Галогены: свойства, структура и применение - наука

— фтор

-Некоторые фторидные соединения добавляются в зубные пасты для предотвращения кариеса. Производные фтора присутствуют в различных анестетиках. В фармацевтической промышленности они включают фтор в лекарства, чтобы изучить возможные улучшения их воздействия на организм.

-Фтористоводородная кислота используется для травления стекла. Также при производстве галонов (газов для пожаротушения, например, фреона). Соединение фтора используется при электролизе алюминия для его очистки.

-Антибликовые покрытия содержат соединение фтора. Это используется при производстве плазменных экранов, плоских экранов и микроэлектромеханических систем. Фтор также присутствует в глине, используемой в некоторых керамических изделиях.

Биологическое действие

Высокая реакционная способность галогенов объясняет тот факт, что все эти соединения являются ядами, имеющими удушающее действие, способными поражать органические ткани. Несмотря на такие характеристики, данные элементы необходимы для процессов жизнедеятельности человеческого организма.

Например, фтор участвует в обменных процессах в нервных клетках, мышцах, железах. В быту все чаще встречается тефлоновая посуда, одним из компонентов которой является именно фтор.

Хлор способствует росту волос, стимулирует обменные процессы, дает организму силы и бодрость. Максимальное количество его в виде хлорида натрия входит в состав плазмы крови. Среди соединений данного элемента особый интерес с биологической точки зрения представляет соляная кислота.

Именно она является основой желудочного сока, участвует в процессах расщепления пищи. Для того чтобы организм функционировал нормально, в сутки человек должен употреблять не меньше двадцати граммов поваренной соли.

Все галогены необходимы человеку для жизнедеятельности, а также используются им в разных сферах деятельности.

Химические свойства галогенов

Способность вступать в реакцию с разными веществами под воздействием сторонних факторов индивидуальна для каждого из рассматриваемых элементов.

Химические особенности солеродов

При вступлении галогенов в связь с медью (малоактивный металл) получаются галогениды с формулой:

CuHal2, где Hal2 – солероды Br, Cl, F.

Когда галогениды вступают в реакцию с галогенами, то тот солерод, который активнее, вытесняет малоактивный из его же раствора. Хлор, являясь окислителем, вступает во взаимодействие в смесях солей йода и брома. Бром не реагирует на хлориды, но может из иодидов выдавить йод.

При воздействии на органические соединения при хлорировании воды или йодировании соли происходит галогенирование. При этом атом галогена вводится в соединение. Галогенирование может осуществляться замещением, расщеплением или присоединением атома солерода к атомной структуре органических соединений.

Галогены — особая группа химически активных веществ

Галогены — класс простых неорганических веществ с похожими химическими свойствами. Все они неметаллы. Когда-то название «галоген» (рождающий соль) предлагалось для хлора. Потом хлор стал называться хлором, а галогенами стали называть группу элементов в таблице Менделеева, к которой относится хлор. В группу входят фтор, хлор, бром, йод, астат, теннесин. Первые четыре элемента широко распространены на Земле. Содержание астата ученые оценивают в несколько граммов. Теннесин (номер элемента 294) создан искусственно.

Все галогены химически активны, поэтому в естественном виде встречаются только (кроме йода) в минералах, а также в морской воде и подземных рассолах.

Свойства

Физические свойства различны. Фтор и хлор — газообразны. Бром — жидкий, легко испаряется. Йод — твердый кристаллический, переходит в газообразное состояние, минуя жидкое. Астат — твердый. Все галогены плохо растворяются в воде, но способны образовывать «хлорную», «йодную» и «бромную» воду, частично вступая в реакцию с водой. Растворяются в неполярных органических растворителях. Все галогены ядовиты, пахнут неприятно.

С точки зрения химии галогены очень активны. Взаимодействуют со всеми металлами и многими неметаллами, в том числе с органическими веществами. Активность уменьшается от фтора к астату. Если фтор, чаще всего, реагирует с металлами и неметаллами в нормальных условиях, то йоду для начала реакции с металлами требуется повышение температуры, а с большинством неметаллов он вообще не взаимодействует. Все галогены проявляют выраженные окислительные свойства, но с более сильными окислителями становятся восстановителями (кроме фтора, который всегда имеет степень окисления -1).

Польза и опасность

Все галогены крайне токсичны. Например, пары йода, попав в легкие в больших количествах, вызывают отек легких, поражение почек, отрицательно влияют на сердечно-сосудистую систему. Если вовремя не принять меры, то человек может умереть. Еще более опасны хлор и фтор. Хлор, в свое время, стал первым боевым отравляющим газом. А воздействие фтора на кожу всего в течение двух секунд приведет к сильнейшему ожогу из-за крайней химической агрессивности реактива. Поэтому все работы с галогенами следует проводить с использованием средств защиты, включая противогазы.

Несмотря на то, что галогены токсичны, они являются биогенными элементами, важными для функционирования организма человека.

Фтор необходим для формирования эмали зубов и костной ткани.

Хлор играет важнейшую роль в регулировании водно-солевого баланса, нужен для работы нервной и мышечной системы, ЖКТ, эритроцитов.

Недостаток брома в организме приводит к бессоннице, замедлению роста детей, прерыванию беременности, снижению уровня гемоглобина.

Йод жизненно важен для работы щитовидной железы, влияет на развитие организма и на его обмен веществ. Недостаток йода отрицательно сказывается на памяти и интеллекте, работе сердечно-сосудистой системы, уровне гемоглобина.

Применение

Фтор востребован для синтеза фторосодержащих веществ, например, фреонов, фторопластов (тефлона). Как компонент зубных паст и некоторых лекарственных средств. Окислитель в ракетных топливах. Входит в состав электролита в производстве алюминия.
Хлор — самый используемый в промышленности галоген. Он применяется в химическом синтезе для получения соляной кислоты, глицерина, хлораминов, хлоридов металлов, ПВХ, каучуков, искусственных волокон и пр.; для обеззараживания воды, помещений, спецодежды; для отбеливания тканей и бумаги; для производства гербицидов и многого другого.
Бром используется в аналитической химии для определения непредельных орг.соединений. В медицине бромиды натрия и калия — успокаивающие средства и лекарства при гипертонии и эпилепсии.
Соединения брома применяются в органическом синтезе, нефтедобыче, в ракетных топливах, как инсектициды и пестициды, в фотоделе.
Спиртовой раствор йода — популярное антисептическое и рассасывающее средство. Соединения йода используются в качестве контрастного раствора в рентгенографии и томографии. Изотоп I-131 применяется при радиотерапии рака щитовидной железы. Йод — индикатор в аналитической химии и криминалистике. Применяется в производстве аккумуляторов, галогеновых ламп, очень мощных газовых лазеров, ЖК-дисплеев. Иодат и иодид калия — пищевые добавки для иодирования соли.

Практическое использование

Освещение

В так называемых галогенных лампах берут свое имя от присутствия небольшого количества химических элементов бром или йод введены , чтобы позволить повышающим из вольфрама нити , так что она может достигать более высокую температуру, поэтому белее цвета. Интерес присутствия галогена интерпретируется химически. Он основан на том факте, что галогениды вольфрама образуются при промежуточной температуре в результате прямого взаимодействия дигалогена и вольфрама и разлагаются при высокой температуре, давая обратно вольфрам и дигалоген. Однако вольфрамовая нить имеет промежуточную температуру, когда она имеет наибольший диаметр ( меньшее электрическое сопротивление ), и высокую температуру, когда она имеет наименьший диаметр (высокое сопротивление, следовательно, сильный эффект Джоуля ).

Взаимодействуя с вольфрамом , дигалоген окисляет нить накала, образуя газообразные продукты WBr _n, (n = 5 или 6). Этот бромид вольфрама газообразный. Таким образом, это приводит к испарению части нити накала лампы там, где ее диаметр является наибольшим.

Этот газообразный галогенид разлагается там, где температура лампы самая высокая. Это приводит к осаждению вольфрама на самых тонких частях нити. Таким образом, весь процесс (испарение / повторное осаждение) состоит в переносе вольфрама из толстых частей в тонкие части нити и, следовательно, в гомогенизации ее диаметра. Таким образом, самоподдерживающаяся нить накаливания выдерживает нагрев больше, чем обычная лампа накаливания .

Фотография

В зависимости от типа фотопленки кристаллы хлоридов, бромидов и / или иодидов серебра поглощают свет различных цветов . Эти открытые кристаллы могут вступать в реакцию с проявителями, формируя зернистость изображения.

Гигиена

Химический элемент хлор в форме иона гипохлорита ClO — , присутствующий в отбеливателе, является эффективным окислителем и бактерицидным агентом. Его также используют для отбеливания. В промышленности также используются некоторые оксиды хлора.

Химический элемент бром в форме дибромы используется для стерилизации плавательных бассейнов. Жидкая диброма хранится легче, чем газообразный хлор, и она менее агрессивна для клеток. Это интересно для бассейнов с горячей водой, таких как спа . Но есть еще реагент дорогой.

Химический элемент йод также используется для дезинфекции, например, с помощью настойки йода или бетадина .

Химический элемент фтор не используется для гигиены. В виде газообразного дифтора он был бы слишком опасен, потому что он слишком реактивен.

Еда

Галогены, особенно химический элемент хлор, поскольку они повсеместно встречаются в природе, они являются частью рациона. Хлорид-ион присутствует, в частности, в поваренной соли, которая в основном состоит из хлорида натрия . Этот химический элемент также находится в молекулярной форме в продуктах питания, например, с искусственным подсластителем, сукралозой
. Химический элемент йод необходим для здоровья человека: железа, щитовидная железа, отвечает за фиксацию этого химического элемента и синтез гормонов йода.

Фармацевтическая

Многие лекарства содержат галогены. Примеры:

летучие анестетики галотан , энфлуран , десфлуран , севофлуран и изофлуран ;
бромид калия был использован в качестве спальной помощи;

Галогенированные полимеры

Фторполимеры : политетрафторэтилен ( PTFE ) ( тефлон ); поливинилфторид ( ПВФ ); поливинилиденфторид ( ПВДФ ); этилентетрафторэтилен (ETFE); перфторалкокси (PFA); полихлортрифторэтилен (CTFE); полидифторэтилен .
Хлорполимеры : поливинилхлорид (ПВХ); суперхлорированный поливинилхлорид ( ХПВХ ); поливинилиденхлорид (ПВДХ).

Галогенированные растворители

В галогенированные углеводороды (фторированные, хлорированные, бромированные или йодированные): перхлорэтилен , трихлорэтилен , дихлорметан , хлороформ , тетрахлорметан (вредные для озонового слоя ).

Неорганическая химия. Водород + галогены

Галогенид образуется, когда галоген реагирует с другим, менее электроотрицательным элементом с образованием бинарного соединения. Водород реагирует с галогенами, образуя галогениды вида НХ:

фтороводород HF;
хлороводород HCl;
бромоводород HBr;
иодоводород HI.

Галогениды водорода легко растворяются в воде с образованием галогенводородной (плавиковой, соляной, бромистоводородной, иодистоводородной) кислоты. Свойства этих кислот приведены ниже.

Кислоты образуются следующей реакцией: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H3O+ (aq).

Все галоидоводороды образуют сильные кислоты, за исключением HF.

Кислотность галогеноводородных кислот увеличивается: HF

Плавиковая кислота способна гравировать стекло и некоторые неорганические фториды длительное время.

Может показаться нелогичным, что HF является самой слабой галогенводородной кислотой, так как фтор обладает самой высокой электроотрицательностью. Тем не менее связь Н-F очень сильна, в результате чего кислота очень слабая. Сильная связь определяется короткой длиной связи и большой энергией диссоциации. Из всех галогенидов водорода HF имеет самую короткую длину связи и самую большую энергию диссоциации связи.

Химические свойства галогенов

Галогены (Hal) — мощные окислители, а фтор агрессивен настолько, что вступает в реакцию с собратьями. Происходит это при подогреве. Степень окисления «пострадавших» оказывается +1.

Общее уравнение:

Можно сказать, что F реагирует со всеми простыми субстанциями, кроме отдельных благородных газов. А так (с облучением):

Остальные элементы ряда не взаимодействуют с:

O;
N;
С (в модификации алмаза);
Pt, Au;
Xe, Kr.

С неметаллами

Водород окисляет фтор при любых условиях, со взрывом. Cl с подсветкой УФ или подогревом. Но тоже громко. Остальные только с нагреванием. Но уравнение едино:

С фосфором взаимодействуют совершенно по-разному:

∗ F до получения пентафторида. Единственный, без нагревания:

∗ хлор и бром, в зависимости от концентрации:

∗ йод – недостаточно мощный окислитель:

∗ с серой также не все очевидно. Но только не с фтором. Окисление максимально, но с нагревом:

∗ бром и хлор реагируют нетипично и «неохотно»:

С металлами

Перед фтором ничто не устоит. Даже благородный класс, хоть и с нагревом:

Остальные металлы прочим галогенам по силам. Не без подогрева:

Реакции замещения

Агрессивные вытесняют «тяжелых» соседей по группе:

И с неметаллами не церемонятся:

Хлор, как более активный, ведет себя несколько по-другому:

С водой

Фтор в своем репертуаре. Вода будет пылать синим пламенем и норовить плюнуть плавиковой кислотой:

Хлор с бромом гораздо спокойнее. Да и процессы нестабильны, обратимы:

Йод с водой в видимые взаимодействия не вступает.

С растворами щелочей

И в этом случае фтор проявляется как резкий окислитель:

Остальные ведут себя, как с водой. Но процесс при разных температурах проходит по разным сценариям:

Йод реагирует только по второму варианту.

Перечень и общая характеристика галогенов

С первыми четырьмя элементами из списка некоторое знакомство имеется. Надо заметить, что вещества хоть и достаточно распространенные, но в чистом виде в природе не встречаются. Только в составе соединений.

Астат – элемент не просто редкий, а самый редкий из всех встречающихся на планете. Его «запасы» оцениваются в 1 г. Свойства доподлинно не известны. Так как из-за радиоактивности и мизерной «продолжительности жизни» в достаточных количествах выделить не получилось.

Теннессин существует скорее теоретически. На Земле, по крайней мере, не нашли. Рекордное зафиксированное (и признанное) в лаборатории количество – 6 ядер. Включая изотоп.

Зато точно известен общий принцип построения наружного энергетического уровня: ns2np5. Под «n» понимается период расположения элемента.

Легко заметить, что до «идеальных» инертов не хватает всего-то электрончика. А так хочется. Не удивительно, что так агрессивны.

Получение

Выделить вещество настолько активное, что норовит прореагировать со всем окружающим, не так просто.

Получение хлора

В промышленности хлор получают путем электролиза.

1. Электролиз расплава хлорида натрия
  - 2 NaCl → 2Na + Cl2
  - К (-): Na+ + 1 e → Na0
  - А (+): 2 Cl- — 1 e → Cl20

Электролиз раствора хлорида натрия
- 2NaCl + 2H2O → H2 + 2NaOH + Cl2
- К (-): 2H2O + 2 e → H20 + 2OH-
- А (+): 2Cl- — 1 e → Cl20

В лаборатории хлор получают при реакции соляной кислоты и сильных окислителей.

MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Фтор

Обычно получают из сложных солей. При интенсивном нагреве (термолиз) провоцируется распад на более простые и нужный газ.

Или электролизом KF*3HF. Аналогичный метод применяется в промышленности.

Йод получают с помощью окисления.

2KI + Cl2 → I2 + 2KCl

Физиологическое действие галогенов

Все галогены ядовиты по своему физиологическому действию. Особенно ядовит фтор: при вдыхании в небольших количествах он вызывает отек легких, в больших — разрушение легочной ткани и смерть. Хлор — также вещество очень ядовитое, хотя в несколько меньшей степени. Во время первой мировой войны он применялся как боевое отравляющее вещество, потому что он тяжелее воздуха и хорошо удерживается над поверхностью земли, особенно при безветренной погоде. Предельно допустимая концентрация свободного хлора в воздухе 0,001 мг/л. Хроническое отравление хлором вызывает изменение цвета лица, легочные и бронхиальные заболевания. При отравлениях хлором в качестве противоядия нужно применять смесь паров спирта с эфиром, а также водяных паров с примесью нашатырного спирта, причем предварительно обязательно вынести пострадавшего на свежий воздух. В небольших же количествах хлор может излечивать заболевания верхних дыхательных путей, так как губительно действует на бактерии. Благодаря дезинфицирующему действию хлор применяется для обеззараживания водопроводной воды. Пары брома вызывают удушье. Ядовит и жидкий бром, причиняющий при попадании на кожу сильные ожоги. Переливать бром из одного сосуда в другой рекомендуется в резиновых перчатках и под тягой. При попадании на кожу бром следует смывать органическим растворителем — бензолом или четыреххлористым углеродом, протирая пораженное место ватой, смоченной этими растворителями. При смывании брома водой нередко ожога избежать не удается.

Иод наименее ядовит из всех галогенов. Вдыхание паров иода при его нагревании может вызвать отравление, но работать с парообразным иодом приходится редко, например при очистке его возгонкой. Кристаллический иод руками брать не следует, так как при попадании на кожу он вызывает появление характерных желтых пятен. Все работы с галогенами следует производить в вытяжном шкафу. Вместе с тем галогены являются жизненно важными элементами. Хлор в виде поваренной соли постоянно применяется в пищу, а также входит в состав зеленого вещества растений — хлорофилла. Недостаток соединений фтора в питьевой воде вызывает разрушение зубов. Иод необходим всем живым организмам, как растительным, так и животным. Он участвует в регулировании обмена веществ. В организме человека иод сосредоточен главным образом в щитовидной железе и участвует в образовании ее гормона. Недостаток иода вызывает болезненные изменения щитовидной железы. Для предотвращения заболевания в пищу в очень небольших количествах добавляют иод, разводя несколько капель йодной настойки на стакан воды, но чаще в виде иодида натрия и иодида калия.

• Запишите в тетрадь меры техники безопасности в работе с галогенами и первой помощи при отравлениях.

Строение атома и свойства галогенов

Галогены — общее название химических элементов, которые образуют главную подгруппу седьмой группы.

Задание 16.1. Назовите эти химические элементы.

Вопрос. Что общего в строении атомов этих элементов?

Атомы галогенов — F, Cl, Вr, I, At — имеют на внешнем уровне семь электронов:

где n — номер внешнего энергетического уровня (совпадает по величине с номером периода, в котором находится химический элемент), поэтому типичным процессом для всех галогенов в химических реакциях будет приём недостающих электронов до восьми (в данном случае одного электрона):

Таким образом, для этих атомов характерны свойства окислителей, и они легко реагируют с металлами (восстановителями), образуя соли:

Собственно, отсюда и возникло название «галоген»: «галос» — соль, «генес» — рождаю; галогены — образующие соли.

Вопрос. Чем различаются галогены по строению атомов?

Сравнив строение атомов любых двух галогенов:

легко видеть, что чем ниже в Периодической системе Менделеева находится данный галоген, тем дальше от ядра находятся его валентные электроны.

Вопрос. Влияет ли это на активность галогена как неметалла?

Поэтому сверху вниз (от фтора к астату) способность принимать электроны уменьшается, а значит, уменьшается окислительная и неметаллическая активность. В результате более активные галогены могут вытеснять менее активные галогены из их солей:

В таких реакциях атом галогена, входящий в состав соли, должен иметь низшую степень окисления –1.

Молекулы простых веществ-галогенов двухатомны. С увеличением их молярной массы увеличиваются температуры кипения и плавления этих веществ. Поэтому:

F₂ и Сl₂ — газы;
Br₂ — бурая жидкость;
I₂ — тёмно-фиолетовые кристаллы, которые легко испаряются, если йод находится в открытой посуде.

Являясь сильными окислителями, все галогены сильно ядовиты. Но в виде соединений некоторые из них полезны. Например, простое вещество бром Br₂ — ядовито, а соединения брома (бромиды) успокаивают. Именно их выписывают врачи, чтобы успокоить человека, уменьшить приступ кашля.

Рассмотрим некоторые свойства галогенов на примере хлора.

Задание 16.2. Изобразите строение атома хлора, определите его высшую и низшую степени окисления.

Все галогены, кроме фтора, могут проявлять в соединениях и отрицательные, и положительные степени окисления:

Задание 16.3. Составьте формулы соединений хлора, в которых атом хлора имеет эти степени окисления.

Простое вещество хлор — газ жёлто-зелёного цвета. Очень ядовит. Как и у других галогенов, молекула хлора двухатомна: Cl₂. Являясь типичным и очень активным неметаллом, хлор может и принимать, и отдавать электроны, т. е. быть и окислителем, и восстановителем. Но окислительные свойства преобладают. Хлор реагирует с различными металлами и неметаллами:

а также с водой:

Задание 16.4. Определите, какие свойства проявляют атомы хлора в этих окислительно-восстановительных реакциях.

Раствор хлора в воде — хлорная вода — содержит слабую хлорноватистую кислоту НClO, которая довольно быстро разлагается, образуя атомарный кислород:

Хлорноватистая кислота и атомарный кислород — сильнейшие окислители, они разрушают красители, убивают микроорганизмы. Поэтому раствор хлора в воде используют для отбеливания тканей; при помощи хлора дезинфицируют воду.

Аналогичные процессы происходят при пропускании хлора в раствор щёлочи:

Обратите внимание. Щёлочь как бы нейтрализует те кислоты, которые получались в водном растворе в ходе реакции (1)

Если эта же реакция идёт при нагревании, то состав продуктов реакции изменяется:

Полученная соль — хлорат калия (Бертолетова соль) — является сильным окислителем. Так, она окисляет фосфор даже при слабом трении:

Эта реакция происходит всякий раз, когда вы чиркаете спичкой (в состав спичечной «головки» входит Бертолетова соль) о спичечный коробок (в его намазку входит фосфор).

Задание 16.5. Расставьте коэффициенты в последних двух уравнениях реакций методом электронного баланса. (В случае затруднений см. урок 7.)

Бертолетова соль входит в состав пиротехнических составов, например бенгальских огней.

Применение

Химия прочно входит в нашу жизнь, внедряясь во все сферы. Человек научился применять галогены, а также его соединения на своё благо. Биологическое значение галогенов неоспоримо. Области применения их различны:

медицина;
фармакология;
производство различных пластмасс, красителей и т. д.;
сельское хозяйство.

Из природного соединение криолита, химическая формула которого выглядит следующим образом: Na3AlF6, получают алюминий. Соединения фтора нашли широкое распространение при производстве зубных паст. Фтор, как известно, служит для профилактики кариеса. Спиртовую настойку йода применяют для дезинфекции и обеззараживания ран. Наиболее широкое применение в нашей жизни нашёл хлор. Область его применения довольно многообразна. Примеры использования:

Производство пластмасс.
Получение соляной кислоты.
Производство синтетического волокна, растворителей, каучуков и др.
Отбеливание тканей (льняных и хлопчатобумажных), бумаги.
Обеззараживание питьевой воды. Но всё чаще для этой цели используется озон, так как применение хлора вредно для организма человека.
Дезинфекция помещений

Нужно помнить, что галогены — очень токсичные вещества. Особенно ярко это свойство выражено у фтора. Галогены могут оказывать удушающее и воздействие на органы дыхания и поражать биологические ткани.

Огромную опасность могут иметь пары хлора, а также аэрозоль фтора, имеющий слабый запах, он может ощутиться при большой концентрации. Человек может получить эффект удушья

При работе с такими соединениями нужно соблюдать меры предосторожности

Методы производства галогенов сложные и многообразные. В промышленности к этому подходят с определёнными требованиями, соблюдение которых неукоснительно соблюдаются.

Химические свойства галогенов

К данным химическим элементам относят элементы VII группы главной подгруппы – фтор, хлор, бром, йод.

Отличительными особенностями галогенов является резко выраженные свойства неметаллов, или металлоидов. На внешнем энергетическом уровне у данных элементов семь электронов, то есть он считается не завершенным. В связи с этим они могут активно присоединять электроны для его завершения.

Химическая активность галогенов ослабевает сверху вниз в группе и с увеличением атомного радиуса – от фтора к йоду. Таким образом, самым сильным окислителем является фтор, его степень окисления всегда равна -1. У остальных галогенов могут быть степени окисления в пределах от -1 до +7.

Рассмотрим химические свойства галогенов на определенных примерах.

При взаимодействии с металлами галогены образуют соли. Реакции происходят в зависимости от степени активности того или иного элемента.

Фтор, как сильнейший окислитель, реагирует с металлами в нормальных условиях, а при высоких температурах способен взаимодействовать даже с неактивными металлами – серебром, золотом, платиной. Алюминий и цинк способны гореть в атмосфере фтора.

Другие галогены взаимодействуют с металлами при высоких температурах. К примеру, при высыпании в колбу с хлором измельченной в порошок сурьмы частички ее воспламеняются на лету, производя впечатление «огненного дождя». Колба наполняется при этом тяжелым белым дымом хлористой сурьмы.

Медь, взятая в виде пучка тонкой проволоки и предварительно нагретая на воздухе, при погружении в хлор раскаляется и сгорает, наполняя колбу бурым дымом. Бурый дым представляет собой частички хлорной меди.

Йод также вступает в реакции с металлами. Если растертый в ступке йод смешать с порошком алюминия, то через некоторое время сама собой начнется реакция соединения. Активизируется процесс в присутствии воды.

Реакция сопровождается появлением пламени. Продукт реакции – йодистый алюминий получается в виде тяжелого дыма, окрашенного примешивающимися к нему парами йода в фиолетовый цвет.

Галогены взаимодействуют с некоторыми неметаллами – водородом, серой, фосфором, кремнием. С кислородом и азотом непосредственно не реагирует.

Фтор, при обычных условиях, реагирует практически со всеми неметаллами с выделением тепла. С водородом реакция протекает с взрывом.

Другие галогены реагируют с неметаллами при нагревании. С водородом соединяется бром, образуя бромистый водород. В соединениях с водородом и металлами бром является одновалентным.

При нагревании фтор может окислять другие галогены. Например, при взаимодействии фтора и хлора образуется при комнатной температуре бесцветный токсичный тяжелый газ с сильным раздражающим запахом – фторид хлора (I).

Галогены способны восстанавливать менее активные галогены из растворов галогенидов металлов. В эти реакции не вступает фтор, так как из-за высокой активности в растворе начинает немедленно реагировать с водой.

Взаимодействие со сложными веществами.

Галогены могут взаимодействовать с щелочными растворами. Реакции протекают по-разному при высоких и низких температурах. При взаимодействии хлора со щелочами на холоде образуется смесь хлоридов и гипохлоритов.

Cl₂ + 2KOH → KCl + KClO + H₂O

В горячем растворе щелочи происходит реакция, при которой образуются хлорид калия и хлорат калия или бертоллетова соль.

Реакция с водой сопровождается выделением атомарного водорода.

Взаимодействие хлора с водой протекает в два этапа. Во-первых, хлор реагирует с водой с образованием хлорной и хлорноватистой кислоты.

Источник

Бром, йод и астат

Химическая активность брома чуть меньше, чем у вышеназванных фтора или хлора, однако она тоже довольно велика. Бром часто применяют в жидком виде. Он, как и хлор, очень хорошо растворяется в воде. Происходит частичная реакция с ней, позволяющая получать «бромную воду».

Химическая активность йода заметно отличается от остальных представителей этого ряда. Он почти не взаимодействует с неметаллами, а с металлами реакция идёт очень медленно и только при нагреве. При этом происходит большое поглощение тепла (эндотермическая реакция), которая сильно обратима. К тому же йод нельзя никаким образом растворить в воде, этого не достичь даже при нагреве, поэтому в природе не бывает «йодной воды». Йод можно растворить только в растворе йодида. При этом образуются комплексные анионы. В медицине такое соединение называется раствором Люголя.

Астат реагирует с металлами и водородом. В ряду галогенов химическая активность уменьшается по направлению от фтора к астату. Каждый галоген в ряду F — At способен вытеснять последующие элементы из соединений с металлами или водородом. Астат — самый пассивный среди этих элементов. Но ему присуще взаимодействие с металлами.

Галогенные соединения и их роль в организме человека

В человеческом организме в разных процентных содержаниях присутствуют соединения солеродов. Превышение концентраций, как и их уменьшение, существенно влияет на состояние организма.

Биологическая миссия галогенов

Токсичность галогенов

Галогены в опасной концентрации и соединениях действуют на человека следующим образом:

Хлор имеет 2 класс опасности. Концентрация в атмосфере от 1*10-4% уже вызывает раздражение слизистой, доза 0,01% приводит к острому отравлению и остановке дыхания. Это сильный канцероген, вызывающий туберкулёз и способствующий образованию злокачественных опухолей;
Фтор в соединении фторида натрия – приводит к смерти, попадая внутрь через органы дыхания или пищеварения. Смертельная концентрация – 4-9 г. Первичные симптомы – слюнотечение, рвотные позывы. Вторичные признаки отравления – поражения нервной и сердечно-сосудистой систем.
Бром вызывает спазмы и удушье при дыхании уже при концентрации 1*10-3 в объёме воздуха. Токсичная доза – 3 г., смертельная – от 34 г., при попадании внутрь человека.
Йод, при случайном попадании в организм в количестве 3 г. и более, поражает почки и сердечно-сосудистую систему, блокирует рецепторы щитовидной железы.

Применение галогенов и галогенидов в промышленности и в быту приносит больше пользы, чем вреда. Знание допустимых значений концентрации и правил пользования продуктами, в которых применяются солероды, позволяет пользоваться только их положительными качествами.