Сообщение на тему галогены их положение в периодической таблице их физические свойства
Обновлено: 04.07.2024
Галогены — элементы \(VIIA\) группы периодической системы: фтор F , хлор Cl , бром Br , иод I и астат At .
Валентные электроны галогенов образуют три электронные пары, а один электрон внешнего энергетического уровня остаётся неспаренным.
С возрастанием порядкового номера от фтора к иоду увеличиваются радиусы атомов, снижается их электроотрицательность. Значит, неметаллические свойства галогенов по группе сверху вниз ослабевают .
До завершения внешнего электронного слоя атомам галогенов не хватает только одного электрона, поэтому им наиболее характерна степень окисления \(–1\).
У фтора электроотрицательность больше, чем у остальных элементов, и поэтому степень окисления \(–1\) — его единственная возможная степень окисления в соединениях.
Галогены образуют с металлами соединения с ионной связью, а с другими неметаллами — соединения с ковалентной полярной связью.
Связь в молекулах ковалентная неполярная, одинарная. Кристаллическая решётка — молекулярная. Поэтому у галогенов невысокие температуры кипения и плавления.
При обычных условиях фтор представляет собой светло-жёлтый газ, хлор — жёлто-зелёный газ, бром — красно-коричневую жидкость, иод — тёмно-фиолетовые кристаллы.
Твёрдый иод при нагревании легко возгоняется (переходит в газообразное состояние и обратно в твёрдое, не превращаясь в жидкость).
В ряду галогенов с увеличением относительной молекулярной массы возрастают температуры кипения и плавления, увеличивается плотность, более интенсивной становится окраска.
Перечень галогенов
Галогены являются хорошими окислителями, по этой причине в природе их можно встретить только в каких-либо соединениях. Чем выше порядковый номер, тем химическая активность элементов этой группы меньше. К группе галогенов относятся нижеперечисленные элементы:
- хлор (Cl);
- фтор (F);
- иод (I);
- бром (Br);
- астат (At).
Последний разработан в институте ядерных исследований, который расположен в городе Дубна. Фтор относится к ядовитым газам бледно-жёлтого цвета. Хлор также ядовит. Это газ, имеющий довольно резкий и неприятный запах светло-зелёного цвета. Бром имеет красно-бурый окрас, это ядовитая жидкость, которая может даже поражать обоняние. Он очень летуч, поэтому его хранят в ампулах. Йод — кристаллическое легко возгоняющееся вещество тёмно-фиолетового цвета. Астат радиоактивен, цвет кристаллов: чёрный с синевой, период полураспада составляет 8,1 часа.
Положение галогенов в периодической системе и строение атомов
Это название изначально было предложено для хлора, так как хлор был получен электролизом поваренной соли.
А уже в дальнейшем это название распространилось на фтор F, бром Br и йод I.
Таким образом, галогены – это химические элементы главной подгруппы VII группы периодической системы химических элементов:
Галогены – элементы, у которых наиболее ярко выражены свойства неметаллов.
В свободном виде они в природе не встречаются!
Наиболее распространенные минералы, в состав которых входят галогены:
CaF2– флюорит (плавиковый шпат)
NaCl– галит (каменная соль)
КСl х NaCl– сильвинит
MgCl2 х 6Н20 – бишофит.
Бром Br и йод I встречаются в виде соединений в природных водах.
Морские водоросли ламинарии активно накапливают йод и поэтому являются источником для его получения.
Астат At – радиоактивный элемент и поэтому его свойства не изучены.
По оценкам учёных, во всей земной коре этого элемента насчитывается около 1 грамма (!), он постоянно образуется в процессе распада урана, но и столь же быстро распадается.
На внешнем энергетическом уровне у всех атомов галогенов по семь электронов.
Этим объясняется общность их свойств.
Атомы галогенов легко присоединяют по одному электрону, проявляя в соединениях степень окисления -1.
Разнообразие значений степеней окисления объясняется электронным строением атомов, а точнее, внешними электронами.
Из электронного строения атома фтора следует, что фтор может принять только один электрон на 2s-подуровень.
Поэтому он одновалентен и его степень окисления всегда -1.
Кроме того, это самый электроотрицательный элемент – ни один другой элемент просто-напросто не способен отнять у атома фтора электрон.
Электронное строение атома фтора:
Атом хлора Cl в обычном состоянии имеет один электрон и может принять один электрон, проявляя степень окисления -1.
Однако у атома хлора имеется еще пять пустых 3d-орбиталей, и поэтому, если сообщить атому энергию, то возможен перескок электронов c 3s и 3p орбиталей на 3d орбитали, и тогда количество неспаренных электронов увеличивается и может быть 3, 5 или 7.
На схеме ниже показано электронное строение атома хлора в основном и в возбужденном состояниях.
Из схемы видно, почему максимальная валентность хлора равна 7.
Распространённость элементов и получение простых веществ
Чем больше величина атомного радиуса, тем меньше наличие солеродов в теле планеты. Величина r – радиуса атома фтора, по сравнению с радиусом атома иода, говорит о том, что фтор более распространён, нежели йод. Астата в коре планеты всего лишь граммы.
Промышленность производит галоиды (устаревшее название) в больших объёмах. При этом по количеству изготовленной продукции лидирует хлор.
Простые вещества получают при помощи галогенидов, окисляя их. Для этого используется электролитическое окисление. Причём из-за того, что положительные потенциалы у фтора и хлора достаточно высокие, приходится применять сильные окислители.
Важно! Электролиз фтора осложнён невозможностью использования водных растворов. Его потенциал окисления выше, и он может вступать в реакцию с водой, поэтому используют плавиковую кислоту.
Электролиз NaCl с применением анодов из графита позволяет добывать хлор. Катоды при этом могут быть:
- железные;
- жидкие ртутные;
- стальные.
Уравнение, описывающее эту реакцию, имеет вид:
Выполняя химическое окисление бромида-иона из морской воды, получают бром.
Так же добывают и йод, используя насыщенные им рассолы. Оба процесса проводят, применяя хлор в виде окислителя. Воздушным потоком, проходящим через раствор, удаляются I2 и Br2.
Химические свойства галогенов
Способность вступать в реакцию с разными веществами под воздействием сторонних факторов индивидуальна для каждого из рассматриваемых элементов.
Химические особенности солеродов
При вступлении галогенов в связь с медью (малоактивный металл) получаются галогениды с формулой:
CuHal2, где Hal2 – солероды Br, Cl, F.
Когда галогениды вступают в реакцию с галогенами, то тот солерод, который активнее, вытесняет малоактивный из его же раствора. Хлор, являясь окислителем, вступает во взаимодействие в смесях солей йода и брома. Бром не реагирует на хлориды, но может из иодидов выдавить йод.
При воздействии на органические соединения при хлорировании воды или йодировании соли происходит галогенирование. При этом атом галогена вводится в соединение. Галогенирование может осуществляться замещением, расщеплением или присоединением атома солерода к атомной структуре органических соединений.
Интересно. Йод, имея низкие окислительные способности, не выдавливает из солей галогены. С фтором реакции водных сульфитов вообще не получаются, он вступает в содействие с Н2О.
Физические свойства галогенов
Это характеристики, описывающие цвет, запах, температуры изменения свойств, а также агрегатное пребывание в нормальных условиях.
Физические свойства простых двухатомных веществ
Внимание! Такие токсичные вещества, как галогены, образовывают взаимные соединения: BrCl, ICl, IBr и иные. Три состояния (твёрдое, жидкое и газообразное) присущи солеродам при комнатной температуре.
Растворимость галогенов
Молекулы галогенов неполярны и, как обычно для неполярных веществ, умеренно растворимы в воде (за исключением фтора, который энергично взаимодействует с водой), причем растворимость брома максимальна. Один объем воды растворяет при комнатной температуре около 2,5 объемов хлора. Этот раствор называется хлорной водой (для брома и йода – бромная и йодная вода соответственно). При пропускании хлора в охлажденную до 0 °C воду из раствора выделяются зеленовато-желтые кристаллы клатратных соединений Cl2·8H2O и Cl2·6H2O. Это вещество плавится инконгруэнтно при 9,6 °C.
Значительно лучше неполярные галогены растворяются в неполярных органических растворителях (за исключением хлора и фтора, которые интенсивно реагируют практически со всеми органическими растворителями). CS2, C2H5OH, C2H5OC2H5, CHCl3, CCl4, C6H6, бензине – “подобное растворяется в подобном”. Для растворения хлора можно использовать CCl4. Йод также хорошо растворим в растворах иодидов металлов за счет образования комплексного иона I3-. Это свойство позволяет легко экстрагировать галогены из водных растворов. Если, например, взболтать водный раствор йода с небольшим количеством CS2 (не смешивающегося с водой), то почти весь йод перейдет из воды в CS2, окрашивая его в фиолетовый цвет.
Особенностью галогенов является то, что растворение в воде процесс не только физический, но и химический:
H2O + Hal2 ↔ Hhal + HhalO, Hal = Cl, Br
В водном растворе галогены диспропорционируют – подробнее см. химические свойства галогенов.
Получение
Выделить вещество настолько активное, что норовит прореагировать со всем окружающим, не так просто.
Получение хлора
В промышленности хлор получают путем электролиза.
- Электролиз расплава хлорида натрия
- 2 NaCl → 2Na + Cl2
- К (-): Na+ + 1 e → Na0
- А (+): 2 Cl- — 1 e → Cl20
- Электролиз раствора хлорида натрия
- 2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2
- К (-): 2H2O + 2 e → H20 + 2OH-
- А (+): 2Cl- — 1 e → Cl20
В лаборатории хлор получают при реакции соляной кислоты и сильных окислителей.
MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Обычно получают из сложных солей. При интенсивном нагреве (термолиз) провоцируется распад на более простые и нужный газ.
Или электролизом KF*3HF. Аналогичный метод применяется в промышленности.
Получение йода
Йод получают с помощью окисления.
2KI + Cl2 → I2 + 2KCl
Получение брома
Бром получают с помощью окисления.
2HBr + Cl2 → Br2 + 2HCl
Применение
Химия прочно входит в нашу жизнь, внедряясь во все сферы. Человек научился применять галогены, а также его соединения на своё благо. Биологическое значение галогенов неоспоримо. Области применения их различны:
- медицина;
- фармакология;
- производство различных пластмасс, красителей и т. д.;
- сельское хозяйство.
Из природного соединение криолита, химическая формула которого выглядит следующим образом: Na3AlF6, получают алюминий. Соединения фтора нашли широкое распространение при производстве зубных паст. Фтор, как известно, служит для профилактики кариеса. Спиртовую настойку йода применяют для дезинфекции и обеззараживания ран.Наиболее широкое применение в нашей жизни нашёл хлор. Область его применения довольно многообразна. Примеры использования:
- Производство пластмасс.
- Получение соляной кислоты.
- Производство синтетического волокна, растворителей, каучуков и др.
- Отбеливание тканей (льняных и хлопчатобумажных), бумаги.
- Обеззараживание питьевой воды. Но всё чаще для этой цели используется озон, так как применение хлора вредно для организма человека.
- Дезинфекция помещений
Нужно помнить, что галогены — очень токсичные вещества. Особенно ярко это свойство выражено у фтора. Галогены могут оказывать удушающее и воздействие на органы дыхания и поражать биологические ткани.
Огромную опасность могут иметь пары хлора, а также аэрозоль фтора, имеющий слабый запах, он может ощутиться при большой концентрации. Человек может получить эффект удушья. При работе с такими соединениями нужно соблюдать меры предосторожности.
Методы производства галогенов сложные и многообразные. В промышленности к этому подходят с определёнными требованиями, соблюдение которых неукоснительно соблюдаются.
Биологическая роль галогенов
Все галогены обладают очень резким запахом. Вдыхание паров фтора, хлора и брома даже в небольших количествах вызывает сильное раздражение дыхательных путей и воспаление слизистых оболочек, а больших – удушение и тяжелое отравление. Жидкий бром, попадая на кожу, вызывает сильные ожоги и долго не заживающие язвы. В то же время, галогены необходимы для жизни.
Фтор важен для млекопитающих, в т.ч. и человека. Его соединения содержатся в костях и эмали зубов (0,01%). Колебания в содержании фтора в питьевой воде приводят к различным заболеваниям зубов. В то же время фтор и его соединения сильноядовиты, исключение составляют CF4, SF6 и некоторые другие химически инертные вещества.
Хлор существенно важен для многих форм жизни, включая человека. Ионы хлора в организме активируют некоторые ферменты, служат источником для образования соляной кислоты, создающей благоприятную среду для действия ферментов желудочного сока, влияют на электропроводность клеточных мембран и т.д. Соединения хлора содержатся в плазме крови и желудочном соке.
Необходим для поддержания жизни и хлорид натрия. Солевой обмен связан с водным балансом организма. Повышенное содержание хлорида натрия в организме удерживает воду в тканях.
Йод также важен для многих живых существ, в т.ч. и для человека. Соединения йода необходимы для нормальной работы щитовидной железы. Йод содержится не только в щитовидной железе, но и в надпочечниках. Гормон щитовидной железы тироксин (соединение йода) определяет общий темп процессов жизнедеятельности. Пары йода ядовиты.
Недостаток всех вышеперечисленных элементов приводит к серьезным заболеваниям.
Биологическая роль брома и астата не установлена. В небольших количествах соединения брома оказывают успокаивающее действие на центральную нервную систему. Бром очень токсичен, соединения брома, содержание анионы брома малотоксичны. Астат токсичен в силу своей радиоактивности.
Токсичность галогенов
Галогены в опасной концентрации и соединениях действуют на человека следующим образом:
- Хлор имеет 2 класс опасности. Концентрация в атмосфере от 1*10-4% уже вызывает раздражение слизистой, доза 0,01% приводит к острому отравлению и остановке дыхания. Это сильный канцероген, вызывающий туберкулёз и способствующий образованию злокачественных опухолей;
- Фтор в соединении фторида натрия – приводит к смерти, попадая внутрь через органы дыхания или пищеварения. Смертельная концентрация – 4-9 г. Первичные симптомы – слюнотечение, рвотные позывы. Вторичные признаки отравления – поражения нервной и сердечно-сосудистой систем.
- Бром вызывает спазмы и удушье при дыхании уже при концентрации 1*10-3 в объёме воздуха. Токсичная доза – 3 г., смертельная – от 34 г., при попадании внутрь человека.
- Йод, при случайном попадании в организм в количестве 3 г. и более, поражает почки и сердечно-сосудистую систему, блокирует рецепторы щитовидной железы.
Применение галогенов и галогенидов в промышленности и в быту приносит больше пользы, чем вреда. Знание допустимых значений концентрации и правил пользования продуктами, в которых применяются солероды, позволяет пользоваться только их положительными качествами.
Общая характеристика галогенов
От F к At (сверху вниз в периодической таблице)
Увеличивается
Уменьшается
- электроотрицательность,
- энергия ионизация,
- сродство к электрону.
Электронные конфигурации у данных элементов схожи, они содержат 7 электронов на внешнем слое ns 2 np 5 :
Br – 3d 10 4s 2 4p 5 ;
I — 4d 10 5s 2 5p 5 ;
At – 4f 14 5d 10 6s 2 6p 5
Электронная конфигурация фтора и хлора
Электронная конфигурация брома и йода
Нахождение в природе галогенов
Галогены являются химически активными веществами, в связи с чем, в природе они встречаются только в виде соединений. Их распространённость в земной коре снижается при увеличении атомного радиуса (от фтора к иоду). Например, содержание астата в земной коре исчисляется граммами.
Наиболее распространённые соединения фтора — флюорит CaF2, криолит Na3AlF6 и др., хлора — каменная соль (галит) NaCl, сильвин KCl и сильвинит KCl⋅NaCl.
Бром и иод не образуют индивидуальных минералов, но их соединения содержатся в морской воде и могут накапливаться водорослями.
Способы получения фтора
Фтор получают методом электролиза расплава гидрофторида калия (смеси HF и KF):
Физические свойства фтора
Фтор при обычной температуре — зеленовато-жёлтый ядовитый газ, с резким запахом, очень реакционноспособный, хорошо растворим в жидких водороде и кислороде.
Химические свойства фтора
Фтор является самым сильным окислителем из всех простых веществ. Непосредственно он не взаимодействует только с N2, Не, Ne, Аr, а при нормальных условиях также и с O2.
Взаимодействие с простыми веществами
С кислородом
Реакция протекает при электрическом разряде (2100-2400 В, 25-30 мА), температуре от -196°C до -183°C и давлении 12 мм рт.ст. с образованием дифторида трикислорода (триоксодифторид, фторид озона) или фторида кислорода:
С галогенами (Cl, Br, I)
Фтор вступает в реакции с другими галогенами:
Например, Cl2 + F2 → 2ClF
С водородом
Взаимодействует с водородом со взрывом даже в темноте:
С серой
Реакция с серой протекает легко даже при сильном охлажлении:
С углеродом
Реакция окисления порошкообразного углерода сопровождается самовоспламенением последнего:
С азотом
При нагревании фтор реагирует и с азотом:
С фосфором
Фтор взаимодействует с P энергично (со взрывом) на свету и в темноте, даже при охлаждении жидким N2:
С кремнием
Взаимодействует с кремнием с образованием фторида кремния
C инертными газами
Окисляет ксенон, образуя фторид ксенона:
С металлами
При взаимодействии с металлами образуются фториды:
- К, Na, Pb, Feзагораются при обычной температуре на свету. С щелочными металлами реакция протекает со взрывом:
- Mg, Zn, Sn, Al, Ag, Cu и др. загораются на свету при слабом нагревании:
- с малоактивными металлами – Au, Pt реагирует при нагревании до 300-400°С
Взаимодействие со сложными веществами
С водой
Фтор активно разлагает воду с образованием таких соединений, как фториды кислорода OF2, O2F2; пероксид водорода Н2O2; кислород, озон, фтороводород:
С кислотами
- Взаимодействует с безводной азотной кислотой при комнатной температуре с образованием диоксида-гипофторита азота и фтороводорода:
- С серной кислотой образует гексафторид серы, фтороводород и кислород:
С щелочами и аммиаком
Фтор окисляет щелочи:
Реагирует с газообразным аммиаком:
С солями
Не взаимодействует
Взаимодействие фтора с водными растворами солей невозможны, т.к. он ступает в реакцию с водой.
С оксидами
Реагирует с оксидом кремния, который загорается в атмосфере F2:
Способы получения хлора
Промышленный способ
Электролиз расплавов или водных растворов хлоридов, чаще – NaCl.
- Электролиз расплава хлорида натрия:
A(+): 2Cl − ̶ 2e → Cl2 0
2Na + + 2Cl − → 2Na º + Cl2º
Таким образом, получаем:
- Электролиз раствора хлорида натрия.
A(+): 2Cl − ̶ 2e → Cl2 0
Таким образом, получаем:
Лабораторный способ
Окисление концентрированной HCI сильными окислителями:
Физические свойства хлора
Хлор Cl2 при обычной температуре – тяжелый, желто-зеленый газ с резким удушающим запахом.
Cl2 в 2,5 раза тяжелее воздуха, малорастворим в воде (~ 6,5 г/л); хорошо растворим в неполярных органических растворителях. В свободном состоянии встречается только в вулканических газах.
Химические свойства хлора
Хлор — очень сильный окислитель. Окисляет металлы, неметаллы и сложные вещества, с образованием в устойчивые хлорид-ионы:
Взаимодействие с простыми веществами
С кислородом
Непосредственно не взаимодействует
С галогенами
Хлор взаимодействует с другими галогенами – более активные галогены окисляют менее активные. В зависимости от условий могут получиться различные соединения:
С водородом
Реакция с водородом при обычных условиях не протекает. Однако, при нагревании, УФ — освещении или электрическом разряде реакция протекает со взрывом:
Непосредственно не взаимодействует
С фосфором
Непосредственно не взаимодействует
С кремнием
2Cl2 + Si = SiCl4 (при нагревании)
С металлами
- Активные металлы самовоспламеняются и горят в атмосфере сухого газообразного хлора:
- Окисление малоактивных металлов происходит легче влажным хлором или его водными растворами:
Взаимодействие со сложными веществами
Окисляет сложные вещества:
2Cl2 + 2H2O → 4HCl + O2 (на свету или кипячении)
С водой
При растворении хлора в воде вступает в реакцию диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), с образованием хлорноватистой кислоты:
С водными растворами щелочей
При взаимодействии с щелочами хлор диспропорционирует с образованием солей, состав которых зависит от условий проведения реакции:
- с холоднымраствором щелочи образуются хлорид и гипохлорит:
- с горячимраствором щелочи образуются хлорид и хлорат:
- Хлор также растворяется в холодном растворе гидроксида кальция:
Эти реакции имеют важное практическое значение, приводят к получению гипохлоритов — КClO3 и Са(ClO)2; хлората калия (бертолетова соль) — КClO3
С солями
Более активные галогены вытесняют менее активные галогены из солей и галогеноводородов:
HC ≡ CH + 2Cl2 → Cl2HC — CHCl2 1,1,2,2-тетрахлорэтан
Способы получения брома
Промышленный способ
- Исходное сырьё для получения брома — морская вода, озёрные и подземные рассолы и щелока калийного производства, содержащие бром в виде бромид-иона Br-
Бром втесняют при помощи хлора:
Далее бром отгоняют из раствора водяным паром или воздухом.
Лабораторный способ
- В лаборатории для получения брома используют сильные окислители:
Физические свойства брома
В обычных условиях бром – красно-бурая жидкость с резким зловонным запахом. При Т=-7,2°C жидкий бром застывает, образуя красно-коричневые игольчатые кристаллы.
Пары брома жёлто-бурого цвета, Ткип = 58,78°C.
В воде бром растворяется лучше других галогенов (3,58 г брома в 100 г H2O при 20°C). Хорошо растворим во многих органических растворителях.
Химические свойства брома
Химические свойства брома сходны с хлором. Различаются только условия протекания реакций.
Взаимодействие с простыми веществами
С металлами
Жидкий бром сильный окислитель. Например, железо и алюминий самовозгораются при соприкосновении с бромом даже при обычной температуре.
С водородом
Взаимодействие брома с водородом происходит лишь при повышенной температуре. Реакция эндотермической и обратимой.
С азотом, углеродом, кислородом и благородными газами
Непосредственно не взаимодействует
С галогенами
Бром окисляется более активными галогенами:
Взаимодействие со сложными веществами
- диспропорционирует в водном растворе:
3BrO — ↔ BrO3 — + 2Br —
4BrO — ↔ BrO4 — + 3Br —
Обесцвечивание бромной воды
Обесцвечивание бромной воды – качественная реакция на многие неорганические и органические соединения:
- в воде SO2 и H2S в газообразном и растворенном виде, а также растворимые сульфиты и сульфиды реагируют с бромной водой, обесцвечивая ее:
- Обесцвечивание бромной воды непредельными органическими соединениями:
- Фенол и анилин также легко взаимодействуют с бромной водой:
Способы получения йода
Промышленный способ
- Йод, также как и бром, извлекают из морской воды, соленых озер, подземных рассолов и буровых вод, где он содержится в виде I — .
- Получение свободного йода с помощью различных окислителей, чаще всего газообразного хлора:
Лабораторный способ
- Йод можно получить также как и хлор или бром действием различных окислителей (КМnО4, МnО2, КСlO3, КВrО3, FеСl3 и СuSO4) на иодоводородную кислоту:
2 FеC3 + 2 НI = 2 FeCl2 + I2 + 2 НСl
Физические свойства йода
Свободный йод I2 при обычной температуре — черно-серое с фиолетовым оттенком кристаллическое вещество с металлическим блеском. Легко возгоняется. Пары йода имеют своеобразный запах и очень ядовиты.
Среди галогенов I2 обладает самой меньшей растворимостью в воде, однако он хорошо растворим в спирте и других органических растворителях.
Химические свойства йода
Химическая активность йода – наименьшая по сравнению с другими галогенами. Со многими элементами йод непосредственно не взаимодействует, а с некоторыми реагирует только при повышенных температурах (водород, кремний, многие металлы).
Йод-крахмальная реакция
Обнаружить I2 даже в самой минимальной концентрации можно с помощью раствора крахмала, который при наличии I2 окрашивается в грязно-синий цвет.
Йод-крахмальная реакция используется при качественном обнаружении йода, а также его количественного анализа
Взаимодействие с простыми веществами
С водородом
Реакция обратима и возможна только при высокой температуре:
С металлами
При добавлении капли воды в качестве катализатора цинк, железо и алюминий в смеси с порошком йода горят, образуя йодиды:
С азотом, углеродом, кислородом
Непосредственно не взаимодействует
Взаимодействие со сложными веществами
С водой
Частично реагирует с водой (реакция диспропорционирования):
С щелочью
Диспропорционирует в водном растворе щелочи:
C аммиаком
C аммиаком образует аддукт нитрид трииодида:
С иодидами щелочных металлов
Молекулы галогенов присоединяются к иодидам щелочных металлов с образованием полииодидов (периодидов):
С окислителями
Йод проявляет восстановительные свойства в реакциях с сильными окислителями:
C восстановителями
Иод менее сильный окислитель, чем фтор, хлор и бром. Восстановители, такие как H2S, Na2S2O3 и др. восстанавливают его до иона I − :
Положение галогенов в периодической системе и строение атомов
Это название изначально было предложено для хлора, так как хлор был получен электролизом поваренной соли.
А уже в дальнейшем это название распространилось на фтор F, бром Br и йод I.
Таким образом, галогены – это химические элементы главной подгруппы VII группы периодической системы химических элементов:
Галогены – элементы, у которых наиболее ярко выражены свойства неметаллов.
В свободном виде они в природе не встречаются!
Наиболее распространенные минералы, в состав которых входят галогены:
CaF2– флюорит (плавиковый шпат)
NaCl– галит (каменная соль)
КСl х NaCl– сильвинит
MgCl2 х 6Н20 – бишофит.
Бром Br и йод I встречаются в виде соединений в природных водах.
Морские водоросли ламинарии активно накапливают йод и поэтому являются источником для его получения.
Астат At – радиоактивный элемент и поэтому его свойства не изучены.
По оценкам учёных, во всей земной коре этого элемента насчитывается около 1 грамма (!), он постоянно образуется в процессе распада урана, но и столь же быстро распадается.
На внешнем энергетическом уровне у всех атомов галогенов по семь электронов.
Этим объясняется общность их свойств.
Атомы галогенов легко присоединяют по одному электрону, проявляя в соединениях степень окисления -1.
Разнообразие значений степеней окисления объясняется электронным строением атомов, а точнее, внешними электронами.
Из электронного строения атома фтора следует, что фтор может принять только один электрон на 2s-подуровень.
Поэтому он одновалентен и его степень окисления всегда -1.
Кроме того, это самый электроотрицательный элемент – ни один другой элемент просто-напросто не способен отнять у атома фтора электрон.
Электронное строение атома фтора:
Атом хлора Cl в обычном состоянии имеет один электрон и может принять один электрон, проявляя степень окисления -1.
Однако у атома хлора имеется еще пять пустых 3d-орбиталей, и поэтому, если сообщить атому энергию, то возможен перескок электронов c 3s и 3p орбиталей на 3d орбитали, и тогда количество неспаренных электронов увеличивается и может быть 3, 5 или 7.
На схеме ниже показано электронное строение атома хлора в основном и в возбужденном состояниях.
Читайте также:
- Электролиз расплава хлорида натрия