Галогены.

К галогенам относятся фтор ("разрушающий"), хлор ("жёлто-зелёный"), бром ("зловонный"). йод ("фиолетовый"), астат ("неустойчивый"). Астат радиоактивно получен, существует короткий промежуток времени (период полураспада наиболее долгоживущего изотопа ^2l,)At равен 8,3 часа). В связи с этим астат мало изучен, сведения о нём противоречивы, поэтому мы рассматриваем его свойства.

,35 Br -2е,8е,18е,7е 1S²2S²2P⁶3S^:3P"4S^:4I>- Вал 1,3,5,7.

,53 I -2е,8е,18е,18е,7с IS²2S²21^>63S²3P⁶4S²4P^b5S²5I^>5 Вал 1,3,5,7.

Молекулы галогенов двухатомны, имеют ковалентную неполярную связь, молекулярную кристаллическую решётку.

Физические свойства.

F2- газ светло-зелёного цвета, с раздражающим запахом, ядовит. Clj - газ жёлто-зелёного цвета, токсичен, вызывает воспаление дыхательных путей, мучительный кашель, а при длительном воздействии хлора может развиться отёк лёгких. Растворим в воде (в 1 объёме воды растворяется 2 объёма хлора).

Вг₂- тяжёлая красно-бурая жидкость, с удушливым резким запахом. Бром в чистом виде сильно раздражает слизистые оболочки верхних дыхательных путей, лёгких. Действие брома на кожу ведёт к появлению ожогов и язв.

1г - серое кристаллическое вещество с металлическим блеском.

От фтора к йоду плотность, температура кипения и плавления, молярная масса увеличиваются. Химическая активность и окислительная способность от фтора к йоду уменьшается.

Нахождение в природе. Фтор более распространён в природе, чем другие галогены. В свободном состоянии не встречается вследствие своей высокой химической активности. Содержание его в земной коре составляет 0,065%. В природе встречаются соли фтора:

OiF:- флюорит, плавиковый шпат CarfPQjjF- фторапатит NayilFf,- криолит.

В свободном состоянии хлор в природе не встречается вследствие своей высокой химической активности. Большое количество хлоридов сосредоточено в воде океанов, морей и соляных озёр.Широко распространены его соединения - хлориды щелочных и щелочноземельных металлов:

NaCI каменная, поваренная соль

KCI ' NaCI -сильвинит

КО' MgCh6Н₂0 карналлит

В свободном состоянии бром в природе не встречается. Он не образует самостоятельных минералов. Широко распространены соединения брома соли щелочных металлов. Бром входи! как примесь в состав минералов, содержащих хлор.

Мол встречается в небольших концентрациях в морской воде, в золе морских водорослей сто содержится 0.4%. Соли йода содержатся в водах буровых скважин, в составе солей щелочных, металлов, содержащих хлор;

.Меднко - биологическое tiiu'ieniie галогенов.

Фтор входит в состав жали зубов (соединение фтора в эмали по химическому характеру близко к апатиту). При недостатке фтора развивается кариес, при его избытке происходит разрушение эмали зубов.

Хлорид натрии необходим для поддержания жизни в организме человека содержится 0,25% хлора в виде ионов. Солевой обмен связан с водным балансом организма. Повышенное содержание хлорида натрия удерживает воду в тканях, ('лишком большое количество соли вредно: развивается гипертония, склероз сосудов.

Йод содержится в щитовидной железе и надпочечниках. Гормон щитовидной железы

(тироксин) определяет общий темп процессов жизнедеятельности и развития. 11рн недостатке

йода рашииистея заболевание шдемячеекнз+ зоб -которое часчч* наблюдается в горных районах, где вода содержит недостаточное количество этого элемента. Малые дозы йодистых солей, добавленных в пищу, благоприятно влияют на состояние больных атеросклерозом. Увеличение доз йода может привести к развитию простудных заболеваний, так как йод ннактивирует витамин Л.

Химические свопе i пл.

1. С металлами образуют галл иды.

2Fe I ЗСЬ = 2FeCl₃ 2Sb 5СЬ - 2SbCl₅

2К т Вг_:-2КВг 2Л1 »- ЗЬ- 2ЛП,

2. С неметаллами

С кислородом, углеродом и азотом галогены непосредственно не реагируют.

а) с водородом Химическая активность от фтора к йоду уменьшается.

\\i +- l^:2 = 2HF + Q (в темноте со взрывом) Иг + СЬ - 2HCI + Q (на свету со взрывом) Н₂ + Вг₂ = 2ИВг + Q 200"С H₂+I₂ = 2HI-Q Свободно-радикальный механизм реакции.

hv

Н₂+СЬ = 2НС1

С1:С1 ->2С1* з

CI* + H₂-> HC1 + H* H* + C1₂->HC1 + C1* и т.д.

б) с серой

S + F₂ = SF₂ (SF₄,SF₆) - газы

S + Cl₂ = S₂C1₂ (SCJ2.SCI4) - жидкости

в) с фосфором

2Р + 5С1₂ = 2РС1< 2Р + ЗС1₂ = 2РС1₃

г) с кремнием

Si + 2CI₂ = SiCL,

3. С водой

Вода горит во фторе, поэтому приготовить раствор фтора в воде нельзя. F₂ + Н₂0 = 2HF + О+Q Идут побочные реакции.

F₂ + 0 = OF₂ 0 + 0 = 0₂

Н₂0 + 0 = Н₂0₂ 0₂ + 0 = 0₃

Раствор хлора в воде называется хлорной водой. Она применяется для отбелки тканей бумаги, соломы и для дезинфекции питьевой воды (атомарный кислород убивает микроорганизмы и разрушает красители).

hv hv

Cl₂ + Н₂0 = НС1 + НСЮ 2С1₂ + 2Н₂0 = 4НС1 + 0₂ НСЮ = НС1 + О

хлорная вода

При нагревании хлорноватистой кислоты в темноте в присутствии её соли реакция разложения протекает согласно уравнению ЗНС10- 2НС1 4 НСЮз

хлорноватая кислота

Аналогично хлору реагируют бром и йод с водой. В1л воды при 20°С растворяется 35г брома. Значительно лучше растворяется бром в органических растворителях.

Йод при нагревании возгоняется, образуя фиолетовые пары. Йод слабо растворим в воде: в1л

ВОДЫ при 20 С растворяется 0,2г, НО ХОРОШО растворим В органических растворителях. Лучшим

растворителем йода является раствор йодида калия. KI +1₂ = К1₃ (KI' 1₂).

4. Со щелочами.

2NaOH + 2 F₂ = 2NaF + OF₂ + H₂0 2KOH + CI₂ = KCI + КСЮ + H₂Q холодный жавелевая вода применяется для отбелки ткани, бумаги.

Механизм отбелки.

■г НС1

КСЮ + С0₂ + Н₂0 = КНСОз + НСЮ ^ гипохлорит О

калия

6 КОН - ЗСЬ = 5КС1 + КСЮз + 3 Н₂0 горячий хлорат

коиц. калия, бертолетовая соль используется для изготовления спичек

(на коробке находится красный фосфор, на головке спички -бертолетовая соль), гербицидов, в пиротехнике, как окислитель.

5КС10₃ + 6Р - 5KCI • ЗР;()< - О

150°С,МпО, 2КСЮ₃ = 2КС1 +30₂

'. 4оо°с 4КС10з = KCI + ЗКСЮ,

перхлорат калия

500°С

2КС10₃ = 2KCI +30₂ 500°С

КСlO.i = КС! ь 20₂

Хлорная белильная известь применяется для дезинфекции, дегазации, отбелки ткани, бумаги, соломы.

2Са(0НЬ • CI₂ СаС'1- • Са(ОС1)₂ » 2Н₂0

хлорная белильная известь Са(,ОН)₂ + С1₂ = СаОС1₂ + И₂0 ХДбрИая белильная известь

Механизм отбелки.

СаОСЬ + С0₂ - СаСОз + С1₂ у 2 ! IC1

2 СаОСЬ + С0₂ + Н₂0 = СаСЬ i CaCOj <- 2 НСЮ ^

20_

5. Более активный галоген вытесняет менее активный галоген из растворов его солей.

2NaBr + Cl₂=2NaCl + Br₂ 2KI + С1₂ - 2КС1 + 1₂ 2KI + Br₂=2KBr + I₂

6. Галогены вытесняют серу из сульфидов и сероводородной кислоты.

H₂S + C1₂=2HC1 + S Na₂S + I₂ = 2NaI + S

7. Галогены являются окислителями для многих веществ.

S0₂ + Br₂ + 2Н₂0 = H₂S0₄ + 2НВг (аналогично хлор, йод) Na₂S0₃ + С1₂ + Н₂0 = Na₂S0₄ + 2НС1 1₂ + 5С1₂ + 6Н₂0 = 2НЮ₃ + 10НС1 2FeCl₂ + Cl₂=2FeCl₃

Получение галогенов.

Выделение фтора в свободном состоянии сильно затруднено ввиду его чрезвычайно высокой активности. Получают его в небольших количествах электролизом расплава дифторида калия KF ' HF в свинцовой аппаратуре. В промышленности хлор получают электролизом расплава или раствора хлоридов щелочных металлов.

эл. ГОК 2NaCl = 2Na ' СГ₂

р-U )Л. ГОК

2NaCl ь2!ЬО 2\'а()Н 1Ь • СЬ Р-Р

В .забора горим хлор получают действием концентрированной соляной кислоты на окислители.

Мп(Ь + 4НС1 - МпС'Ь - СЬ + 2Н_:()

2КМп()| * I6HC1 2КС1 • 2МпСЬ i- 5СЬ >• 81 ЬО

КС10з*6НС! = КС1 • ЗС1₂ + ЗН₂б

К₂Сг₂0₇ ► I4HC1 - 2KCI + 2СгСЬ + ЗСЬ + 71 ЬО

2СЮз+ 12ИС1 - 2СгСЬ+ ЗС1₂+ 6Н₂0

РЬ0₂ + 411С! = РЬС1₂ + СЬ + 2Н₂0

СаОСЬ + 2 НС! = СаС1₂+С1₂+ Н₂0

В промышленности бром получают, вытесняя его хлором из бромидов. 2NaBr • СЬ - 2NaCl + Вг₂

В лаборатории бром получают действием концентрированной бромоводородной кислоты на окислители.

МпО_: + 4HBr = MnBr ₂ + Вг₂ + 2Н₂0

2КМпО^ + 16ИВг = 2КВг + 2МпВг₂ + 5Вг₂ + 8Н₂0

КСЮ;, + 6НВг = КС! + ЗВг₂ + ЗН₂0

В промышленности йод получают из золы морских водорослей и вод буровых скважин действием хлора на йодиды. 2К1 + СЬ-2КС1 + 1₂

В лаборатории йод получают аналогично хлору, действием концентрированной йодоводородной кислоты на окислители. КВЮ₃ + 6HI = КВг + 31₂ + ЗН₂0 2FeCl₃+ 2HI = 2FeCl₂ + I₂ + 2НС1 2CuS0₄ + 4HI = 2CuI + 2H₂S0₄ + I₂

_ — " Применение.

Свободный фтор используется редко. Применяется для получения фторированных зубных паст. Его используют для производства пластмасс - тефлон, высокотемпературных смазочных масел, жидкостей для холодильных машин - фреон -12(CF₂C1₂).

Хлор используется для отбелки ткани, бумаги, соломы, для дезинфекции питьевой воды, для производства ядохимикатов, хладоагентов, соляной кислоты, бертолетовой соли, красителей, лекарственных препаратов, пластмасс.

Бром используется для получения различных бромоорганических соединений, используемых в лакокрасочной и фармацевтической промышлености. Значительное его количество расходуется на производство бромида серебра,используемого как светочувствительное вещество в кинопромышленности, hv

2AgBr = 2Ag + Br₂ hv

2AgCl = 2Ag + (светочувствительное вещество в стёклах - хамелеонах) Йод применяют в медицине в виде йодной настойки, в составе многих лекарственных препаратов.