Сімейка галогенів.
Хто вони?
Галогени – це елементи періодичної таблиці Менделєєва 17 групи, а по застарілій класифікації – 7 головної підгрупи. До галогенів відноситься всього 5 хімічних елементів, серед яких фтор, хлор,бром, іод і астат. Всі вони є неметалами. Галогени – дуже активні окислювачі, а на зовнішньому рівні дані елементи мають по 7 електронів.
Що таке галогени, чому вони отримали таку назву? Слово «галоген» утворилося від двох грецьких слів, які в сукупності означають «народження солі». Один з елементів цієї групи – хлор-разом з натрієм утворює сіль.
Цікаві та неповторні.
Хімічні властивості галогенів схожі, але за фізичним характеристикам елементи відрізняються один від одного.Фтор – це газоподібна речовина жовтого кольору, з дуже неприємним і різким запахом. Хлор – газ зеленувато-жовтого кольору, має важкий і неприємний аромат. Бром – рідина коричневого кольору. Астат – синяво-чорне тверда речовина з різким запахом. Йод – сіра тверда речовина. Отже галогени. це гази, рідини і тверді тіла.
Основною загальною властивістю усіх галогенів є те, що вони всі дуже активні окислювачі. Найактивнішим галоїдом є фтор, який реагує з усіма металами, а самий неактивний-астат. Взаємодія з галогенами у простих речовин (виключення складають деякі неметали) проходить легко. У природі вони зустрічаються лише у вигляді сполук.
Фтор – це газ блідо-жовтого кольору Перша сполука фтору – флюорит (плавиковий шпат) CaF2 – описано в кінці 15 століття за назвою «флюор» (від латинського fluo – течу). В 1771 К. Шееле одержав плавикову кислоту. Вільний фтор виділив А. Муассан в 1886 р. електролізом рідкого безводного фтористого водню, що містить домішки кислого фториду калію KHF2.
Хімія фтору почала розвиватися з 1930-х років, особливо швидко – у роки 2-й світової війни 1939-45 рр. і після її у зв'язку з потребами атомної промисловості й ракетної техніки. Назва «фтор» (від грецького phthoros – руйнування, загибель), запропоноване А. Ампером в 1810 р., уживається тільки в російській та українській мові; у багатьох країнах прийнята назва «флюор» Галогени є типовими неметалами та окислювачами, а фтор з усіх галогенів - найактивніший. Зараз цей галоген незамінний в промисловості адже його використовують при виготовленні труб, ізоляційні стрічки, різних тканинних покриттів, антипригарних поверхонь для сковорідок і форм, а в медицині при виготовленні штучних артерій і вен. У промисловості цей галоген розбавляють азотом.
Хлор – знаменитий хімічний елемент, належить до групи галогенів. Хлор зберігає основні властивості елементів своєї групи. Назву він отримав від грецького слова «хлорос», що перекладається як блідо-зелений. Природний хлор складається із двох стабільних ізотопів: 35Cl (75, 77%) і 37Cl (24, 23%). Xлор отриманий уперше в 1774 р. Шееле взаємодією соляної кислоти з піролюзитом МnO2. Однак, тільки в 1810 М. Дэві встановив, що хлор – елемент і назвав його chlorine (від грецького chloros – жовто-зелений). В 1813 Ж. Л. Гей-Люссак запропонував для цього елемента назву хлор. Цей газ дуже широко поширений в природі, він у великих кількостях міститься у морській воді. Хлор – дуже важливий хімічний елемент, він практично незамінний при відбілюванні, дезінфекції басейнів, а також знезараження питної води. Але хлор також відомий і тим, що є найнебезпечнішим- смертельною зброєю. У 1915 році німецькі війська використовували проти французької армії близько 6 тис. балонів з цим галогеном. Це смертельна зброя була придумана відомим німецьким хіміком Фріцом Хабером.
Бром – хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до галогенів, атомний номер 35, атомна маса 79, 904; червоно-бура рідина із сильним неприємним заходом. Бром відкритий в 1826 французьким хіміком А. Ж. Баларом при вивченні розсолів соляних промислів; названий від грецького bromos – сморід. Природний бром складається з 2 стабільних ізотопів 79Br (50, 34%) і 81Br (49, 46%). Зі штучно отриманих радіоактивних ізотопів брому найцікавіший 80Вr, на прикладі якого И. В. Курчатовим відкрите явище ізомерії атомних ядер. Вміст брому в земній корі ( % по масі) оцінюється в 1015-1016 т. У головній своїй масі бром перебуває в магматичних породах, а також у широко розповсюджених галогенідах. Бром – постійний супутник хлору. Бромисті солі (NaBr, KBr, MgBr2) зустрічаються у відкладеннях хлористих солях (у кухоній солі до 0, 03% Br), а також у морській воді (0, 065% Br), ропі соляних озер (до 0, 2% Br) і підземних розсолах, звичайно пов'язаних із соляними й нафтовими родовищами (до 0, 1% Br). Завдяки гарній розчинності у воді бромисті солі накопляються в залишкових розсолах морських й озерних водойм. Бром мігрує у вигляді легко розчинних з'єднань, дуже рідко утворюються тверді мінеральні форми, представлені броміритом AgBr, емболітом Ag (Сl, Br) і йодемболітом Ag (Сl, Вr, I). Утворення мінералів відбувається в зонах окислювання сульфідних срібло-утримуючих родовищ, що формуються в посушливих пустельних областях.
Йод – ще один хімічний елемент, який належить до групи галогенів. Насправді в таблиці Менделєєва цей елемент називається не інакше як іод, але його тривіальним назвою прийнято вважати йод. Природний йод складається з одного стабільного ізотопу з масовим числом 127. Йод відкрив в 1811 р. французький хімік Б. Куртуа. Нагріваючи матковий розсіл золи морських водоростей з концентрованою сірчаною кислотою, він спостерігав виділення фіолетової пари (звідси назва йод – від грецького iodes, ioeides – схожий кольором на фіалку, фіолетовий), що конденсувався у вигляді темних блискучих пластинчастих кристалів. В 1813 – 1814 рр. французький хімік Ж. Л. Гей-Люссак й англійський хімік Г. Дэві довели елементарну природу йоду. Цей хімічний елемент у повсякденному житті зустрічається досить часто. При взаємодії з іншими галогенами в основному з хлором виходить відмінний засіб для дезінфекції ран і подряпин. Зараз йод застосовують у медицині для профілактики хвороб щитовидної залози.
Астат цікавий тим, що ніколи не був отриманий хіміками в такій кількості, щоб його можна було побачити неозброєним оком. І швидше за все ця можливість ніколи з ним не трапиться. Якщо б фахівці і змогли отримати велику кількість цього хімічного елемента, він тут же випарувався б, причини виникнення високої температури, яка з'являється в результаті радіоактивного випромінювання цього елемента. Астат – найрідкісніший хімічний елемент, а невелика його кількість міститься в земній корі.
Знаходження у природі
У земній корі вміст Флуору становить 6·10-2%, Хлору, Брому, Йоду відповідно 2·10–2; 2·10–4; 4·10–5 %. Флуор зустрічається у вигляді флуоридів (біля 30 мінералів, найбільш важливі – СаF2 (флюорит або плавиковий шпат), 3Ca3(PO4)2CaF2 (фторапатит), Na3[AlF6] – кріоліт). Хлор утворює близько 70 власних мінералів, головним чином це хлориди легких металів (кам’яна сіль, галіт NaCl; сильвін KCl, карналіт KCl, MgCl2, 6H2O тощо). Основна маса галогенів сконцентрована у воді морів і океанів. Бром та йод також містяться в бурових водах, морських водоростях (наприклад, в морській капусті (ламінарії) вміст йоду досягає 0,45%).
Застосування та значення
Незважаючи на те що всі галогени мають подібні хімічні властивості, застосовуються вони в абсолютно різних сферах.
Фтор дуже корисний для зубів, саме тому його додають в зубні пасти. Застосування лікувальних і профілактичних засобів, у складі яких присутній хімічний елемент фтор, запобігає появі карієсу.
Хлор використовують для отримання соляної кислоти, яка незамінна в промисловості та медицині. Хлор використовують для виготовлення каучуку, пластмаси, розчинників, барвників, а також синтетичних волокон. Сполуки, в яких міститься цей елемент, використовують у сільському господарстві для боротьби з шкідниками. Хлор незамінний для відбілювання паперу і тканин. Вважається, що застосування хлору для обробки питної води небезпечно. Бром, а також йод часто використовують у медицині.
Якщо уявити існування людства без галоїдів, то ми були б позбавлені таких речей, як фотографії, антисептичні та дезінфікуючі засоби, каучук, пластик, лінолеум і багатьох інших. Крім цього, ці речовини необхідні організму людини, щоб нормально функціонувати, тобто відіграють важливу біологічну роль. Хоч властивості галогенів і схожі, їх роль у промисловості і медицині різна.