրա pH-ը պահպանվում է 1-ից 3-ի սահմաններում: Հիդրոքլորաթթուն նպաստում է պեպսինի ֆերմենտի անցմանը նրա ակտիվ ձևին, որն ապահովում է սպիտակուցների մարսումը: տարբեր ամինաթթուների ձևավորմամբ պեպտիդային կապերի հիդրոլիտիկ խզման պատճառով.
Ստամոքսահյութում աղաթթվի և այլ թթուների պարունակության որոշումը քննարկվել է բաժնում: 8.3.3.
Քլորի թթվածին պարունակող թթուների շարքում, երբ նրա օքսիդացման աստիճանը մեծանում է, թթուների ուժը մեծանում է։
Դա պայմանավորված է O-H կապի բևեռականության բարձրացմամբ՝ դրա էլեկտրոնային խտության տեղաշարժի պատճառով դեպի քլորի ատոմ, ինչպես նաև անիոնների կայունության բարձրացման պատճառով։
Կոմպլեքսային հատկություններ.Հալոգեն անիոնները հակված են կոմպլեքսներ ձևավորելու որպես լիգանդներ: Հալոգենային համալիրների կայունությունը սովորաբար նվազում է F- > Cl- > Br- > > I- կարգով: Հենց բարդ առաջացման գործընթացն է բացատրում ֆտորիդային անիոնների թունավոր ազդեցությունը, որոնք ֆերմենտների ակտիվ կենտրոններում ընդգրկված մետաղական կատիոններով ֆտորիդային կոմպլեքսներ ձևավորելով՝ ճնշում են դրանց ակտիվությունը։
Յոդի մոլեկուլը հետաքրքիր բարդույթներ առաջացնող հատկություններ է ցուցադրում։ Այսպիսով, ջրի մեջ մոլեկուլային յոդի լուծելիությունը կտրուկ աճում է կալիումի յոդիդի առկայության դեպքում, որը կապված է բարդ անիոնի առաջացման հետ։
Այս բարդ իոնի ցածր կայունությունը ապահովում է մոլեկուլային յոդի առկայությունը լուծույթում։ Ուստի, բժշկության մեջ որպես մանրէասպան նյութ օգտագործվում է յոդի ջրային լուծույթ՝ KI-ի ավելացմամբ։ Բացի այդ, մոլեկուլային յոդը օսլայի (Բաժին 22.3) և պոլիվինիլային սպիրտով ստեղծում է ներառական համալիրներ (կապույտ յոդ):Այս կոմպլեքսներում յոդի մոլեկուլները կամ դրանց հարակիցները յոդի անիոնների հետ լրացնում են համապատասխան պոլիհիդրօքսի պոլիմերների պարուրաձև կառուցվածքով առաջացած ուղիները։ Ներառման բարդույթները այնքան էլ կայուն չեն և ունակ են աստիճանաբար ազատել մոլեկուլային յոդը։ Հետևաբար, այնպիսի դեղամիջոց, ինչպիսին կապույտ յոդն է, արդյունավետ, բայց մեղմ, երկարատև բակտերիասպան միջոց է:
Հալոգենների և դրանց միացությունների կենսաբանական դերն ու օգտագործումը բժշկության մեջ.Հալոգենները տարբեր միացությունների տեսքով կենդանի հյուսվածքների մի մասն են: Օրգանիզմում բոլոր հալոգեններն ունեն 1 օքսիդացման աստիճան: Միևնույն ժամանակ, քլորը և բրոմը գոյություն ունեն հիդրատացված Cl- և Br- անիոնների տեսքով, իսկ ֆտորն ու յոդը ջրում չլուծվող կենսասուբստրատների մաս են կազմում.
Ֆտորի միացությունները ոսկրային հյուսվածքի, եղունգների և ատամների բաղադրիչներն են: Ֆտորի կենսաբանական ազդեցությունն առաջին հերթին կապված է ատամնաբուժական հիվանդությունների խնդրի հետ։ Ֆտորիդ անիոնը, փոխարինելով հիդրօքսիապատիտի հիդրօքսիդի իոնին, պինդ ֆտորապատիտից ձևավորում է պաշտպանիչ էմալի շերտ.
Խմելու ջրի ֆտորացումը մինչև 1 մգ/լ ֆտորիդ իոնի կոնցենտրացիան և նատրիումի ֆտորիդի ավելացումը ատամի մածուկին զգալիորեն նվազեցնում է ատամնաբուժական կարիեսը բնակչության մոտ: Միաժամանակ, երբ խմելու ջրում ֆտորիդ անիոնի կոնցենտրացիան 1,2 մգ/լ-ից բարձր է, ոսկորների և ատամի էմալի փխրունությունը մեծանում է և առաջանում է օրգանիզմի ընդհանուր հյուծում, որը կոչվում է. ֆտորոզ.
Քլորիդ անիոնները ապահովում են իոնային հոսքեր բջջային թաղանթների միջով, մասնակցում են օսմոտիկ հոմեոստազի պահպանմանը և բարենպաստ միջավայր ստեղծում ստամոքսահյութի պրոտոլիտիկ ֆերմենտների գործողության և ակտիվացման համար:
Մարդու մարմնում բրոմիդային անիոնները տեղայնացված են հիմնականում հիպոֆիզի և այլ էնդոկրին գեղձերի մեջ: Հաստատվել է մարմնում բրոմի և քլորիդ անիոնների պարունակության միջև դինամիկ կապի առկայությունը։ Այսպիսով, արյան մեջ բրոմիդ անիոնների ավելացված պարունակությունը նպաստում է երիկամների կողմից քլորիդ անիոնների արագ արտազատմանը։ Բրոմիդները տեղայնացված են հիմնականում միջբջջային հեղուկում։ Նրանք ուժեղացնում են ուղեղային ծառի կեղևի նեյրոններում արգելակող գործընթացները, և, հետևաբար, դեղագիտության մեջ օգտագործվում են կալիումի, նատրիումի և բրոմոկամֆորի բրոմիդները:
Յոդը և նրա միացությունները ազդում են սպիտակուցների, ճարպերի և հորմոնների սինթեզի վրա։ Յոդի քանակի կեսից ավելին գտնվում է վահանաձև գեղձում՝ կապված վիճակում՝ վահանաձև գեղձի հորմոնների տեսքով։ Օրգանիզմում յոդի անբավարար ընդունման դեպքում զարգանում է էնդեմիկ խոփը։ Այս հիվանդությունը կանխելու համար կերակրի աղին ավելացնում են NaI կամ KI (1-2 գ 1 կգ NaCl-ին)։ Այսպիսով, բոլոր հալոգենները անհրաժեշտ են կենդանի օրգանիզմների բնականոն գործունեության համար։
Գլուխ 13
ՍԱՀՄԱՆՈՒՄ
Հալոգեններ– VIIA խմբի տարրեր – ֆտոր (F), քլոր (Cl), բրոմ (Br) և յոդ (I):
Հալոգենների արտաքին էներգիայի մակարդակի էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա ns 2 np 5. Քանի որ հալոգեններին պակասում է միայն մեկ էլեկտրոն մինչև էներգիայի մակարդակը լրացնելը, ORR-ում նրանք առավել հաճախ ցուցադրում են օքսիդացնող նյութերի հատկություններ: Հալոգենների օքսիդացման վիճակները՝ «-1»-ից մինչև «+7»: Հալոգեն խմբի միակ տարրը՝ ֆտորը, ցուցադրում է միայն մեկ օքսիդացման աստիճան «-1» և հանդիսանում է ամենաէլեկտրաբացասական տարրը։
Հալոգենի մոլեկուլները երկատոմիկ են՝ F 2, Cl 2, Br 2, I 2: Քիմիական տարրի ատոմի միջուկի լիցքի աճով, այսինքն. Ֆտորից յոդ անցնելիս հալոգենների օքսիդացման ունակությունը նվազում է, ինչը հաստատվում է հիդրոհալաթթուներից և դրանց աղերից ցածր հալոգենները ավելի բարձրներով տեղափոխելու ունակությամբ.
Br 2 + 2HI = I 2 + 2HBr
Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl
Հալոգենների ֆիզիկական հատկությունները
թիվ ֆտորը բաց դեղին գազ է՝ սուր հոտով։ Թունավոր. Քլորը բաց կանաչ գազ է, ինչպես ֆտորինը, այն ունի սուր հոտ։ Խիստ թունավոր: Բարձր ճնշման և սենյակային ջերմաստիճանի դեպքում այն հեշտությամբ վերածվում է հեղուկ վիճակի: Բրոմը կարմիր-շագանակագույն գույնի ծանր հեղուկ է՝ բնորոշ տհաճ սուր հոտով։ Հեղուկ բրոմը, ինչպես նաև նրա գոլորշիները խիստ թունավոր են։ Բրոմը վատ է լուծվում ջրում և լավ է ոչ բևեռային լուծիչների մեջ: Յոդը մուգ մոխրագույն պինդ է, մետաղական փայլով: Յոդի գոլորշին մանուշակագույն է: Յոդը հեշտությամբ վեհանում է, այսինքն. պինդից վերածվում է գազային վիճակի՝ միաժամանակ շրջանցելով հեղուկ վիճակը։
Հալոգենների արտադրություն
Հալոգենները կարելի է ստանալ լուծույթների կամ հալոգենների հալվածքների էլեկտրոլիզով.
MgCl 2 = Mg + Cl 2 (հալվել)
Ամենից հաճախ հալոգենները ստացվում են հիդրոհալաթթուների օքսիդացման ռեակցիայի միջոցով.
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O
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
Հալոգենների քիմիական հատկությունները
Ֆտորն ունի ամենամեծ քիմիական ակտիվությունը։ Քիմիական տարրերի մեծ մասը, նույնիսկ սենյակային ջերմաստիճանում, փոխազդում են ֆտորի հետ՝ ազատելով մեծ քանակությամբ ջերմություն։ Նույնիսկ ջուրն այրվում է ֆտորում.
2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2
Ազատ քլորն ավելի քիչ ռեակտիվ է, քան ֆտորինը: Այն անմիջականորեն չի արձագանքում թթվածնի, ազոտի և ազնիվ գազերի հետ։ Այն փոխազդում է բոլոր այլ նյութերի հետ, ինչպիսիք են ֆտորը.
2Fe + Cl 2 = 2FeCl 3
2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
Երբ քլորը ցրտին փոխազդում է ջրի հետ, տեղի է ունենում շրջելի ռեակցիա.
Cl 2 + H 2 O↔HCl +HClO
Ռեակցիայի արտադրանքի խառնուրդը կոչվում է քլորաջուր:
Երբ քլորը ցրտին փոխազդում է ալկալիների հետ, ձևավորվում են քլորիդների և հիպոքլորիտների խառնուրդներ.
Cl 2 + Ca (OH) 2 = Ca (Cl)OCl + H 2 O
Երբ քլորը լուծվում է տաք ալկալային լուծույթում, տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան.
3Cl 2 + 6KOH=5KCl +KClO 3 +3H 2 O
Բրոմը, ինչպես քլորը, լուծվում է ջրի մեջ և մասամբ արձագանքելով դրա հետ՝ ձևավորում է այսպես կոչված «բրոմաջուր», մինչդեռ յոդը գործնականում անլուծելի է ջրում։
Յոդը քիմիական ակտիվությամբ զգալիորեն տարբերվում է այլ հալոգեններից։ Այն չի փոխազդում ոչ մետաղների մեծ մասի հետ և դանդաղ է արձագանքում մետաղների հետ միայն տաքանալիս: Յոդի փոխազդեցությունը ջրածնի հետ տեղի է ունենում միայն ուժեղ տաքացման դեպքում, ռեակցիան էնդոթերմիկ է և խիստ շրջելի.
H 2 + I 2 = 2HI - 53 կՋ:
Խնդիրների լուծման օրինակներ
ՕՐԻՆԱԿ 1
| Զորավարժություններ | Հաշվե՛ք կալիումի յոդիդի հետ արձագանքած քլորի ծավալը (ոչ), եթե առաջացել է 508 գ կշռող յոդ։ |
| Լուծում | Գրենք ռեակցիայի հավասարումը. Cl 2 + 2KI = I 2 + 2KCl Գտնենք ձևավորված յոդի քանակը. v(I 2)=m(I 2)/M(I 2) v(I 2)=508/254=2 մոլ Ըստ ռեակցիայի հավասարման՝ քլորի նյութի քանակը. Քիմիայի դասագրքից շատերը գիտեն, որ հալոգենները ներառում են Մենդելեևի պարբերական համակարգի քիմիական տարրեր աղյուսակում 17-րդ խմբից: Հունարենից թարգմանվել է ծնունդ, ծագում: Գրեթե բոլորը բարձր ակտիվ են, ինչի պատճառով բուռն արձագանքում են պարզ նյութերի հետ, բացառությամբ մի քանի ոչ մետաղների։ Ի՞նչ են հալոգենները և ի՞նչ հատկություններ ունեն: հետ շփման մեջ Հալոգենների ցանկՀալոգենները լավ օքսիդացնող նյութեր են, այդ պատճառով բնության մեջ դրանք կարելի է գտնել միայն որոշ միացություններում: Որքան մեծ է ատոմային թիվը, այնքան քիչ է այս խմբի տարրերի քիմիական ակտիվությունը: Հալոգեն խումբը ներառում է հետևյալ տարրերը.
Վերջինս մշակվել է Միջուկային հետազոտությունների ինստիտուտում, որը գտնվում է Դուբնա քաղաքում։ Ֆտորը թունավոր գազ է՝ գունատ դեղին գույնով։ Քլորը նույնպես թունավոր է։ Սա գազ է, որն ունի բաց կանաչ գույնի բավականին սուր և տհաճ հոտ։ Բրոմն ունի կարմրաշագանակագույն գույն և թունավոր հեղուկ է, որը կարող է ազդել նույնիսկ հոտառության վրա: Այն շատ ցնդող է, ուստի այն պահվում է ամպուլներում։ Յոդը բյուրեղային, հեշտությամբ սուբլիմացվող, մուգ մանուշակագույն նյութ է։ Աստատինը ռադիոակտիվ է, բյուրեղային գույնը` սև կապույտով, կիսատևումը 8,1 ժամ է:
Ֆտորը փոխազդում է իներտ գազերի հետ և ճառագայթվում է (Xe + F 2 = XeF 2 + 152 կՋ): Երբ տաքացվում է, ֆտորը ազդում է այլ հալոգենների վրա՝ օքսիդացնելով դրանք։ Գործում է բանաձևը՝ Hal 2 + F 2 = 2 HalF, որտեղ Hal = Cl, Br, I, At, այն դեպքում, երբ քլորի, բրոմի, յոդի և աստաթինի HalF օքսիդացման վիճակները հավասար են + 1-ի։ Ֆտորը նույնպես բավականին ակտիվորեն փոխազդում է բարդ նյութերի հետ։ Հետևանքը ջրի օքսիդացումն է։ Այս դեպքում տեղի է ունենում պայթյունավտանգ ռեակցիա, որը հակիրճ գրված է բանաձևով՝ 3F 2 + ZH 2 O = OF 2 + 4HF + H 2 O 2: ՔլորԱզատ քլորի ակտիվությունը մի փոքր ավելի քիչ է, քան ֆտորինը, բայց այն նաև լավ արձագանքելու ունակություն ունի։ Դա կարող է առաջանալ շատ պարզ նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ, հազվադեպ բացառություններով՝ թթվածնի, ազոտի և իներտ գազերի տեսքով։ Նա կարող է բուռն արձագանքել բարդ նյութերի հետ, ստեղծելով փոխարինման ռեակցիաներ, ածխաջրածիններ ավելացնելու հատկությունը բնորոշ է նաև քլորին։ Երբ ջեռուցվում է, բրոմը կամ յոդը տեղահանվում են ջրածնի կամ մետաղների միացություններից:
Cl2+ հν → 2Cl, Cl + H2 → HCl + H, H + Cl2 → HCl + Cl, Cl + H2 → HCl + H և այլն: Ֆոտոնները, երբ գրգռված են, առաջացնում են Cl 2 մոլեկուլների տարրալուծումը ատոմների, և տեղի է ունենում շղթայական ռեակցիա՝ առաջացնելով նոր մասնիկների տեսք, որոնք սկիզբ են դնում հաջորդ փուլի սկզբին։ Քիմիայի պատմության մեջ այս երեւույթն ուսումնասիրվել է։ Ռուս քիմիկոս և Նոբելյան մրցանակի դափնեկիր Ն.Ն. 1956 թվականին ուսումնասիրել է ֆոտոքիմիական շղթայական ռեակցիան և դրանով իսկ մեծ ներդրում է ունեցել գիտության մեջ։ Քլորը փոխազդում է բազմաթիվ բարդ նյութերի հետ, դրանք փոխարինման և ավելացման ռեակցիաներ են։ Այն լավ լուծվում է ջրի մեջ։ Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO - 25 կՋ: Ալկալիներով, երբ տաքացվում է, քլորը կարող է անհամաչափ.
Բրոմ, յոդ և աստատինԲրոմի քիմիական ակտիվությունը մի փոքր ավելի քիչ է, քան վերը նշված ֆտորինը կամ քլորինը, սակայն այն նույնպես բավականին բարձր է։ Բրոմը հաճախ օգտագործվում է հեղուկ վիճակում: Այն, ինչպես քլորը, շատ լավ է լուծվում ջրի մեջ։ Դրա հետ տեղի է ունենում մասնակի ռեակցիա, որը թույլ է տալիս ստանալ «բրոմ ջուր»: Յոդի քիմիական ակտիվությունը նկատելիորեն տարբերվում է այս շարքի մյուս ներկայացուցիչներից։ Այն գրեթե չի փոխազդում ոչ մետաղների հետ, այլ՝ հետ Մետաղների հետ ռեակցիան տեղի է ունենում շատ դանդաղ և միայն տաքացնելիս. Այս դեպքում տեղի է ունենում ջերմության մեծ կլանում (էնդոթերմիկ ռեակցիա), որը խիստ շրջելի է։ Բացի այդ Յոդը ոչ մի կերպ չի կարող լուծվել ջրի մեջ, դրան հնարավոր չէ հասնել նույնիսկ ջեռուցմամբ, այդ իսկ պատճառով բնության մեջ «յոդաջուր» չկա։ Յոդը կարող է լուծվել միայն յոդի լուծույթում: Այս դեպքում առաջանում են բարդ անիոններ։ Բժշկության մեջ այս միացությունը կոչվում է Լուգոլի լուծույթ։ Աստատինը փոխազդում է մետաղների և ջրածնի հետ։ Հալոգենների շարքում քիմիական ակտիվությունը նվազում է ֆտորից դեպի աստատին ուղղությամբ։ F - At շարքի յուրաքանչյուր հալոգեն ի վիճակի է տեղափոխել հաջորդ տարրերը մետաղների կամ ջրածնի միացություններից: Աստատինը այս տարրերից ամենապասիվն է: Բայց այն բնութագրվում է մետաղների հետ փոխազդեցությամբ։ ԴիմումՔիմիան ամուր արմատավորված է մեր կյանքում՝ ներթափանցելով բոլոր ոլորտներում: Մարդը սովորել է օգտագործել հալոգենները, ինչպես նաև դրա միացությունները՝ հանուն իր շահի։ Հալոգենների կենսաբանական նշանակությունն անհերքելի է։ Նրանց կիրառման ոլորտները տարբեր են.
Քլորն ամենալայն կիրառությունն է գտել մեր կյանքում։ Դրա կիրառման շրջանակը բավականին բազմազան է. Օգտագործման օրինակներ.
Պետք է հիշել, որ հալոգենները շատ թունավոր նյութեր են։ Այս հատկությունը հատկապես արտահայտված է ֆտորում։ Հալոգենները կարող են առաջացնել շնչահեղձություն, շնչառության գրգռում և վնասել կենսաբանական հյուսվածքը: Չափազանց վտանգավոր կարող են լինել քլորի գոլորշիները, ինչպես նաև ֆտորի աերոզոլը, որն ունի թույլ հոտ և զգացվում է բարձր կոնցենտրացիաներում: Մարդը կարող է զգալ շնչահեղձության ազդեցություն: Նման միացումների հետ աշխատելիս պետք է նախազգուշական միջոցներ ձեռնարկել: Հալոգենների արտադրության մեթոդները բարդ են և բազմազան։ Արդյունաբերությունում դրան մոտենում են որոշակի պահանջներով, որոնք խստորեն պահպանվում են։ Ավելին թեմայի վերաբերյալ
|
Հալոգենների բարձր օքսիդացման ակտիվությունը ֆտորից նվազում է յոդ: Նրա եղբայրներից ամենաակտիվը ֆտորն է, որը ունի ցանկացած մետաղների հետ փոխազդելու հատկություն՝ առաջացնելով աղեր, դրանցից ոմանք ինքնաբուխ բռնկվում են՝ արձակելով հսկայական ջերմություն։ Առանց ջեռուցման այս տարրը արձագանքում է գրեթե բոլոր ոչ մետաղների հետ, ռեակցիաները ուղեկցվում են որոշակի քանակությամբ ջերմության արտազատմամբ (էկզոտերմիկ)։
Այս տարրը յուրահատուկ կապ ունի ջրածնի հետ։ Սենյակային ջերմաստիճանում և առանց լույսի ազդեցության, քլորը որևէ կերպ չի արձագանքում այս գազին, բայց երբ այն տաքացվի կամ ուղղվի դեպի լույս, տեղի կունենա պայթուցիկ շղթայական ռեակցիա: Բանաձևը տրված է ստորև.
Բնական միացությունից կրիոլիտից, որի քիմիական բանաձևը հետևյալն է՝ ստացվում է Na3AlF6. ալյումինե. Արտադրության մեջ լայնորեն կիրառվում են ֆտորային միացությունները ատամի մածուկներ. Հայտնի է, որ ֆտորը օգնում է կանխել կարիեսը: Օգտագործվում է յոդի ալկոհոլային թուրմ վերքերի ախտահանման և ախտահանման համար.
