քիմիա9- հալոգեններ

Հալոգեններ- ընդհանուր բնութագիրը, ստացումը, միացությունները, կիրառությունը, կենսաբանական դերը։

Հալոգեններ (հուն․՝ ἁλός-աղ և γένος-ծնող, առաջացնող, քանի որ մետաղների հետ միանալիս առաջացնում են աղ), Մենդելեևի պարբերական համակարգի 7-րդ խմբի գլխավոր (Ա) ենթախմբի տարրերը[1]՝ ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ, աստատ [2]։ Այդ անունը ստացել են այն պատճառով, որ բազմաթիվ մետաղների հետ առաջացնում են մեծ գործածություն ունեցող աղեր:
Առաջինը հայտնաբերվել է քլորը` 1774, մյուսները` մի քանի տասնամյակ անց.
ֆտորը` 1886 թվականին
բրոմը` 1826 թվականին
յոդը` 1811 թվականին
Աստատը ռադիոակտիվ տարր է, գործնականում չի հանդիպում բնության մեջ, ստացվել է արհեստական ճանապարհով` միջուկային փոխարկման միջոցով, 1940 թվականին։
Ֆտոր FՔլոր ClԲրոմ BrՅոդ I

Բոլոր հալոգենները ոչ մետաղներ են, արտաքին էներգետիկ մակարդակում ունեն
7

էլեկտրոններ, ուժեղ օքսիդիչներ են։ Ամենաուժեղ օքսիդիչը ֆտորն է։ Բոլոր հալոգենները (բացի ֆտորը, որը ունի հաստատուն -1 օքսիդացման աստիճան) ունեն տարբեր օքսիդացման աստիճաններ (մինչև +7), որը բացատրվում է d ազատ օրբիտալով: Աստատը բնության մեջ չի հանդիպում, ստացվել է արհեստական եղանակով։
Վալենտային էլեկտրոնները ns2np5, հեշտությամբ միացնելով 1 էլեկտրոն ավարտուն են դարձնում իրենց արտաքին շերտը HaL+1e=Hal−1։ Հալոգենների օքսիդիչ հատկությունները փոքրանում է F>Cl>Br>J>At այս շարքում յուրաքանչյուր նախորդ տարր դուրս է մղում հաջորդին իր միացությունից։
Բովանդակություն
1Ընդհանուր բնութագիր
2Ֆիզիկական հատկություններ
3Քիմիական հատկություններ
4Բնության մեջ և ստացում
5Կիրառություն
5.1Ֆտոր
5.2Քլոր
5.3Բրոմ
5.4Յոդ
6Կենսաբանական նշանակություն
6.1Ֆտոր
6.2Քլոր
6.3Բրոմ
6.4Յոդ
7Հալոգենաջրածիններ
7.1Հալոգենիդներ
8Ծանոթագրություններ
9Գրականություն
10Արտաքին հղումներ

ՀալոգենFClBrIAtԱտոմային համարը917355385Վալենտային էլեկտրոնները2s²2p53s²3p54s²4p55s²5p56s²6p5Ատոմի շառավիղը, նմ0.0640.0990.1140.1330.144Իոնի (R) շառավիղը, նմ0.1330.1810.1950.2200.23Իոնացման էներգիան, կՋ/մոլ1.68 x 1031.25 x 1031.14 x 1031.01 x 1030.89 x 103Խնամակցություն էլեկտրոնի նկատմամբ, կՋ/մոլ3.38 x 1023.47 x 1023.38 x 1023.18 x 102-Պարունակությունը երկրակևեղում,% ըստ զանգվածի2.7 x 10−24.5 x 10−21.6 x 10−44 x 1010−5հետքեր
Ինչպես երևում է աղյուսակից, շառավիղները ատոմային համարի մեծացման հետ մեծանում են, որ բացատրվում է էլեկտրոնային շերտերի ավելացմամբ, ինչն իր հերթին պայմանավորված է պարբերության համարի աճմամբ։ Շառավիղի մեծացումը հանգեցնում է տարրի՝ էլեկտրոն տալու հեշտացմանը, ինչը դրսևորվում է իոնացման էներգիայի արժեքների փոքրացման մեջ։
ՀալոգենՄոլեկուլըԿառուցվածքըՄոդելըd (X−X) / pm
(գազի փուլը)d (X−X) / pm
(պինդ փուլ)Ֆտոր
F2

Հալոգենների քիմիական հատկությունները

Հալոգենները քիմիապես շատ ակտիվ նյութեր են, փոխազդում են բազմաթիվ պարզ և բարդ նյութերի հետ։ Նրանք բոլորը ցուցաբերում են բարձր օքսիդիչ հատկություն։ Ֆտորը ամենաէլեկտրաբացասկան տարրն է (ԷԲ = 3.98)։ Առանց բացառության փոխազդում է բոլոր մետաղների հետ, օրինակ՝2Al+3F2=2AlF3
2Fe+3F2=2Fe

Ցածր ջերմաստիճանում փոխազդում է ոչ մետաղների հետ, օրինակ՝
2P+5F2=2PF5
2S+3f2=2SF6

Տաքացնելիս ֆտորը օքսիդացնում է բոլոր հալոգեններին՝

որտեղ Hal = Cl, Br, I, At:
Ֆտորն օքսիդացնում է նույնիսկ ազնիվ գազերը` Kr, Xe, Rn.

Ֆտորը փոխազդում է նաև բարդ նյութերի հետ, որի արդյունքում մեծ քանակությամբ էներգիա է կորցնում: Նույնիսկ օքսիդացնում է ջուրը, օրինակ`

F2+3H2O=OF2+4HF+H2O2

Չնայած կապի էներգիան քլորի մոլեկուլում բավական մեծ է՝ 242 կՋ/մոլ, սակայն քլորը քիմիապես շատ փոխազդունակ է, օժտված է մեծ էլեկտրաբացասականությամբ։ Քլորի ատոմն ուժգնորեն իրեն է միացնում 1 էլեկտրոն և վերածվում շատ կայուն քլորի իոնի։
Քլորն ուժեղ օքսիդիչ է և եռանդուն կերպով փոխազդում է բոլոր մետաղների ու բազմաթիվ ոչմետաղների հետ։ Անմիջապես չի փոխազդում ածխածնի, N3-ի, O3-ի և ազնիվ գազերի հետ։ Մետաղներից շատերն այրվում են քլորի մթնոլորտում` առաջացնելով սպիտակ փոշի, որը կազմված է քլորիդների մանր բյուրեղներից․

2Na+Cl2= 2NaCl
2Fe+2Cl2=2FeCL3
Cu+Cl2=CuCL2
2AL+3CL2=2ALCL3

Ֆոսֆորի այրման ժամանակ կարող է գոյանալ երկու քլորիդ.
2P+3CL2=2PCL3
2P+5CL2=2PCL5

Յուրահատուկ ռեակցիա է քլորի փոխազդեցությունը ջրածնի հետ, որը խթանվում է լույսի ազդեցությամբ և ընթանում է ջերմության անջատմամբ.
H2+Cl2=2HCl
Այս փոխազդեցությունն ունի ռադիկալային շղթայական բնույթ, այդ պատճառով կարող է վերածվել պայթյունի, եթե ելանյութերից բաղկացած գազային խառնուրդը ենթարկվի ուժեղ լուսավորման: Քլորը լուծվում է ջրում` առաջացնելով քլորաջուր, որում հալոգենի մի մասը դարձելիորեն փոխազդում է ջրի հետ՝ ըստ հետևյալ ռեակցիայի.
Cl2+H2O=HCl+HClO

հալոգենները գերազանցապես մոլեկուլային տեսքով են։ Քլորաջուրն օժտված է գունաթափող և օքսիդավնող հատկությամբ, ինչը հիմնականում պայմանավորված է հիպոքլորային թթվի քայյքայման հետևանքով գոյացնող ատոմային թթվածնով.HCLO=HCL+O
Յուրահատուկ է նաև քլորի փոխազդեցությունը սենյակային ջերմաստիճանում ալկալիների ջրային լուծույթի հետ, որի հետևանքով գոյանում է երկու աղի՝ քլորիդի և հիպոքլորիտի խառնուրդ։ Օրինակ՝
CL2+2KOH=KCL+KCLO+H2O
Հալոգեններից բրոմը կարմրագորշ, թունավոր հեղուկ է։ Ուժեղ օքսիդիչ է և անմիջականորեն փոխազդում է շատ մետաղների ու գրեթե բոլոր ոչ մետաղների հետ, բացառությամբ O2, N2, C և ազնիվ գազերի.
AL+3Br2=2ALBr3
Si++Br2=SiBr4
H2+Br2=2HBr
Առավել կայուն են այն միացությունները, որոնցում բրոմը ցուցաբերում է -1 և +5 օքսիդացման աստիճան։ Քիմիական փոխարկումներում որպես օքսիդիչ հաճախ օգտագործուվում է կալիումի բրոմատը` KBrO3:
Բրոմը տալիս է միացման ռեակցիաներ չհագեցած օրգանական միացությունների, օրինակ` էթիլենի հետ.