Dövri cədvəldəki halogenlər nəcib qazların solunda yerləşir. Bu beş zəhərli qeyri-metal element dövri cədvəlin 7-ci qrupundadır. Bunlara flüor, xlor, brom, yod və astatin daxildir. Astatin radioaktiv olmasına və yalnız qısamüddətli izotoplara malik olmasına baxmayaraq, yod kimi davranır və çox vaxt halogen kimi təsnif edilir. Halogen elementlərin yeddi valent elektronu olduğundan, tam oktet yaratmaq üçün onlara yalnız bir əlavə elektron lazımdır. Bu xüsusiyyət onları digər qeyri-metal qruplarından daha reaktiv edir.
Ümumi xüsusiyyətlər
Halojenlər iki atomlu molekullar əmələ gətirir (X2 növü, burada X halogen atomunu bildirir) - sərbəst elementlər şəklində halogenlərin mövcudluğunun sabit forması. Bu iki atomlu molekulların bağları qeyri-polyar, kovalent və təkdir. Halojenlərin kimyəvi xassələri onlara əksər elementlərlə asanlıqla birləşməyə imkan verir, ona görə də onlar təbiətdə heç vaxt birləşmədən baş vermir. Flüor ən aktiv halogen, ən az isə astatindir.
Bütün halogenlər oxşar olan I qrup duzları əmələ gətirirxassələri. Bu birləşmələrdə halogenlər -1 yüklü halid anionları şəklində mövcuddur (məsələn, Cl-, Br-). -id sonluğu halid anionlarının mövcudluğunu göstərir; məsələn, Cl- "xlorid" adlanır.
Bundan əlavə, halogenlərin kimyəvi xassələri onlara oksidləşdirici vasitə kimi çıxış etməyə - metalları oksidləşdirməyə imkan verir. Halojenlərin iştirak etdiyi kimyəvi reaksiyaların əksəriyyəti sulu məhluldakı redoks reaksiyalarıdır. Halogenlər, oksidləşmə vəziyyətinin (CO) -1 olduğu üzvi birləşmələrdə karbon və ya azotla tək bağlar əmələ gətirir. Üzvi birləşmədə halogen atomu kovalent bağlı hidrogen atomu ilə əvəz edildikdə, ümumi mənada halo- prefiksi və ya xüsusi halogenlər üçün flüoro-, xloro-, brom-, yod- prefikslərindən istifadə edilə bilər. Halojen elementləri qütb kovalent tək bağları olan iki atomlu molekullar yaratmaq üçün çarpaz bağlana bilər.
Xlor (Cl2) 1774-cü ildə kəşf edilmiş ilk halogen idi, ondan sonra yod (I2), brom (Br) 2), flüor (F2) və astatin (At, sonuncu dəfə 1940-cı ildə kəşf edilmişdir). "Halojen" adı yunanca hal- ("duz") və -gen ("forma etmək") köklərindən gəlir. Bu sözlər birlikdə "duz əmələ gətirən" mənasını verir, halogenlərin metallarla reaksiyaya girərək duzlar əmələ gətirdiyini vurğulayır. Halit natrium xloriddən (NaCl) ibarət təbii mineral olan qaya duzunun adıdır. Və nəhayət, halogenlər gündəlik həyatda istifadə olunur - diş pastalarında ftorid var, xlor içməli suyu dezinfeksiya edir, yod isə hormonların istehsalını təşviq edir.qalxanabənzər vəzi.
Kimyəvi elementlər
Ftor atom nömrəsi 9 olan elementdir və F simvolu ilə qeyd olunur. Elementar flüor ilk dəfə 1886-cı ildə onu hidroflorik turşudan təcrid etməklə kəşf edilmişdir. Sərbəst vəziyyətdə flüor iki atomlu molekul kimi mövcuddur (F2) və yer qabığında ən çox yayılmış halogendir. Flüor dövri cədvəldə ən elektronmənfi elementdir. Otaq temperaturunda açıq sarı bir qazdır. Flüor da nisbətən kiçik atom radiusuna malikdir. Oksidləşmə vəziyyətinin sıfır olduğu elementar diatomik vəziyyət istisna olmaqla, onun CO -1-dir. Flüor son dərəcə reaktivdir və helium (He), neon (Ne) və arqon (Ar) istisna olmaqla, bütün elementlərlə birbaşa qarşılıqlı əlaqədədir. H2O məhlulunda hidrofluorik turşu (HF) zəif turşudur. Flüor güclü elektronmənfi olsa da, onun elektronmənfiliyi turşuluğu müəyyən etmir; Flüor ionunun əsas (pH> 7) olması səbəbindən HF zəif turşudur. Bundan əlavə, flüor çox güclü oksidləşdiricilər istehsal edir. Məsələn, flüor inert qaz ksenonu ilə reaksiyaya girərək güclü oksidləşdirici agent ksenon diflorid (XeF2) əmələ gətirə bilər. Flüorun bir çox istifadəsi var.
Xlor atom nömrəsi 17 və kimyəvi simvolu Cl olan elementdir. 1774-cü ildə onu xlorid turşusundan təcrid etməklə kəşf edilmişdir. Elementar vəziyyətdə o, iki atomlu bir molekul Cl2 əmələ gətirir. Xlorun bir neçə CO var: -1, +1, 3, 5 və7. Otaq temperaturunda açıq yaşıl qazdır. İki xlor atomu arasında yaranan bağ zəif olduğundan, Cl2 molekulunun birləşmələrə daxil olmaq qabiliyyəti çox yüksəkdir. Xlor metallarla reaksiyaya girərək xlorid adlanan duzlar əmələ gətirir. Xlor ionları dəniz suyunda ən çox rast gəlinən ionlardır. Xlorun həmçinin iki izotopu var: 35Cl və 37Cl. Natrium xlorid bütün xloridlər arasında ən çox yayılmışdır.
Brom atom nömrəsi 35 və simvolu Br olan kimyəvi elementdir. İlk dəfə 1826-cı ildə kəşf edilmişdir. Elementar formada brom iki atomlu molekuldur Br2. Otaq temperaturunda qırmızı-qəhvəyi bir mayedir. Onun CO -1, +1, 3, 4 və 5-dir. Brom yoddan daha aktivdir, lakin xlordan daha az aktivdir. Bundan əlavə, bromun iki izotopu var: 79Br və 81Br. Brom dəniz suyunda həll olunan bromid duzları şəklində meydana gəlir. Son illərdə dünyada bromid istehsalı onun mövcudluğu və uzun ömürlü olması səbəbindən xeyli artmışdır. Digər halogenlər kimi brom da oksidləşdirici maddədir və yüksək zəhərlidir.
Yod atom nömrəsi 53 və simvolu I olan kimyəvi elementdir. Yodun oksidləşmə dərəcələri var: -1, +1, +5 və +7. İki atomlu molekul kimi mövcuddur, I2. Otaq temperaturunda bənövşəyi bərk maddədir. Yodun bir sabit izotopu var, 127I. İlk dəfə 1811-ci ildə aşkar edilmişdirdəniz yosunu və sulfat turşusu ilə. Hazırda dəniz suyunda yod ionları təcrid oluna bilər. Yod suda çox həll olunmasa da, ayrı-ayrı yodidlərdən istifadə etməklə onun həllini artırmaq olar. Yod tiroid hormonlarının istehsalında iştirak edərək orqanizmdə mühüm rol oynayır.
Astatin atom nömrəsi 85 və simvolu At olan radioaktiv elementdir. Onun mümkün oksidləşmə dərəcələri -1, +1, 3, 5 və 7-dir. İki atomlu molekul olmayan yeganə halogen. Normal şəraitdə qara metal bərk maddədir. Astatin çox nadir elementdir, ona görə də onun haqqında az şey məlumdur. Bundan əlavə, astatinin çox qısa bir yarım ömrü var, bir neçə saatdan çox deyil. 1940-cı ildə sintez nəticəsində alındı. Astatinin yoda bənzədiyinə inanılır. Metallik xüsusiyyətlərə malikdir.
Aşağıdakı cədvəl halogen atomlarının quruluşunu, elektronların xarici təbəqəsinin quruluşunu göstərir.
| Halogen | Elektron konfiqurasiyası |
| Ftor | 1s2 2s2 2p5 |
| Xlor | 3s2 3p5 |
| Brom | 3d10 4s2 4p5 |
| Yod | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatine | 4f14 5d106s2 6p5 |
Elektronların xarici təbəqəsinin oxşar quruluşu halogenlərin fiziki və kimyəvi xassələrinin oxşar olduğunu müəyyən edir. Lakin bu elementləri müqayisə edərkən fərqlər də müşahidə olunur.
Halogen qrupunda dövri xüsusiyyətlər
Sadə maddələrin fiziki xassələri halogenlərin element sayının artması ilə dəyişir. Daha yaxşı başa düşmək və daha aydınlıq üçün sizə bir neçə cədvəl təklif edirik.
Molekulun ölçüsü artdıqca qrupun ərimə və qaynama nöqtələri artır (F <Cl
Cədvəl 1. Halogenlər. Fiziki xüsusiyyətlər: ərimə və qaynama nöqtələri
| Halogen | Ərimə T (˚C) | Qaynama nöqtəsi (˚C) |
| Ftor | -220 | -188 |
| Xlor | -101 | -35 |
| Brom | -7.2 | 58.8 |
| Yod | 114 | 184 |
| Astatine | 302 | 337 |
Atom radiusu artır
Proton və neytronların sayı artdıqca nüvənin ölçüsü də artır (F < Cl < Br < I < At). Bundan əlavə, hər dövrlə daha çox enerji səviyyəsi əlavə olunur. Bu, daha böyük orbital və buna görə də atomun radiusunun artması ilə nəticələnir.
Cədvəl 2. Halogenlər. Fiziki xüsusiyyətlər: atom radiusu
| Halogen | Kovalent radius (pm) | İonik (X-) radius (pm) |
| Ftor | 71 | 133 |
| Xlor | 99 | 181 |
| Brom | 114 | 196 |
| Yod | 133 | 220 |
| Astatine | 150 |
İonlaşma enerjisi azalır
Əgər xarici valentlik elektronları nüvənin yaxınlığında deyilsə, onları nüvədən çıxarmaq çox enerji tələb etməyəcək. Beləliklə, xarici elektronu kənara itələmək üçün tələb olunan enerji, daha çox enerji səviyyəsi olduğu üçün element qrupunun aşağı hissəsində o qədər də yüksək deyil. Bundan əlavə, yüksək ionlaşma enerjisi elementin qeyri-metal keyfiyyətlər nümayiş etdirməsinə səbəb olur. Yod və astatin ekranı metal xüsusiyyətlərə malikdir, çünki ionlaşma enerjisi azalır (< I < Br < Cl < F).
Cədvəl 3. Halogenlər. Fiziki xüsusiyyətlər: ionlaşma enerjisi
| Halogen | İonlaşma enerjisi (kJ/mol) |
| flüor | 1681 |
| xlor | 1251 |
| brom | 1140 |
| yod | 1008 |
| astatin | 890±40 |
Elektronegativlik azalır
Atomdakı valent elektronların sayı tədricən aşağı səviyyələrdə artan enerji səviyyələri ilə artır. Elektronlar tədricən nüvədən uzaqlaşır; Beləliklə, nüvə və elektronların hər ikisi bir-birinə cəlb edilmir. Ekranlamada artım müşahidə olunur. Buna görə də, artan dövrlə Elektroneqativlik azalır (< I < Br < Cl < F).
Cədvəl 4. Halogenlər. Fiziki xüsusiyyətlər: elektronmənfilik
| Halogen | Elektronmənfilik |
| flüor | 4.0 |
| xlor | 3.0 |
| brom | 2.8 |
| yod | 2.5 |
| astatin | 2.2 |
Elektron yaxınlığı azalır
Atomun ölçüsü dövrlə artdıqca elektron yaxınlığı azalmağa meyllidir (B < I < Br < F < Cl). İstisna flüordur, onun yaxınlığı xlordan daha azdır. Bu, xlorla müqayisədə flüorun daha kiçik ölçüsü ilə izah edilə bilər.
Cədvəl 5. Halojenlərin elektron yaxınlığı
| Halogen | Elektron yaxınlığı (kJ/mol) |
| flüor | -328.0 |
| xlor | -349.0 |
| brom | -324.6 |
| yod | -295.2 |
| astatin | -270.1 |
Elementlərin reaktivliyi azalır
Halojenlərin reaktivliyi artan dövrlə azalır (<I
Qeyri-üzvi kimya. Hidrogen + halogenlər
Halojen başqa, daha az elektronmənfi elementlə reaksiyaya girərək ikili birləşmə əmələ gətirəndə halid əmələ gəlir. Hidrogen halogenlərlə reaksiyaya girərək HX halogenidləri əmələ gətirir:
- hidrogen florid HF;
- hidrogen xlorid HCl;
- hidrogen bromid HBr;
- hidroyod HI.
Hidrogen halogenidləri hidrohalik (hidroftorik, xlorid, hidrobromik, hidroiyodik) turşuları əmələ gətirmək üçün suda asanlıqla həll olunur. Bu turşuların xassələri aşağıda verilmişdir.
Turşular aşağıdakı reaksiya nəticəsində əmələ gəlir: HX (aq) + H2O (l) → Х- (aq) + H 3O+ (aq).
HF istisna olmaqla, bütün hidrogen halidləri güclü turşular əmələ gətirir.
Hidrohal turşularının turşuluğu artır: HF <HCl <HBr <HI.
Hidrofluorik turşu uzun müddət şüşə və bəzi qeyri-üzvi flüoridləri həkk edə bilər.
HF-nin ən zəif hidrohalik turşu olması əks-intuitiv görünə bilər, çünki flüor ən yüksək turşuya malikdirelektronmənfilik. Bununla belə, H-F bağı çox güclüdür, nəticədə çox zəif bir turşu meydana gəlir. Güclü bağ qısa bir bağ uzunluğu və yüksək dissosiasiya enerjisi ilə müəyyən edilir. Bütün hidrogen halidləri arasında HF ən qısa bağ uzunluğuna və ən böyük bağ dissosiasiya enerjisinə malikdir.
Halogen oksoturşuları
Halojen oksoturşular hidrogen, oksigen və halogen atomları olan turşulardır. Onların turşuluğu struktur analizindən istifadə etməklə müəyyən edilə bilər. Halojen oksoturşuları aşağıda verilmişdir:
- Hipoklor turşusu HOCl.
- Xlor turşusu HClO2.
- Xlor turşusu HClO3.
- Perklor turşusu HClO4.
- Hipoklor turşusu HOBr.
- Bromomik turşu HBrO3.
- Brom turşusu HBrO4.
- Hiyod turşusu HOI.
- Yod turşusu HIO3.
- Metaiod turşusu HIO4, H5IO6.
Bu turşuların hər birində bir proton oksigen atomu ilə bağlıdır, ona görə də burada proton bağlarının uzunluqlarını müqayisə etmək faydasızdır. Elektroneqativlik burada dominant rol oynayır. Turşu aktivliyi mərkəzi atoma bağlı oksigen atomlarının sayı ilə artır.
Görünüş və vəziyyət
Halojenlərin əsas fiziki xassələri aşağıdakı cədvəldə ümumiləşdirilə bilər.
| Maddənin vəziyyəti (otaq temperaturunda) | Halogen | Görünüş |
| çətin | yod | bənövşəyi |
| astatin | qara | |
| maye | brom | qırmızı-qəhvəyi |
| qazlı | flüor | solğun tan |
| xlor | solğun yaşıl |
Görünüş izahatı
Halojenlərin rəngi elektronların həyəcanlanmasına səbəb olan görünən işığın molekullar tərəfindən udulmasının nəticəsidir. Flüor bənövşəyi işığı udur və buna görə də açıq sarı görünür. Yod isə sarı işığı udur və bənövşəyi görünür (sarı və bənövşəyi bir-birini tamamlayan rənglərdir). Dövr artdıqca halogenlərin rəngi tündləşir.
Qapalı qablarda maye brom və bərk yod rəngli qaz kimi müşahidə oluna bilən buxarları ilə tarazlıqdadır.
Astatinin rəngi məlum olmasa da, müşahidə edilən nümunəyə uyğun olaraq onun yoddan daha tünd (yəni qara) olması güman edilir.
İndi sizdən soruşsalar ki: "Halojenlərin fiziki xassələrini xarakterizə edin" deyəcək bir şeyiniz olacaq.
Birləşmələrdəki halogenlərin oksidləşmə vəziyyəti
Oksidləşmə vəziyyəti tez-tez "halogen valentliyi" əvəzinə istifadə olunur. Bir qayda olaraq, oksidləşmə vəziyyəti -1-dir. Ancaq halogen oksigen və ya başqa bir halogenlə bağlanarsa, o, digər halları qəbul edə bilər:CO oksigen -2 üstünlük təşkil edir. İki fərqli halogen atomunun bir-birinə bağlanması halında, daha çox elektronmənfi atom üstünlük təşkil edir və CO -1 alır.
Məsələn, yod xloriddə (ICl) xlorda CO -1, yod isə +1 olur. Xlor yoddan daha elektronmənfidir, ona görə də onun CO -1-dir.
Brom turşusunda (HBrO4) oksigendə CO -8 (-2 x 4 atom=-8) var. Hidrogenin ümumi oksidləşmə vəziyyəti +1-dir. Bu dəyərlərin əlavə edilməsi CO -7 verir. Birləşmənin son CO sıfır olması lazım olduğundan, bromun CO-su +7-dir.
Qayda üçün üçüncü istisna elementar formada halogenin oksidləşmə vəziyyətidir (X2), burada CO sıfırdır.
| Halogen | birləşmələrdə CO |
| flüor | -1 |
| xlor | -1, +1, +3, +5, +7 |
| brom | -1, +1, +3, +4, +5 |
| yod | -1, +1, +5, +7 |
| astatin | -1, +1, +3, +5, +7 |
Niyə flüorun SD-si həmişə -1-dir?
Elektronmənfilik dövr keçdikcə artır. Buna görə də, flüor bütün elementlər arasında ən yüksək elektronmənfiliyə malikdir, bunu dövri cədvəldəki mövqeyi sübut edir. Onun elektron konfiqurasiyası 1s2 2s2 2p5-dir. Flüor daha bir elektron qazanarsa, ən kənar p-orbitallar tamamilə doldurulur və tam oktet təşkil edir. Çünki flüor varyüksək elektronmənfiliyi ilə qonşu atomdan asanlıqla elektron ala bilir. Bu vəziyyətdə flüor inert qaz üçün izoelektronikdir (səkkiz valent elektronla), onun bütün xarici orbitalları doldurulur. Bu vəziyyətdə flüor daha sabitdir.
Halojenlərin istehsalı və istifadəsi
Təbiətdə halogenlər anion halında olurlar, ona görə də sərbəst halogenlər elektroliz yolu ilə oksidləşmə və ya oksidləşdirici maddələrin köməyi ilə alınır. Məsələn, xlor duz məhlulunun hidrolizi nəticəsində əmələ gəlir. Halojenlərin və onların birləşmələrinin istifadəsi müxtəlifdir.
- Ftor. Flüor yüksək reaktiv olsa da, bir çox sənaye tətbiqlərində istifadə olunur. Məsələn, politetrafloroetilen (Teflon) və bəzi digər flüoropolimerlərin əsas komponentidir. Xloroflorokarbonlar əvvəllər aerozollarda soyuducu və yanacaq kimi istifadə edilən üzvi kimyəvi maddələrdir. Ətraf mühitə mümkün təsirləri səbəbindən onların istifadəsi dayandırılıb. Onlar hidrokloroflorokarbonlarla əvəz edilmişdir. Dişlərin çürüməsinin qarşısını almaq üçün diş pastası (SnF2) və içməli suya (NaF) flüor əlavə edilir. Bu halogen, nüvə enerjisində (UF6), antibiotik ftorxinolon, alüminium (Na) istehsal etmək üçün müəyyən növ keramika (LiF) hazırlamaq üçün istifadə edilən gildə tapılır. 3 AlF6), yüksək gərginlik izolyasiyası üçün (SF6).
- Xlor həmçinin müxtəlif istifadələr tapmışdır. İçməli suları və hovuzları dezinfeksiya etmək üçün istifadə olunur. Natrium hipoklorit (NaClO)ağartıcıların əsas komponentidir. Xlorid turşusu sənayedə və laboratoriyalarda geniş istifadə olunur. Xlor polivinilxloriddə (PVC) və məftilləri, boruları və elektronikanı izolyasiya etmək üçün istifadə olunan digər polimerlərdə mövcuddur. Bundan əlavə, xlorun əczaçılıq sənayesində faydalı olduğu sübut edilmişdir. Tərkibində xlor olan dərmanlar infeksiyaların, allergiyanın və diabetin müalicəsində istifadə olunur. Hidroxloridin neytral forması bir çox dərmanın tərkib hissəsidir. Xlor, həmçinin xəstəxana avadanlıqlarının sterilizasiyası və dezinfeksiya edilməsi üçün istifadə olunur. Kənd təsərrüfatında xlor bir çox kommersiya pestisidlərinin tərkib hissəsidir: DDT (diklorodifeniltrikloroetan) kənd təsərrüfatı insektisidləri kimi istifadə olunurdu, lakin onun istifadəsi dayandırılıb.
- Brom, yanmazlığına görə, yanmağı dayandırmaq üçün istifadə olunur. O, həmçinin məhsulları qorumaq və bakteriyaları basdırmaq üçün istifadə edilən bir pestisid olan metil bromiddə də var. Bununla belə, metil bromidin ozon təbəqəsinə təsiri səbəbindən həddindən artıq istifadə tədricən dayandırılıb. Brom benzin, fotoqrafiya, yanğınsöndürənlər, pnevmoniya və Alzheimer xəstəliyinin müalicəsi üçün dərmanların istehsalında istifadə olunur.
- Yod qalxanabənzər vəzinin düzgün işləməsində mühüm rol oynayır. Əgər orqanizm kifayət qədər yod qəbul etmirsə, qalxanabənzər vəzi böyüyür. Zob xəstəliyinin qarşısını almaq üçün bu halogen xörək duzuna əlavə edilir. Yod antiseptik kimi də istifadə olunur. Üçün istifadə edilən məhlullarda yod oluraçıq yaraların təmizlənməsi, həmçinin dezinfeksiyaedici spreylərdə. Bundan əlavə, gümüş yodid fotoqrafiyada vacibdir.
- Astatin radioaktiv və nadir torpaq halogenidir, ona görə də hələ heç bir yerdə istifadə edilmir. Bununla belə, güman edilir ki, bu element tiroid hormonlarının tənzimlənməsində yoda kömək edə bilər.
