"Народжують солі" – так перекладається назва елементів, про властивості яких піде мова в нашій статті. Перебуваючи в VII А групи періодичної системи хімічних елементів, вони являють собою найбільш активні неметали. Особливості будови атомів обумовлюють фізичні властивості галогенів, так і їх здатність до реакцій з металами, воднем та іншими неметалевими елементами. Розглянемо їх докладніше.

Як положення в періодичній системі впливає на будову атома

Відмінною рисою галогенів є їх яскраво виражена электроотрицательность – здатність забирати поодинокі негативно заряджені частинки у атомів менш активних елементів.


У цьому випадку електронні оболонки фтору, хлору, брому і йоду заповнюються електронами до октету і стають стійкими аніонами: F - , CI - і т. д. Атоми металів при взаємодії з елементами VII A групи віддають свої частки, перетворюючись на позитивно заряджені катіони, а в молекулах утворилися солей, наприклад хлориду натрію фториду магнію або йодиду кальцію, виникає міцна іонна зв'язок. Просте речовина – галоген - являє собою двухатомную молекулу, наприклад CI 2 або F 2 , що містить між атомами ковалентную неполярних зв'язок.

Зміна властивостей речовин в VII А групі хімічних елементів

Із збільшенням заряду ядра і роздуванням атома за рахунок додавання нових енергетичних шарів, электроотрицательность у галогенів зменшується. Дійсно, фтор є найактивнішим неметаллом і завжди має негативний заряд іона, тобто він при взаємодії з атомами інших елементів забирає їх електрони. Хлор у реакціях з речовинами також электроотрицателен, за винятком оксидів, де його атом має позитивну ступінь окислення. Фізичні властивості галогенів та їх агрегатний стан також змінюються із збільшенням заряду ядра. Зупинимося на цьому питанні докладніше.

Від газу до кристала

Прості речовини фтор і хлор являють собою сильно токсичні гази. У малих концентраціях вони викликають подразнення слизових оболонок очей і верхніх дихальних шляхів. Тривале вдихання парів галогенів призводить до паралічу дихальних м'язів і задухи з летальним результатом. Саме тому німецька армія в Першій світовій війні використовувала хлор в якості хімічної зброї. Із збільшенням заряду ядра атома агрегатний стан речовин змінюється, і бром вже являє собою важку рідина червоно-бурого кольору з різким запахом. Вона може викликати опіки на шкірі, і особливо небезпечна при попаданні в очі. Продовжимо далі характеристику галогенів і зупинимося на йод і астате. Йод представлений у вигляді сіро-фіолетових кристалів, щільність - 494 г/см 3 . Речовина має низьку температуру плавлення – 1135° і при нагріванні відразу ж перетворюється в газ, минаючи рідку фазу. Таке явище в хімії отримало назву сублімації. Астат є радіоактивним елементом, за зовнішнім виглядом схожий на йод і так само, як він, здатним до сублімації. У лабораторії його отримують опроміненням атомів вісмуту ядрами атома гелію. Астат є найбільш рідко зустрічається елементом в природі.

Особливі властивості фтору

Розглянувши фізичні властивості галогенів, зупинимося на їх здатності реагувати з іншими речовинами. Цікавим у цьому відношенні є фтор. Це перший елемент, який виявився здатним утворювати сполуки з інертними газами, зокрема з ксеноном. Були отримані кілька речовин – фторидів ксенону з різними ступенями окислення інертного елемента: XeF 2 , XeF 4 , XeF 6 . З цього моменту почався активний розвиток хімії благородних газів. Інший галоген, формула якого CI 2 - хлор - є другим за активністю елементом після фтору. Він взаємодіє з киснем і утворює кілька оксидів, в яких має такі ступені окиснення: +3 +5 +7. Як і всі неметали, хлор реагує з металами, утворюючи солі – хлориди. Сполуки хлору досить поширені в природі і входять до складу багатьох гірських порід і мінералів.

Поширеність неметалів

Галогени у природі зустрічаються досить часто. У періоди вулканічної активності велика кількість газоподібних сполук хлору, фтору та йоду потрапляють в атмосферу Землі. Крім того, як ми говорили раніше, хлориди представлені у вигляді рудоутворюючих сполук: сильвініту ( подвійна сіль KCI x NaCI), карналіту і кухонної солі. Зазначимо також, що хлор становить приблизно 005 % маси земної кори. Всі елементи цього ряду, за винятком астата, не тільки входять до складу неживої природи, але і є обов'язковими компонентами клітин рослин, тварин і людини.

Які елементи входять до складу клітинних органел

Біохімія – це наука, визначальна роль хімічних речовин у метаболічних процесах, що проходять в живій клітині. Вона підтверджує важливе біологічне значення галогенів. Як виявилося, найбільше поширення у прокаріотів і еукаріотів має хлор. Він є необхідним елементом в цитоплазмі і в міжклітинній рідині. Так, іони хлору входять до складу плазми крові, беруть участь у транспорті речовин через клітинну мембрану, вони також задіяні у процесах проходження імпульсів по нервовому волокну. Атомарний фтор є компонентом емалі зубів, забезпечуючи її твердість і стійкість до карієсу. Розглядаючи фізичні властивості галогенів, з'ясуємо їх значення в клітинному метаболізмі.

Роль елементів VII групи А в обміні речовин

Бром і йод входять в комплекси біологічно активних сполук: ферментів і гормонів. Наприклад, трийодтиронін і тироксин, що виробляються тканинами щитовидної залози і містять іони йоду, регулюють найважливіші процеси обміну речовин в організмі людини. Їх недостатня секреція може викликати такі тяжкі ендокринні патології, як ендемічний зоб, або базедова хвороба. Основні джерела надходження брому і йоду в організм – це харчова сіль (хлорид натрію), морські водорості, наприклад такі, як ламінарія (вона містить йод і бром), морепродукти.

Отримання галогенів

Класичним прикладом, відомим ще з шкільного курсу хімії, є лабораторний досвід виділення вільного хлору з дією соляної кислоти на неї діоксиду марганцю при нагріванні. Реакція обов'язково проводиться у витяжній шафі внаслідок високої токсичності газоподібного хлору. Якщо в якості окислювача використовувати перманганат калію, то процес можна проводити без нагрівання реагентів. Фтор, хлор, бром і йод мають широке застосування в хімії органічного синтезу, фармакології і медицині, тому отримання галогенів проводиться в промислових масштабах методом електролізу. Щоб виділити молекули CI 2 використовують электолизери з концентрованим розчином хлориду натрію. Хлор відновлюється на аноді, його збирають, а потім зріджують під тиском до 6 атмосфер і при кімнатній температурі. Для транспортування отриманого продукту використовують сталеві балони. Фтор, бром і йод також отримують методом електролізу. Але при цьому не використовують розчини, а їх розплави солей.

Де і як використовують неметали

Як прості речовини, так і сполуки хлору, фтору, брому і йоду мають велике значення в житті людини. Наприклад, застосування галогенів в медицині обумовлено бактерицидними властивостями спиртового розчину йоду і хлорного вапна. Останнім речовину можна використовувати у проведенні карантинних заходів при очищенні води та дегазації зараженій території. Високі окислювальні властивості хлору дозволяють застосовувати його в якості відбілювача тканини і паперу. Просте речовина також використовують у промисловому виробництві соляної кислоти. Фтор – незамінний компонент у синтезі фторопластов, внаслідок високої хімічної активності їм окислюють ракетне паливо. Бром входить до складу багатьох лікарських засобів, що застосовуються в неврології для купірування судомних станів, при нервовому виснаженні і безсонні. Всі вище наведені приклади є наочним підтвердженням того, яке важливе значення для людини має застосування галогенів в промисловості та побуті.