Галогены – это элементы, относящиеся к седьмой группе периодической системы. Эта группа состоит из хлора (Cl), брома (Br), йода (I), астата (At) и унунция (Uus).
Они получили такое название, потому что образуют с соединениями элементов, оксианоны и соединения элементов с металлами – галогениды, взрывчатые соли. Галогены обладают способностью образовывать с электрон-донорными соединениями сопряженные ионные связи.
Галогены – самые активные неметаллические элементы и очень электротрицательные вещества, то есть высоко реактивны и энергично реагируют с другими элементами. Они легко реагируют с металлами, образуя соли – галогениды.
Особенность галогенов заключается в том, что их присутствие в органических соединениях придает этим соединениям особую реакционную способность. Галогены используются в самых различных отраслях науки и техники – от медицины до производства пластмасс и электроники.
Галогены элементы и их свойства
В эту группу входят фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и астат (At).
Свойства галогенов:
- Электроотрицательность: Галогены являются самыми электроотрицательными элементами в периодической таблице. Это означает, что они имеют большую способность притягивать электроны к себе.
- Агрессивность: Галогены встречаются в природе в виде одноатомных молекул, которые обладают высокой реакционной способностью. Они легко образуют соли и соединения с другими элементами, опасные для жизни.
- Физическое состояние: Галогены представлены в различных физических состояниях: фтор и хлор — газы, бром — жидкость, йод и астат — твердые вещества. Это связано с увеличением массы атомов и межатомными взаимодействиями.
- Реакционная способность: Галогены проявляют высокую реакционную способность. Они способны образовывать соединения с почти всеми элементами, кроме инертных газов. Галогены легко реагируют с металлами за счет электронодонорности.
- Индикаторная реакция: При реакции галогенов с металлами образуются хлориды, бромиды, иодиды, которые имеют характерные цвета. Например, хлориды окрашены в белый цвет, бромиды — в оранжевый, а иодиды — в коричневый.
Галогены имеют множество промышленных и научных применений. Например, фтор используется в производстве многочисленных химических соединений и фторсодержащей стали. Хлор широко применяется в производстве пластмасс, резин и хлорорганических соединений. Бром используется в огнезащитных материалах, а йод — в медицине и фотографии.
Группа галогенов в Периодической таблице Менделеева
Группа галогенов в Периодической таблице Менделеева олицетворяется элементами, расположенными в 17-й группе. К этой группе относятся химические элементы: фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и астат (At). Они имеют схожие химические свойства, что делает их группой и позволяет рассматривать их вместе.
Все галогены являются неметаллами и обладают высокой электроотрицательностью. Они образуют стабильные диатомные молекулы (двухатомные молекулы) и могут образовывать соли с щелочными металлами. Галогены реагируют с большинством других элементов, образуя различные соединения.
В порядке возрастания атомного номера, галогены увеличиваются в размере атома и молекулы. Фтор является самым маленьким галогеном, а астат — самым крупным. Эта тенденция проявляется также в значениях их плотности, точки кипения и точки плавления.
Стоит отметить, что галогены также известны своей высокой реактивностью и токсичностью. Например, хлор используется в очистке воды, но в чистом виде может быть опасным для организмов. Йод играет важную роль в функционировании щитовидной железы, но его избыток или недостаток также может вызывать проблемы со здоровьем.
- Фтор и его соединения широко используются в промышленности, включая производство стекла, пластмассы и химических веществ.
- Хлор используется для дезинфекции воды, в процессе производства пластмасс и как отбеливатель.
- Бром используется в фотографии и в производстве огнестойких материалов.
- Йод применяется в медицине, в частности, в антисептических растворах и препаратах для лечения щитовидной железы.
- Астат редко встречается в природе и имеет очень короткий период полураспада, что делает его радиоактивным и малоиспользуемым элементом.
Физические свойства галогенов
- Фтор – самый легкий галоген, его атомная масса составляет 19 единиц. Он обладает желтовато-зеленой оттенком и при комнатной температуре находится в виде газа. Фтор является самым активным неметаллическим элементом.
- Хлор – второй по атомной массе галоген (35 единиц). Он также находится в виде газа при комнатной температуре, имеет желто-зеленый цвет и характерный запах. Хлор является одним из наиболее широко используемых химических веществ в промышленности.
- Бром – атомная масса брома составляет 80 единиц. При комнатной температуре он находится в виде жидкости темно-красного цвета с характерным запахом. Бром является единственным галогеном, существующим в жидкой форме при комнатной температуре.
- Йод – йод отличается от других галогенов своим физическим состоянием при комнатной температуре. Он находится в виде темно-фиолетовых кристаллов, которые при нагревании превращаются в фиолетовый пар. Атомная масса йода составляет 127 единиц.
- Астат – астатин является самым тяжелым и редким галогеном. Его атомная масса составляет около 210 единиц. Астатин находится в виде темно-черных или металлически блестящих кристаллов.
Галогены образуют сравнительно низкоплавкие соединения. С повышением атомной массы галогена, плавление и кипение его соединений возрастает. Эти элементы также обладают высокими оksidatsionnymi potentional, что делает их сильными окислителями.
Химические свойства галогенов
- Электроотрицательность: Галогены имеют высокую электроотрицательность, что делает их очень реактивными. Они обладают способностью захватывать электроны от других элементов.
- Процессы окисления: Галогены могут проявлять свои окислительные свойства, особенно взаимодействуя с металлами, восстанавливаясь и образуя соединения с отрицательными зарядами.
- Образование солей: Галогены реагируют с металлами, образуя соли — ионные соединения, например хлориды, бромиды, иодиды.
- Реакция с водородом: Взаимодействие галогенов с водородом приводит к образованию галогенидов водорода, например фтороводородной кислоты (HF), хлороводородной кислоты (HCl) и т.д.
- Взаимодействие с органическими соединениями: Галогены могут реагировать с органическими соединениями, образуя галоиды, которые имеют важное значение в органической химии.
- Ядовитость: Галогены могут быть токсичными и вызывать различные заболевания при воздействии на организм.
Знание химических свойств галогенов является важным для понимания их применения в различных областях науки и промышленности.
Реакционная способность галогенов
Галогены обладают выраженной электроотрицательностью и охотно принимают электроны от других элементов. Это позволяет им образовывать стабильные одноатомные анионы галогениды, например, фторид (F-), хлорид (Cl-), бромид (Br-) и иодид (I-).
Галогены проявляют высокую реакционную способность во многих химических реакциях. Они охотно образуют химические связи с другими элементами, такими как металлы, водород и неметаллы.
Галогены также проявляют способность к реакциям замещения, в которых атом галогена замещается другим элементом. Например, хлор может замещать фтор, бром может замещать хлор и т.д. Эти реакции широко используются в органической химии и синтезе различных химических соединений.
Важным свойством галогенов является их окислительность. Они могут окислять другие элементы, например, восстановление их из металлических соединений. Возможность галогенов вступать в реакции окисления-восстановления делает их важными реагентами в различных химических процессах и синтезе органических соединений.
Кроме того, галогены обладают способностью образовывать галогенводородные кислоты. Наиболее известной является гидрохлоридная кислота (HCl).
Свойства хлора
Физические свойства хлора:
— Кристаллическая решётка: орторомбическая, пространственная группа Cmca.
— Плотность: 3,21 г/см³.
— Температура кипения: -34,6 °C.
— Температура плавления: -101,5 °C.
— Легче воздуха: воздух имеет плотность 1,29 г/л, а хлор – 3,21 г/л.
— Плохо растворим в воде: около 2 г/100 г воды при 20 °C.
Химические свойства хлора:
— Реактивность: хлор является сильным окислителем и реагирует с особым интенсивный с многими веществами, такими как гидроксиды, карбонаты и металлы.
— Дезинфицирующие свойства: хлор широко используется в качестве дезинфицирующего средства для очистки воды и бассейнов.
— Образование соляной кислоты: хлор реагирует с водой и образует соляную кислоту (HCl).
— Образование соляных соединений: хлор образует множество солей с различными элементами, такими как натрий, калий и магний.
— Образование кислородсодержащих соединений: хлор может образовывать кислородсодержащие соединения, такие как хлораты и перхлораты.
Свойства фтора
- Фтор в природе встречается главным образом в минералах, таких как флюорит (CaF2) и фторит (CaF2).
- Фтор — самый электроотрицательный элемент в периодической системе. Его электроотрицательность составляет 3,98.
- Фтор является самым реакционным из всех галогенов и может образовывать соединения с почти всеми элементами, за исключением неметаллов ряда азота (N) и инертных газов.
- Фтор обладает очень высокой атомной и ионной энергией, что делает его очень реакционным.
- Фтор реагирует с большинством металлов и образует ионные соединения, такие как фториды.
- Фтор обладает сильными окислительными свойствами и может окислять элементы с положительной степенью окисления.
- Фтор является очень хорошим фторирующим агентом и широко используется в промышленности для синтеза различных органических и неорганических соединений.
- Фтор образует пятую галогенную кислоту — фтороводородную кислоту (HF), которая является очень сильным кислотным агентом.
- Фтор обладает высоким точкой плавления и кипения: его температура плавления составляет -219 градусов Цельсия, а температура кипения — -188 градусов Цельсия.
- Фтор является газом при комнатной температуре и обычных условиях не имеет цвета и запаха.
Свойства брома
Физические свойства:
• Бром имеет ярко-оранжевую или коричневую окраску в жидком состоянии. Его плотность составляет около 3,12 г/см³.
• Температура плавления брома составляет -7,3 °C, а точка кипения — 59 °C.
• Бром обладает сильным, резким запахом, напоминающим запах хлора.
Химические свойства:
• Бром является хорошим окислителем и реагирует с разными веществами.
• Он обладает высокой реакционной способностью и способен взаимодействовать с многими органическими и неорганическими соединениями.
• Бром широко применяется в химической промышленности, в производстве фотофильмов и фармацевтических препаратов.
• Бром входит в состав многих солевых соединений, таких как натрия бромид (NaBr) и калия бромат (KBrO3).