VII группа

Элементы 17 группы или седьмой А подгруппы

Галогены-солероды

VII группа

Мы изучим непременно

Элементы галогены

(А по-русски - солероды)

Все - от фтора и до иода.

Даже новенький астат

Быть в семействе этом рад.

Хлор хвалился: «Нет мне равных!

Галоген я самый главный

Зря болтать я не люблю:

Все на свете отбелю!»

Иод красотой своей гордился,

твердым был, но испарился.

Фиолетовый как ночь,

Далеко умчался прочь.

Бром разлился океаном,

Хоть зловонным, но румяным.

Бил себя он грозно в грудь:

«Я ведь бром! Не кто-нибудь!..»

Фтор молчал и думал:

«Эх!.. приду- окислю всех...»

Мы и краски, и лекарства

(Вспомните хотя бы йод),

И, признайтесь, без лекарства

Пользу галоген даёт.

К галогенам относятся F, Cl, Br, I, At. У них электронные конфигурации валентного слоя соответствуют типу ns²p⁵ (n = 2, 3, 4, 5, 6). Например, электронная формула астата ₈₅At: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s²4p⁶d¹⁰4f¹⁴5s²5p⁶5d¹⁰6s²6p⁵. Все элементы являются электронными аналогами.

Недостаток всего одного электрона для образования устойчивого октета делает атомы галогенов сильными акцепторами электронов, то есть окислителями. Присоединяя один электрон атомы переходят в устойчивое состояние со степенью окисления – 1.

В нормальном состоянии атомов галогенов из семи электронов неспарен только один. Такое состояние соответствует ковалентности равной единице.

Стремление к заполнению внешнего электронного уровня до 8 электронной конфигурации у фтора исключительно велико. Поэтому он обладает необычайной реакционной способностью и образует соединения при обычных условиях почти со всеми элементами. Однако с O₂ и N₂ фтор непосредственно не соединяется.

Фтор только одновалентен, так как внутри второго энергетического уровнения нет свободных ячеек.

При возбуждении атомов хлора, брома, иода, астата ковалентность может возрастать (1, 3, 5, 7):

Следовательно число неспаренных электронов в атомах Cl, Br, I, At может быть 1, 3, 5, 7.

Электроотрицательности галогенов (по шкале Полинга):

Элемент	H	F	Cl	Br	I	At
Электроотриц., отн. ед.	2,15	4,1	3,25	2,8	2,6	2,4

	rат, нм	rион, нм	э.и. (эВ)	с.э. (эВ)	э.о. (относ.)	Энергия ионизации (эВ)
Е1	Е2	Е3	Е4
H	0,046	0,136	13,599	0,75	2,16
F	0,071	0,133	17,423	3,62	4,2	17,423	34,987	62,65	87,23
Cl	0,099	0,181	12,968	3,82	2,9	12,968	23,8	39,9	53,3
Br	0,114	0,196	11,840	3,54	2,82	11,840	21,8	35,9	47,3
I	0,133	0,220	10,451	3,23	2,28	10,451	19,1		42,0
At					1,96

Е₁(Na) = 5,139 эВ

Е₁(Ne) = 21,565 эВ

Электроотрицательности тесно связаны с кажущимся радиусом нейтрального атома:

Элемент	H	F	Cl	Br	I	At
Радиус атома, нм	0,053	0,071	0,099	0,144	0,133	-

Фтор обладает самым высоким значением электроотрицательности, поэтому в своих соединениях он проявляет только отрицательную степень окисления, равную – 1.

Хлор, бром, иод, астат с менее отрицательными элементами имеют степень окисления –1, а с более электроотрицательными элементами положительную степень окисления. Например, иод в виде катионов может входить в состав некоторых солей: I(ClO₄)₃, I₂(SO₄)₃ и т.д.

Фтор, хлор и иод относятся к жизненно важным элементам. Однако использование галогенов и их соединений в сельскохозяйственном производстве невелико по сравнению с промышленностью.

Распространенность элементов в природе выражают в атомных или массовых %.

Элемент	Ат. %	Масс %
F	0,07	0,027
Cl	0,1	0,045
Br	2·10^-4	1,6·10^-4
I	1,5·10^-5	3·10^-5

Астат может находиться в продуктах радиоактивного распада урана и тория (масса его в земной коре исчисляется десятками милиграммов).

Оличаясь высокой химической активностью галогены в свободном виде в природе не встречаются. Бром и иод – это редкие элементы, фтор – рассеянный. Обычно они находятся в восстановленном состоянии в виде таких солей, как CaF₂ – плавиковый шпат, Na₃AlF₆ - криолит (нетающий лед, его кристаллы похожи на ледяные глыбы), Ca₅X(PO₄)₃, где X – Cl или F (фосфориты и аппатиты).

Фтор содержат кости и зубная эмаль.

Природные неорганические соединения галогенов немногочисленно в сравнение с кислородом, которого в 600 раз больше в земной коре, чем галогенов:

- NaCl – поваренная соль, каменная соль;

- KCl – сильвин;

- KCl·NaCl – сильвинит;

- KCl·MgCl₂·6H₂O – карналлит;

- KBr·MgBr₂·6H₂O – бромистый карналлит;

- MgSO₄·KCl·3H₂O – каинит.

Залежи каменной соли: Кавказ, Средняя Азия, Сибирь, Украина, озера Эльтон и Баскунчак.

Минералов брома мало, в большинстве в виде ионов в грунтовых водах. Бром – в горохе, фасоли, чечевице, морских водорослях, грибах - боровик, подберезовик, подосиновик.

Минерал богатый иодом – лаутарит Ca(IO₃)₂, промышленных месторождений его нет.

Соли находятся также в растворенном состоянии в природных водах. Морская вода содержит ≈ 2,5% NaCl.

Нормальная питьевая вода должна содержать 1 мг/л F^–. Недостаток или избыток фтора вредно влияют на организм. Избыток фтора в питьевой воде вызывает заболевание зубов – пятнистая эмаль, недостаток – кариес.

HCl содержится в составе желудочного сока. NaCl регулирует водяной баланс клеток человека и животных.

Бром и иод присутствует в природе почти повсеместно, но в ничтожно малых концентрациях. Подобно хлору они накапливаются в морской воде, из которой бром извлекают некоторые водоросли. Для промышленной добычи иода используются буровые воды, содержащие около 0,003% I, а также морские водоросли, зола которых содержит до 0,5% I (NaI). В одной тонне высушенной морской капусты содержится до 5 кг иода, в то время как в тонне воды иода 20-30 мг.

Иод встречается также в окисленном состоянии в виде NaIO₃ (чилийская силитра).

Концентрации ионов хлора в тканях организма относительно велики, и функции его разнообразны – они связаны с активацией ферментов, передачей нервного возбуждения и др.

Функции брома изучены плохо, а иод играет очень важную роль, так как входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина, определяющего общий темп окислительных процессов в организме.

Астат в природе встречается в качестве редчайшего продукта радиоактивных превращений урана и тория. Период полураспада природного изотопа астата ₂₁₉At -54 сек.

Дата добавления: 2015-07-21