Täältä lukija löytää tietoa halogeeneista, D. I. Mendelejevin jaksollisen järjestelmän kemiallisista alkuaineista. Artikkelin sisältö antaa sinulle mahdollisuuden tutustua niiden kemiallisiin ja fysikaalisiin ominaisuuksiin, sijaintiin luonnossa, levitysmenetelmiin jne.
Yleistä tietoa
Halogeenit ovat kaikki D. I. Mendelejevin kemiallisen taulukon alkuaineet, jotka kuuluvat seitsemänteentoista ryhmään. Tiukemman luokitusmenetelmän mukaan nämä ovat kaikki seitsemännen ryhmän, pääalaryhmän, elementtejä.
Halogeenit ovat alkuaineita, jotka pystyvät reagoimaan lähes kaikkien yksinkertaisten aineiden kanssa, lukuun ottamatta tiettyä määrää epämetalleja. Kaikki ne ovat energiaa hapettavia aineita, joten luonnollisissa olosuhteissa ne ovat yleensä sekoitettuna muiden aineiden kanssa. Halogeenien kemiallisen aktiivisuuden indikaattori pienenee niiden sarjanumeron kasvaessa.
Seuraavia alkuaineita pidetään halogeeneina: fluori, kloori, bromi, jodi, astiini ja keinotekoisesti luotu tennessiini.
Kuten aiemmin mainittiin, kaikki halogeenit ovat hapettavia aineita, joilla on selvät ominaisuudet, ja lisäksi ne ovat kaikki ei-metalleja. Ulkoisella energiatasolla on seitsemän elektronia. Vuorovaikutus metallien kanssa johtaa ionisidosten ja suolojen muodostumiseen. Melkein kaikki halogeenit, fluoria lukuun ottamatta, voivat toimia pelkistimenä saavuttaen korkeimman hapetusasteen +7, mutta tämä edellyttää, että ne ovat vuorovaikutuksessa elementtien kanssa, joilla on korkea elektronegatiivisuusaste.
Etymologian piirteet
Vuonna 1841 ruotsalainen kemisti J. Berzelius ehdotti ottamaan käyttöön termin halogeenit viitaten niihin silloin tunnetuilla F, Br, I. Kuitenkin ennen tämän termin käyttöönottoa suhteessa koko tällaisten alkuaineiden ryhmään, vuonna 1811., saksalainen tiedemies I. Schweigger kutsui klooria samalla sanalla, itse termi käännettiin kreikasta "suolaksi".
Atomirakenne ja hapetustilat
Halogeenien ulomman atomikuoren elektronikonfiguraatio on seuraava: astatiini - 6s26p5, jodi - 5s 25p5, bromi 4s24p5, kloori – 3s 23p5, fluori 2s22p5.
Halogeenit ovat elementtejä, joiden ulomman tyypin elektronikuoressa on seitsemän elektronia, minkä ansiosta ne voivat "helposti" kiinnittää elektronin, joka ei riitä viimeistelemään kuorta. Tyypillisesti hapetusaste näkyy -1. Cl, Br, I ja At, reagoiessaan korkeamman asteen alkuaineiden kanssa, alkavat osoittaa positiivista hapetustilaa: +1, +3, +5, +7. Fluorin hapetusaste on vakio -1.
Jakelu
Sen huomioon ottaenErittäin reaktiiviset halogeenit esiintyvät yleensä yhdisteinä. Jakauma maankuoressa laskee atomisäteen kasvaessa F:stä I:ksi. Maankuoren astatiini mitataan grammoina ja tennessiiniä syntyy keinotekoisesti.
Halogeenit esiintyvät luonnossa yleisimmin halogenidiyhdisteissä, ja jodi voi olla myös kalium- tai natriumjodaatin muodossa. Vesiliukoisuutensa vuoksi niitä esiintyy v altamerivesissä ja luonnossa esiintyvissä suolavedessä. F on halogeenien heikosti liukeneva edustaja ja sitä löytyy useimmiten sedimenttikivistä, ja sen päälähde on kalsiumfluoridi.
Fyysiset laatuominaisuudet
Halogeenit voivat olla hyvin erilaisia keskenään, ja niillä on seuraavat fysikaaliset ominaisuudet:
- Fluori (F2) on vaaleankeltainen kaasu, jolla on pistävä ja ärsyttävä haju, eikä sitä puristu kokoon normaaleissa lämpötiloissa. Sulamispiste on -220 °C ja kiehumispiste -188 °C.
- Kloori (Cl2) on kaasu, joka ei puristu normaalilämpötilassa edes paineen alaisena, sillä on tukahduttava, pistävä haju ja vihreä-keltainen väri. Se alkaa sulaa -101 °С:ssa ja kiehua -34 °С:ssa.
- Bromi (Br2) on haihtuva ja raskas neste, jolla on ruskea väri ja terävä, haiseva haju. Sulaa -7°C:ssa ja kiehuu 58°C:ssa.
- Jodi (I2) - Tämä kiinteän tyyppinen aine on väriltään tummanharmaa, ja siinä on metallinen kiilto, tuoksu on melko terävä. Sulamisprosessi alkaa klosaavuttaa 113,5 °С ja kiehuu 184,885 °С.
- Harvinainen halogeeni on astatiini (At2), joka on kiinteä aine ja jonka väri on musta-sininen ja metallinhohtoinen. Sulamispiste vastaa 244 °C, ja kiehuminen alkaa, kun se on saavuttanut 309 °C.
Halogeenien kemiallinen luonne
Halogeenit ovat alkuaineita, joilla on erittäin korkea hapetusaktiivisuus, joka heikkenee suunnassa F:stä At:hen. Fluori, joka on halogeenien aktiivisin edustaja, voi reagoida kaikentyyppisten metallien kanssa, ei sulje pois mitään tunnettuja. Suurin osa metallien edustajista, jotka joutuvat fluorin ilmakehään, ovat alttiita itsestään syttymiselle, samalla kun ne vapauttavat lämpöä v altavia määriä.
Altistamatta fluoria lämmölle, se voi reagoida useiden ei-metallien, kuten H2, C, P, S, Si kanssa. Reaktiot ovat tässä tapauksessa eksotermisiä ja niihin voi liittyä räjähdys. Kuumennettaessa F pakottaa jäljelle jääneet halogeenit hapettumaan, ja altistuessaan säteilylle tämä alkuaine pystyy täysin reagoimaan inerttien raskaiden kaasujen kanssa.
Fluori aiheuttaa vuorovaikutuksessa monimutkaisten aineiden kanssa suurienergisiä reaktioita, esimerkiksi hapettamalla vettä, se voi aiheuttaa räjähdyksen.
Kloori voi myös olla reaktiivista, etenkin vapaassa tilassa. Sen aktiivisuustaso on pienempi kuin fluorin, mutta se pystyy reagoimaan lähes kaikkien yksinkertaisten aineiden kanssa, mutta typpi, happi ja jalokaasut eivät reagoi sen kanssa. Vuorovaikutuksessa vedyn kanssa kuumennettaessa tai hyvässä valossa kloori aiheuttaa voimakkaan reaktion, johon liittyy räjähdys.
Lisä- ja substituutioreaktioiden lisäksi Cl voi reagoida useiden monimutkaisten aineiden kanssa. Pystyy syrjäyttämään Br:n ja I:n kuumennettaessa niiden muodostamista yhdisteistä metallin tai vedyn kanssa, ja voi myös reagoida alkalisten aineiden kanssa.
Bromi on kemiallisesti vähemmän aktiivinen kuin kloori tai fluori, mutta näkyy silti erittäin kirkkaasti. Tämä johtuu siitä, että bromi Br:ää käytetään useimmiten nesteenä, koska tässä tilassa alkupitoisuuden aste muissa identtisissä olosuhteissa on korkeampi kuin Cl:n. Käytetään laajasti kemiassa, erityisesti orgaanisessa. Voi liueta H2O:aan ja reagoida osittain sen kanssa.
Halogeenialkuaine jodi muodostaa yksinkertaisen aineen I2 ja pystyy reagoimaan H2O:n kanssa, liukenee jodidiliuoksiin, muodostaen samalla kompleksisia anioneja. Poikkean useimmista halogeeneista siinä, että se ei reagoi useimpien ei-metallien edustajien kanssa ja reagoi hitaasti metallien kanssa, vaikka se on lämmitettävä. Se reagoi vedyn kanssa vain, kun sitä kuumennetaan voimakkaasti, ja reaktio on endoterminen.
Harvinainen halogeeniastatiini (At) on vähemmän reaktiivinen kuin jodi, mutta voi reagoida metallien kanssa. Dissosiaatio tuottaa sekä anioneja että kationeja.
Sovellukset
Ihmiset käyttävät laajasti halogeeniyhdisteitä monilla eri aloilla. luonnollinen kryoliitti(Na3AlF6) käytetään Al:n saamiseksi. Lääke- ja kemianyhtiöt käyttävät bromia ja jodia usein yksinkertaisina aineina. Halogeeneja käytetään usein koneenosien valmistuksessa. Ajovalot ovat yksi niistä asioista. On erittäin tärkeää valita oikea materiaali tälle auton komponentille, sillä ajovalot valaisevat tietä yöllä ja ovat tapa havaita sekä sinut että muut autoilijat. Ksenonia pidetään yhtenä parhaista komposiittimateriaaleista ajovalojen luomiseen. Halogeeni ei kuitenkaan ole laadultaan paljon huonompi kuin tämä inertti kaasu.
Hyvä halogeeni on fluori, hammastahnoissa laaj alti käytetty lisäaine. Se auttaa ehkäisemään hammassairauksien - karieksen - esiintymistä.
Halogeenielementtiä, kuten klooria (Cl), käytetään HCl:n valmistuksessa, jota käytetään usein orgaanisten aineiden, kuten muovien, kumin, synteettisten kuitujen, väriaineiden ja liuottimien jne. synteesissä. Sekä yhdisteet klooria käytetään liinavaatteiden, puuvillan, paperin valkaisuaineena ja bakteerientorjunta-aineena juomavedessä.
Huomio! Myrkyllistä
Erittäin korkean reaktiivisuuden vuoksi halogeeneja kutsutaan oikeutetusti myrkyllisiksi. Kyky osallistua reaktioihin on selkein fluorissa. Halogeeneilla on voimakkaita tukehduttavia ominaisuuksia, ja ne voivat vahingoittaa kudoksia vuorovaikutuksessa.
Höyryissä ja aerosoleissa olevaa fluoria pidetään yhtenä potentiaalisimmistahalogeenien vaaralliset muodot, jotka ovat haitallisia ympäröiville eläville olennoille. Tämä johtuu siitä, että hajuaisti havaitsee sen huonosti ja se tuntuu vasta korkean pitoisuuden saavuttamisen jälkeen.
Yhteenveto
Kuten näemme, halogeenit ovat erittäin tärkeä osa Mendelejevin jaksollista taulukkoa, niillä on monia ominaisuuksia, ne eroavat fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista, atomirakenteesta, hapetusasteesta ja kyvystä reagoida metallien ja ei-metallien kanssa. Teollisuudessa niitä käytetään monin eri tavoin henkilökohtaisen hygienian tuotteiden lisäaineista orgaanisten kemikaalien tai valkaisuaineiden synteesiin. Vaikka ksenon on yksi parhaista tavoista ylläpitää ja luoda valoa auton ajovaloissa, halogeeni on silti lähes yhtä hyvä kuin ksenon, ja sitä käytetään myös laaj alti ja sillä on etuja.
Nyt tiedät mitä halogeeni on. Skannaus, jossa on kysymyksiä näistä aineista, ei ole enää este sinulle.
