Հալոգենների ընդհանուր բանաձևը. Հալոգենների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները
Ֆտորին- հրթիռային վառելիքի օքսիդիչ; ClF 3-ը հեղուկ ռեակտիվ վառելիքի օքսիդիչ է և որպես ֆտորացնող նյութ: HF - սինթետիկ կրիոլիտ K 3 [AlF 6] արտադրելու համար, ապակի փորագրելու համար: Ֆտորը և քլորոֆտորածխածիններն օգտագործվում են ֆրեոնների, սառնարանների և օդորակիչների հովացուցիչ նյութերի արտադրության համար: Ֆտորի հիմնական սպառումը տեղի է ունենում միջուկային արդյունաբերության, էլեկտրատեխնիկայի, իսկ պոլիմերային նյութերի, այդ թվում՝ ֆտորոպլաստիկայի արտադրության մեջ՝ 4 (տեֆլոն): Ֆտորի պոլիմերներն ունեն արժեքավոր հատկություններ՝ չդյուրավառություն, քիմիական դիմադրություն, ցածր ջերմաստիճանի դեպքում փխրունության բացակայություն և այլն։ Ֆտոր պարունակող կաուչուկները պահպանում են առաձգականությունը և չեն քայքայվում թթուներում։
Քլոր- քլորաջրածնի (HCl) և աղաթթվի (հիդրոքլորային) արտադրության համար. Գործվածքների և թղթի միջուկի սպիտակեցման, խմելու ջրի ախտահանման համար (~ 1,5 գ 1 մ 3 H 2 O-ի դիմաց), սպիտակեցնող և թունավոր նյութերի արտադրության համար։ Քլորն օգտագործվում է նաև օրգանական լուծիչ միացությունների քլորի ածանցյալներ ստանալու համար՝ SHC1 3; CCl4.
HC1-ն օգտագործվում է աղաթթվի և դրա աղերի՝ տարբեր մետաղների քլորիդների արտադրության համար։ Բժշկության մեջ աղաթթուն օգտագործվում է որպես դեղամիջոց։ NaС1 - համեմունք սննդի համար, Cl 2 ստանալու համար; NaOH; Na 2 CO 3, օճառ, և նաև դեղամիջոց է։
AlC1 3 - կատալիզատոր օրգանական սինթեզներում:
KI-ն և NaI-ն օգտագործվում են նաև քիմիական վերլուծության և լուսանկարչական նյութերի արտադրության մեջ:
AgBr-ը լուսանկարչական ֆիլմերի և թղթի լուսազգայուն շերտի հիմնական բաղադրիչն է:
I 2 - դեղատանը յոդի ալկոհոլային լուծույթների պատրաստման համար:
AgI - լուսանկարչական նյութերի արտադրության մեջ:
Օքսո աղերից քլորատները՝ KClO 3 և NaClO 3, օգտագործվում են լուցկու և պայթուցիկ նյութերի արտադրության մեջ, ինչպես նաև պիրոտեխնիկայում։ Mg(ClO 3) 2 - թունաքիմիկատն օգտագործվում է մոլախոտերի դեմ պայքարում: Պերքլորատները կիրառություն են գտել պիրոտեխնիկայում:
Հիպոքլորիտներ. KClO-ն և NaClO-ն ուժեղ օքսիդացնող նյութեր են, որոնք օգտագործվում են բամբակի և սպիտակեղենի գործվածքների և թղթի զանգվածի սպիտակեցման համար: Սպիտակեցնող ազդեցությունը կապված է ատոմային թթվածնի հետ.
KClO + H 2 O + CO 2 ® KHCO 3 + HClO
Կրաքարի քլորիդ - CaOCl 2 - ախտահանման և որպես գազազերծող: Օգտագործվում է չոր և 0,2-5% լուծույթների տեսքով։
CaOCl 2 + 2H 2 O ® Ca(OH) 2 + 2HClO + CaCl 2
CaOCl 2 + CO 2 ®CaCO 3 + Cl 2
Բրոմ և յոդօգտագործվում են օրգանական սինթեզում՝ օրգանոբրոմին միացություններ ստանալու համար, որոնք օգտագործվում են փայտը ներծծելու համար՝ պաշտպանելով այն փտելուց։
Հալոգենները ունեն թունավոր ազդեցություն, դրանք գրգռում են լորձաթաղանթները և շնչառական օրգանները: Խմելու ջրի ավելցուկային ֆտորի իոնները վնասակար են ատամների և ոսկրերի զարգացման համար, ինչպես նաև շատ քիչ ֆտոր: Նշվել է ֆրեոնների վտանգավոր ազդեցություն սրտանոթային համակարգի վրա։ Հալոգեն օքսիդները և միջհալոգենիդները (միջհալոգենային միացություններ) ունեն թունավոր ազդեցություն։
Ալկալիական մետաղների քլորատներ՝ KClO 3; NaClO 3-ը և մյուսները դասակարգվում են որպես արյան թույններ (առաջացնում են կարմիր արյան բջիջների քայքայումը): Անհրաժեշտ է նաև հաշվի առնել բազմաթիվ հալոգեն միացությունների (HClO 4) դյուրավառությունն ու պայթուցիկ տարրալուծումը, հետևաբար այդ նյութերի պահպանումն ու բեռնաթափումը պահանջում են անհրաժեշտ նախազգուշական միջոցներ և անվտանգության կանոնների պահպանում:
Ինտերհալիդներ (հալոգենների համակցություններ միմյանց հետ)
Հալոգենները կարող են միմյանց հետ ձևավորել տարբեր միացություններ։ Սովորաբար դրանք մեկ, երկու, երեք, հինգ և ավելի (IF 7) վալենտային միացություններ են ֆտորի, քլորի և բրոմի նկատմամբ՝ G(G) n ընդհանուր բանաձևով: n արժեքը կենտ է և չի գերազանցում յոթը։ Դրանք ստացվում են անմիջապես տարրերից կամ համապատասխան ինտերհալիդի վրա հալոգենի ավելցուկի ազդեցությամբ.
Cl 2 + F 2 2ClF;
Br 2 + F 2 ® 2BrF
5F 2 + I 2 ® 2IF 5
F 2 + ClF 3 ® ClF 5
4F 2 + 2BrF ® 2BrF 5
3Cl 2 + I 2 ® 2ICl 3
Br 2 + Cl 2 ® 2BrCl
Սրանք բարձր ցնդող միացություններ են. դրանցից շատերը թույլ կայուն են և բարձր ռեակտիվ, բայց դրանցից ոչ մեկը պայթյունավտանգ չէ:
Հալոգենների առկայության դեպքում ջրի մեջ որոշ հալոգենների լուծելիությունը մեծանում է բարդացման պատճառով.
I 2 + KI ® K - կալիումի դիոդիոդատ
I - + I 2 ® -
Հալոգենների կենսաբանական դերը
Ֆտորին
Ֆտորը, ինչպես յոդը, գերակշռում է կապված վիճակում մարդու մարմնում (քլոր և բրոմ՝ հիդրատացված իոնների տեսքով) և իր պարունակությամբ (~7 մգ, 10-5%) դասակարգվում է որպես հետքի տարր։ .
Ֆտորը անհրաժեշտ է մարդու օրգանիզմի բնականոն զարգացման համար, նրա դեֆիցիտի դեպքում զարգանում է անեմիա։ Բայց այս տարրի հիմնական կենսաբանական դերը կապված է ատամների, ոսկորների և եղունգների զարգացման մեջ նրա մասնակցության հետ ոչ միայն մարդկանց, այլև կենդանիների մոտ: Այն հանդիպում է մարդու բոլոր օրգաններում, սակայն դրանցից ամենահարուստը ոսկորներն ու ատամներն են։ Ատամի էմալում (0,01%) և ոսկրային հյուսվածքում (դրա պարունակությունը 100000 անգամ ավելի մեծ է, քան փափուկ հյուսվածքներում), ֆտորը հանքային տեսքով է, քիչ լուծվող և թթվակայուն կալցիումի աղի տեսքով՝ ֆտորապատիտ՝ Ca 5 (PO 4): ) 3 F կամ 3Ca 3 (PO 4) 2 ´CaF 2.
Ֆտորի կենսաբանական ազդեցությունը սերտորեն կապված է դրա պարունակության և օրգանիզմ մտնելու հետ՝ խմելու ջրի և սննդի հետ: Մարդու մարմնում ֆտորի հավասարակշռության ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ջրի մեջ ֆտորի ընդունումը միջինում կազմում է 1 մգ/լ: Խմելու ջրի հետ օրգանիզմ մտնող ֆտորի 90%-ը արտազատվում է մեզի միջոցով։ Բացառելով խմելու ջուրը, մարդն իր սննդակարգով ստանում է օրական ~0,2-0,3 մգ ֆտոր: Մարդու մարմինը սննդամթերքից ֆտոր է կլանում 20%-ով ավելի քիչ, քան ջրից։ Հետևաբար, անհրաժեշտ է խմելու ջրի մշտական մոնիտորինգ ֆտորի պարունակության համար:
Երբ խմելու ջրում ֆտորի պարունակությունը 1 մգ/լ-ից պակաս է, մարդկանց մոտ ատամի կարիես է զարգանում։ Երբ ֆտորի պարունակությունը բարձր է առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիայից՝ ավելի քան 1,2 մգ/լ (հայտնի են ֆտորապատիտային նստվածքներ պարունակող տարածքներ, որոնցում ֆտորը պարունակում է ավելի քան 8 մգ/լ), ոսկրային հյուսվածքի նորացման գործընթացները խաթարվում են և վտանգավոր հիվանդություն է առաջանում։ զարգանում է - ֆտորոզ կամ ֆտորոզ, որը կապված է ոսկորների փխրունության բարձրացման, դրանց դեֆորմացման և ամբողջ մարմնի ընդհանուր հյուծման հետ, ֆոսֆոր-կալցիումի նյութափոխանակության խանգարումների հետևանքով: Այս դեպքում ատամի էմալը դառնում է փխրուն և հեշտությամբ քայքայվում (դրանցում ֆտորի պարունակությունը 3-5 անգամ գերազանցում է նորման)։ Ի հայտ են գալիս նաև այս հիվանդության այլ ախտանիշներ՝ վահանաձև գեղձի, երիկամների և այլ օրգանների վնաս։
Կովի կաթը պարունակում է 0,1-0,2 մգ ֆտոր 1 լիտրում։ Ձկները, խեցեմորթները և ուտելի ջրիմուռները պարունակում են միջինը 0,5-1,5 մգ ֆտոր 100 գ թարմ քաշի համար։ Բուսական առարկաներից ֆտորի ամենաբարձր պարունակությունը հայտնաբերված է թեյի մեջ:
Այն շրջաններում, որոնք սովորաբար լեռնային կամ ծովից հեռու են, խմելու ջրի և սննդամթերքի մեջ ֆտորի պարունակությունը սովորաբար շատ ավելի քիչ է, քան պահանջվող կոնցենտրացիան (0,5 մգ/լ-ից պակաս): Ֆտորի այս պակասը հանգեցնում է ատամի կարիեսի:
Հետազոտությունների համաձայն՝ առողջ ատամների էմալը պարունակում է 0,01% ֆտորիդ, իսկ կարիոզ ատամները՝ 0,0069% կամ ավելի քիչ։ Ինչպես հայտնի է, ատամնաբուժական հյուսվածքների հանքային հիմքը (դենտինը) բաղկացած է հետևյալ աղերից՝ Ca 5 (PO 4) 3 (OH) - հիդրօքսիապատիտ, Ca 5 (PO 4) 3 Cl - քլորապատիտ (պարունակվում է դենտինում) և Ca. 5 (PO 4) 3 F – ֆտորապատիտ (գտնվում է էմալում):
Ֆտորապատիտը ավելի կարծր է և պաշտպանում է ատամների էմալային շերտը քայքայվելուց։ Երբ էմալը վնասվում է բակտերիաների կողմից արտադրվող թթուների ազդեցության տակ, սկսվում է ատամնաբուժական կարիեսը՝ աստիճանական ոչնչացում՝ դրա ներքին մասի հանքային հիմքի լուծարման պատճառով.
Ca 5 (PO 4) 3 OH + 7H + ® 5Ca 2+ + 3H 2 PO 4 - + H 2 O
Կան ապացույցներ, որ ֆտորի իոնները կարող են համեմատաբար հեշտությամբ փոխարինել հիդրօքսիդի իոններին (OH -) հիդրօքսիլապատիտում՝ ձևավորելով ավելի կոշտ և քիչ լուծվող բյուրեղներ՝ ֆտորապատիտ.
Ca 5 (PO 4) 3 OH + F - Û Ca 5 (PO 4) 3 F + OH -
Հետևաբար, այն տարածքներում, որոնք բնութագրվում են խմելու ջրում ֆտորի անբավարար պարունակությամբ և ատամնաբուժական կարիեսի հաճախականությամբ, ջուրը ֆտորացվում է կանխարգելիչ նպատակներով՝ դրան նորմայում ավելացնելով որոշակի քանակությամբ NaF (1 մգ/լ):
Եթե էմալը փոքր-ինչ վնասված է, ապա հնարավոր է ատամի էմալը ռեմինալիզացնել՝ օգտագործելով նատրիումի ֆտորիդը՝ որպես տեղական արտաքին նյութ (ատամի մածուկներ).
NaF + Ca 5 (PO 4) 3 OH Û NaOH + Ca 5 (PO 4) 3 F
ատամի էմալի մածուկ
Վերամիներալիզացիայի հետ միաժամանակ բերանի միջավայրը ալկալիզացվում է, իսկ բակտերիաների կողմից արտադրվող թթուները չեզոքացվում են:
Շրջակա միջավայրի աղտոտվածության առումով կարելի է նշել, որ, համեմատած այլ հալոգենների հետ, սերտորեն կապված ֆտորը (դրա առաջացած միացություններում) գործնականում չի մասնակցում քիմիական ցիկլին և փոքր չափով իրականացվում է տեղումներով։ Այնուամենայնիվ, չֆտորացված ֆոսֆորային պարարտանյութերում և փայտի կոնսերվանտներում՝ NaF-ում և այլ միացություններում պարունակվող ֆտորիդային իոնները զգալի բնապահպանական վտանգ են ներկայացնում: Հատկապես թունավոր են հալոգեն պարունակող օրգանական նյութերը, որոնք օգտագործվում են որպես թունաքիմիկատներ։
Այսպիսով, ֆտորը՝ որպես հետքի տարր՝ ֆտորապատիտների տեսքով, ներառված է ատամի էմալի և ոսկրային հյուսվածքի բաղադրության մեջ։ Այն անհրաժեշտ է մարդու օրգանիզմի բնականոն զարգացման համար։ Դրա կենսաբանական ազդեցությունը կապված է առաջին հերթին չլուծվող ֆտորապատիտի առաջացման հետ, որը պաշտպանում է ատամների էմալային շերտը: Կախված մարմնում ֆտորի պահանջվող ֆիզիոլոգիական կոնցենտրացիայից (որը կապված է խմելու ջրից և սննդամթերքից դրա ընդունման հետ), այնպիսի հիվանդությունների զարգացում, ինչպիսին է ատամնաբուժական կարիեսը (խմելու ջրում ֆտորի պարունակությունը 1 մգ/լ-ից պակաս է) կամ ֆտորոզ։ հնարավոր է - ավելի բարձր ֆտորի կոնցենտրացիաների դեպքում:
Քլոր
Քլորը կյանքի համար անհրաժեշտ և անփոխարինելի մակրոտարր է։ Մարդու օրգանիզմում դրա պարունակությունը գերազանցում է 100 գ-ը (~0,15%), մնացած հալոգենները հետքի տարրեր են (10 -5%)։
Օրգանիզմում այն գտնվում է -1 օքսիդացման վիճակում՝ հիդրատացված ձևով, ինչպես բրոմիդի իոնը (ֆտորը և յոդը հիմնականում կապված վիճակում են)։ Քլորը՝ նատրիումի, կալցիումի, կալիումի և այլնի լուծվող աղերի տեսքով, հայտնաբերվում է տարբեր կենսաբանական հեղուկներում և կարևոր կենսաբանական դեր է խաղում՝ ապահովում է իոնների հոսքը բջջային թաղանթներով, մասնակցում է արյան մշտական օսմոտիկ ճնշման պահպանմանը և այլ հեղուկներ (օսմոտիկ հոմեոստազ) և մասնակցում է կատիոնների անհրաժեշտ կոնցենտրացիայի ապահովմանը (քիմիական հոմեոստազ); ակտիվացնում է որոշ ֆերմենտներ (պեպսին) ստամոքսահյութի արտադրության և ջրային նյութափոխանակության կարգավորման գործընթացում։
Հիդրոքլորային թթուն մարդու և կենդանիների ստամոքսահյութի բաղադրիչ է W(HCl) 0,3-ից 0,5%: Նատրիումի քլորիդն անհրաժեշտ է ստամոքսահյութում աղաթթվի արտադրության համար։ Ստամոքսի լորձաթաղանթի բջիջներից HCl-ի արտազատումը նկարագրվում է հետևյալ հավասարմամբ.
Cl - + H 2 CO 3 (արյուն) HCO 3 - (արյուն) + HCl (ստամոքս)
Պեպսինի ֆերմենտի անցումը ակտիվ ձևին հնարավոր է աղաթթվի մեջ: Պեպտիդային կապերի հիդրոլիտիկ ճեղքման արդյունքում պեպսինն ապահովում է սպիտակուցների մարսողությունը.
R-CO-NH-R 1 + H 2 O RCOOH + R 1 NH 2
Այսպիսով, աղաթթուն կարևոր դեր է խաղում մարսողության գործընթացում: Մաքուր նոսրացված թթու W (HCl) = 8,2-8,4% օգտագործվում է բանավոր կաթիլներով և խառնուրդներով (հաճախ պեպսինի հետ միասին) ստամոքսահյութի ցածր թթվայնության համար։
Այլ իոնների (K +, Na +, Ca 2+ և այլն) հետ միասին քլորի իոնները մասնակցում են նյարդային ազդակների փոխանցմանը նյարդային բջիջների թաղանթներով՝ պահպանելով մկանային բջիջների գրգռվածությունը։ Քլորիդ իոնները ներբջջային լուծույթի և միջբջջային հեղուկների հիմնական բացասաբար լիցքավորված իոններն են, որոնք կազմում են բջջի թաղանթների երկու կողմերում բարակ իոնային շերտեր և այդպիսով մասնակցում են էլեկտրական թաղանթային ներուժի ստեղծմանը, որը կարգավորում է անօրգանական և օրգանական նյութերի տեղափոխման գործընթացները. թաղանթների միջոցով: Դրանով է բացատրվում նրա մասնակցությունը (K + և Na + իոնների հետ միասին) որոշակի օսմոտիկ ճնշման ստեղծման և ջր-աղ նյութափոխանակության կարգավորման գործում։ Հիդրատացված քլորիդի իոնները մասնակցում են բջջի ֆիզիոլոգիապես պահանջվող ջրի պարունակության պահպանմանը:
Կենդանի օրգանիզմների գրեթե բոլոր հյուսվածքներն ունեն կիսաթափանցելի հատկություններ, այդ թվում՝ բջջային թաղանթը, որի միջով կարող են անցնել միայն որոշակի չափի մասնիկներ։
Ի տարբերություն բրոմիդի իոնների, քլորիդ իոններն ունեն բջջային թաղանթներ ներթափանցելու օպտիմալ շառավիղ։ Դրանով է բացատրվում քլորիդ իոնների մասնակցությունը (K + և Na + իոնների հետ միասին) արյան և այլ կենսաբանական հեղուկների (հյուսվածք, ավիշ և այլն) որոշակի օսմոտիկ ճնշման ստեղծմանը։ Օսմոսի շնորհիվ կարգավորվում է ջրի հոսքը դեպի բջիջներ և միջբջջային կառույցներ։ Սննդի կլանման եւ նյութափոխանակության գործընթացներում կարեւոր դեր են խաղում նաեւ օսմոտիկ երեւույթները։ Դեղերի լուծույթները, որոնք ներարկվում են ներերակային կամ ենթամաշկային ճանապարհով, պետք է լինեն իզոտոնիկ (պարունակեն նույն թվով osmotically ակտիվ մասնիկներ): Քլորիդ իոնները թունավոր չեն, ի տարբերություն մոլեկուլային քլորի: Քլոր գազը գրգռում է շնչառական համակարգի լորձաթաղանթը և քայքայում թոքերը։ 1-2 ժամվա ընթացքում 0,05% քլոր պարունակող օդի ներշնչումը կարող է առաջացնել շնչահեղձություն և մահ: Քլորը քիմիական պատերազմի առաջին նյութն է, որն օգտագործվել է Գերմանիայի կողմից 1915 թվականին Իպրեսի մոտ (Բելգիա) մարտերում։ Օդում քլորի գազի առավելագույն թույլատրելի կոնցենտրացիան 0,001 մգ/լ է։
Մարդու արյան օսմոտիկ ճնշումը 310 K (37°C) 780 կՊա է (7,7 ատմ): Նույն ճնշումը ստեղծում է NaCl-ի 0,9% ջրային լուծույթը (0,15 մոլ/լ), որը արյան հետ իզոտոնիկ է և կոչվում է աղի:
Սակայն, բացի Cl - իոններից և Na + իոններից, արյան մեջ կան նաև մարդուն անհրաժեշտ այլ նյութեր։ Բժշկության մեջ սովորաբար օգտագործվում են լուծույթներ, որոնք պարունակում են նույն բաղադրիչները և նույն քանակությամբ, ինչ արյան մեջ։ Հակառակ դեպքում, օսմոսի արդյունքում բջիջները կա՛մ կուռչեն, մինչև պատերը պատռվեն, կա՛մ կծկվեն ջրի կորստի պատճառով։ Ուռուցք (հեմոլիզ) առաջանում է հիպոտոնիկ լուծույթներում, այսինքն. ավելի ցածր կոնցենտրացիաներով լուծույթներում, քան իզոտոնիկ լուծույթները: Կծկումը (պլազմոլիզ) տեղի է ունենում հիպերտոնիկ լուծույթներում, որոնց կոնցենտրացիան ավելի մեծ է, քան իզոտոնիկինը։ Բժշկական նպատակներով հիպերտոնիկ (W(NaCl) = 10%) լուծույթներն օգտագործվում են որպես արտաքին միջոցներ։ Հիպերտոնիկ NaCl լուծույթով խոնավացած շղարշը մաքրում է վերքերը օսմոսի օրենքի համաձայն՝ հեղուկի արտահոսքի ուղղության պատճառով:
Նատրիումի քլորիդի օրական պահանջարկը կազմում է 5-10 գ Ստամոքսի հիվանդությունների (հիպերթթվային գաստրիտ) կամ պեպտիկ խոցերի դեպքում NaCl-ի օգտագործումը պետք է նվազեցնել թթվայնության բարձրացման պատճառով։
NaCl-ի չափից ավելի օգտագործումը նպաստում է հիպերտոնիայի առաջացմանը։
Քլորիդ իոնները թունավոր ազդեցություն չունեն, այլ պարզ նյութ՝ Cl 2, ինչպես արդեն նշվել է, և նրա օրգանական և թթվածնային միացությունները խիստ թունավոր են: Ջրի մեջ քլորի պարունակությունը (2´10 -6 գ/մլ) որոշում է ջրի հակամանրէային հատկությունները և հանգեցնում է բազմաթիվ բակտերիաների մահվան: Երբ քլորը լուծվում է ջրի մեջ, ձևավորվում է հիպոքլորային թթու, որը հեշտությամբ ներթափանցում է մանրէաբանական բջիջ և ակտիվացնում է ֆերմենտները.
Cl 2 + H 2 O « HCl + HClO
HClO «HCl + O
Բնության մեջ քլորի ցիկլի ինտենսիվությունը շատ ավելի մեծ է, քան մյուս հալոգենները։
Շարժական, չառաջացնելով (շատ դեպքերում) չլուծվող աղեր, քլորը արագորեն տարվում է տեղումներով, որը հող է մտնում փոշու և աերոզոլների տեսքով։
Էկոլոգիապես վնասակար քլորի ձևը ջրածնի քլորիդն է, որը թողարկվում է արդյունաբերության բազմաթիվ ճյուղերի կողմից: Տեղումների տեսքով թթվայնացնում է հողը։ Բայց բնապահպանական ամենամեծ վտանգը ներկայացնում են քլոր պարունակող թունաքիմիկատները, հետևաբար, դրանք օգտագործելիս անհրաժեշտ է համապատասխանել ստանդարտներին և բաշխման տեխնոլոգիաներին։
Բրոմ
Առավելագույն կենսաբանական ակտիվություն ունի բրոմի անօրգանական ձևը՝ բրոմիդի իոնները (Br -)։ Մարմնում նրանք, ինչպես քլորիդի իոնները, գտնվում են հիդրացված վիճակում՝ բևեռային ջրի մոլեկուլների կողմնորոշման և համակարգման պատճառով.
Հիդրացիան ջրի մոլեկուլների հետ նյութերի փոխազդեցությունն է, որի դեպքում ջրի մոլեկուլները չեն քայքայվում։ Կան թույլ և ուժեղ խոնավացում: Թույլ խոնավացումը բնորոշ է մեծ շառավղով ցածր լիցքավորված իոններին։ Բրոմի իոնների դեպքում (r(Br -) = 0,114 նմ) ջրային դիպոլների կողմնորոշումը չի հանգեցնում քիմիական կապի առաջացման, ուստի ջրի մոլեկուլների թիվը հիդրացիոն թաղանթում անընդհատ փոփոխվում է։
Բրոմի իոնները ուժեղացնում են կենտրոնական նյարդային համակարգում (CNS) արգելակման գործընթացները, ինչի պատճառով բրոմի միացությունները լայնորեն կիրառվում են բժշկական պրակտիկայում:
Երկար ժամանակ կենտրոնական նյարդային համակարգի վրա բրոմիդների ազդեցության մեխանիզմը մնում էր անհայտ։ Իսկ ներկայումս բրոմի միացությունների դերը օրգանիզմի կյանքում դեռ բավականաչափ հստակեցված չէ։
Բրոմի միացությունների հանգստացնող ազդեցությունը նման էր քնաբերների ազդեցությանը, հավատալով, որ բրոմի իոնները նվազեցնում են ուղեղի շարժիչ ոլորտի գրգռվածությունը և նվազեցնում կենտրոնական նյարդային համակարգի գրգռվածությունը:
Միայն 1910 թվականին ռուս ֆիզիոլոգ Ի.Պ. Պավլովին և նրա ուսանողներին հաջողվել է գտնել կենտրոնական նյարդային համակարգի վրա բրոմի ազդեցության ճիշտ բացատրությունը։
Բրոմը չի նվազեցնում գրգռվածությունը, բայց ուժեղացնում է արգելակման գործընթացը: Պարզվեց, որ բրոմի պատրաստուկները օգտակար են ուղեղային ծառի կեղևում գրգռման և արգելակման գործընթացների միջև նորմալ հարաբերությունները խաթարելու համար: Սա բրոմիդների բուժիչ ազդեցությունն է նյարդային համակարգի վրա: Այնուամենայնիվ, բրոմի իոնների գործողության մեխանիզմը լիովին պարզաբանված չէ:
Հանգստացնող ազդեցությամբ, բացի կենտրոնական նյարդային համակարգի արգելակման գործընթացի ուժեղացումից, կարող է կարևոր լինել այս իոնների ազդեցությունը հիպոֆիզի, մակերիկամների և սեռական գեղձերի վրա:
Կան ապացույցներ, որ բրոմի միացությունները արգելակում են վահանաձև գեղձի աշխատանքը և մեծացնում մակերիկամի կեղևի ակտիվությունը:
Բրոմը մարդու օրգանիզմ է մտնում հիմնականում բուսական ծագման սննդի միջոցով։ Բույսերում բրոմը կապված է բարդ և հիմնականում չլուծվող օրգանական միացությունների հետ։ Այն միշտ առկա է բույսերում, սակայն բույսերի տարբեր մասերում բրոմ են մատակարարվում տարբեր կերպ։ Բույսերի կանաչ հատվածում ավելի շատ բրոմ կա, քան արմատներում։ Բրոմի պարունակությունը հողերի հանքային մասում և չոր բույսերի կենսազանգվածում աննշան է և տատանվում է 10 -10-ից մինչև 10 -7%: Որոշ բույսեր, օրինակ՝ հատիկաընդեղենը (ոլոռ, լոբի, ոսպ և այլն) ակտիվորեն կուտակում են բրոմ։ Բրոմի առկայությունը հայտնաբերվել է նաև ցորենի և կարտոֆիլի մեջ։ Հաստատվել է, որ ուտելի սնկերում (բոլետուսում և բուլետուսում, բուլետուսում, դրա պարունակությունը ~1,4´10-3%) կա բրոմի համեմատաբար մեծ քանակություն:
Բայց մեր մոլորակի բրոմի մեծ մասը կենտրոնացած է ծովերում և աղի լճերի ջրում (սեղանի աղը պարունակում է 0,1% բրոմ), դրա պարունակությունը հատկապես բարձր է ջրիմուռներում՝ ծովային կաղամբում։ Այն պարունակում է ոչ միայն բրոմ, այլև յոդ, ինչպես նաև հետքի տարրեր, վիտամիններ և օրգանիզմի համար արժեքավոր շատ այլ նյութեր։
Լամինարիայի փոշին վերցվում է աթերոսկլերոզի և խպիպի և այլ հիվանդությունների բուժման և կանխարգելման համար:
NaBr-ի և KBr-ի պատրաստուկներն օգտագործվում են որպես թերապևտիկ միջոցներ, թեև ամենաարդյունավետը և լորձաթաղանթների համար ավելի քիչ գրգռիչները օրգանոբրոմին պատրաստուկներն են, որոնք որոշ դեպքերում սկսել են փոխարինել անօրգանական բրոմիդներին: Այս դեղերի բաղադրությունը և ազդեցությունը ուսումնասիրվում են հատուկ դասընթացներում:
Բրոմի պատրաստուկներն օգտագործվում են նաև այլ հիվանդությունների դեպքում, օրինակ՝ սիրտ-անոթային հիվանդությունների, պեպտիկ խոցի և էպիլեպսիայի դեպքում։
Բժշկական պրակտիկայում բրոմի ռադիոակտիվ իզոտոպը՝ 82 Br (T1/2 = 35,8 ժամ) կիրառություն է գտել չարորակ ուռուցքների բուժման մեջ։
Նրա օգնությամբ ուսումնասիրվում է որոշ բրոմ պարունակող բուժական դեղամիջոցների գործողության մեխանիզմը։
Բրոմիդները լավ ներծծվում են ստամոքս-աղիքային տրակտից: Բջջային թաղանթները շատ քիչ են թափանցելի բրոմի մեծ իոնների համար, ուստի դրանք հիմնականում հայտնաբերվում են արտաբջջային հեղուկում և միայն մասամբ են ներթափանցում բջիջների մեջ։
Արյունից բրոմը երկար ժամանակ արտազատվում է, սակայն ուղեղի հյուսվածքներում 3-4 անգամ ավելի քիչ է պարունակվում։ Բրոմը հեշտությամբ պահվում է մարմնում՝ աստիճանաբար կուտակվելով (կուտակվելով)։ Սա կարող է հանգեցնել թունավորման՝ «բրոմիզմի» զարգացմանը։
Բրոմիդների երկարատև օգտագործման դեպքում հնարավոր են հետևյալ բացասական հետևանքները՝ քնկոտություն, հիշողության թուլացում, ձեռքերի, լեզվի դող, խոսքի խանգարում և ընդհանուր թուլություն։ Այս դեպքում անհրաժեշտ է դադարեցնել բրոմիդների ընդունումը և արագացնել դրանց արտազատումը օրգանիզմից՝ ներմուծելով 5-10-25 գ նատրիումի քլորիդ դրա մեջ քլորիդ իոններ՝ Br - «Cl - .
Արյան մեջ բրոմի իոնների պարունակության ավելացումը խախտում է այդ հավասարակշռությունը և, Լե Շատելիեի սկզբունքի համաձայն, երիկամների կողմից քլորիդի իոնների արագ արտազատում է տեղի ունենում, իսկ քլորիդի իոնների ավելցուկով, ընդհակառակը, բրոմի իոններն ազատվում են երիկամներից։ մարմինը. Հետևաբար, վերցված նատրիումի քլորիդի մեծ ավելցուկը մեծացնում է մարմնից բրոմի իոնների արտազատման արագությունը, որն օգտագործվում է բրոմի աղերով թունավորվելու համար։
Բրոմիդները 1-2 գ դոզանով առաջացնում են մտավոր և շարժիչային հանգստություն; 3-4 գ դոզանով - քնկոտություն և քուն, անտարբերություն; 10-15 գ դոզանով - կոմա, կենտրոնական նյարդային համակարգի դեպրեսիա և ամբողջ մարմնի թունավորում:
Բրոմիդների թերապևտիկ չափաբաժինները կախված են հիվանդի նյարդային համակարգի տեսակից և կարող են տատանվել մի քանի միլիգրամից մինչև մի քանի գրամ: Այս ցուցանիշները հաշվի առնելով՝ բրոմի չափաբաժինները ընտրվում են անհատապես։
Բրոմիդի իոնների թունավորությունը ցածր է, սակայն օրգանիզմից դրանց դանդաղ դուրսբերման պատճառով (30-60 օրվա ընթացքում) դրանք կարող են կուտակվել՝ առաջացնելով քրոնիկական թունավորումներ։ Այս դեպքում անհրաժեշտ է հաշվի առնել մեկ այլ անցանկալի երեւույթ՝ հալոգենային իոնների փոխանակելիությունը։
Համեմատելով հալոգենների որոշ ֆիզիկաքիմիական ցուցանիշներ (VEO արժեքներ, ատոմների և իոնների շառավիղներ և այլն), կարելի է նշել, որ բրոմը միջանկյալ դիրք է զբաղեցնում քլորի և յոդի միջև.
Ցուցանիշներ՝ Cl - Br - I -
OEO 3.2 3.0 2.7
r (nm) իոններ 0,181 0,196 0,220
Այս և այլ ցուցանիշների մոտ արժեքները թույլ են տալիս բրոմիդի իոններին, երբ գերազանցում են, փոխարինել յոդիդի իոնները վահանաձև գեղձի հորմոններում: Այս փոխարինումը հանգեցնում է օրգանիզմում յոդի պակասի, ինչը նպաստում է գեղձի հիպերֆունկցիայի (հորմոնների ավելցուկ արտադրությանը): Այս դեպքում նկատվում է սիներգիայի երեւույթ՝ վահանաձեւ գեղձի ակտիվության բարձրացում (հիպերթիրեոզ)։
Այսպիսով, բրոմի կենսաբանական ազդեցությունը կախված է մարդու օրգանիզմում դրա քանակից և բրոմի միացությունների երկարատև օգտագործմամբ դրա քանակական աճից։
Մոլեկուլային բրոմը (Br 2), ի տարբերություն բրոմիդի իոնների, շատ թունավոր է։ Դրա հետ աշխատելիս պետք է զգույշ լինել և պահպանել անվտանգության նախազգուշական միջոցները։ Օդում բրոմի գոլորշիների կոնցենտրացիան ~0,001% հանգեցնում է գլխապտույտի, լորձաթաղանթների գրգռման, հազի և շնչահեղձության: Թեթև թունավորման դեպքում զգուշորեն ներշնչեք ամոնիակը: Եթե ձեր ձեռքերին հեղուկ բրոմ է հայտնվում, լվացեք այն առատ ջրով և սոդայի լուծույթով, ապա յուղեք տուժած տարածքը NaHCO 3 պարունակող քսուքով:
Հալոգենները գտնվում են պարբերական աղյուսակի ազնիվ գազերից ձախ։ Այս հինգ թունավոր ոչ մետաղական տարրերը գտնվում են պարբերական աղյուսակի 7-րդ խմբում: Դրանք ներառում են ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ և աստատին: Չնայած աստատինը ռադիոակտիվ է և ունի միայն կարճատև իզոտոպներ, այն իրեն պահում է յոդի նման և հաճախ դասակարգվում է որպես հալոգեն: Քանի որ հալոգեն տարրերն ունեն յոթ վալենտային էլեկտրոններ, նրանց միայն մեկ լրացուցիչ էլեկտրոն է անհրաժեշտ ամբողջական օկտետ ձևավորելու համար: Այս հատկանիշը նրանց դարձնում է ավելի ռեակտիվ, քան ոչ մետաղների այլ խմբերը։
ընդհանուր բնութագրերը
Հալոգենները ձևավորում են երկատոմային մոլեկուլներ (տիպ X 2, որտեղ X-ը նշանակում է հալոգենի ատոմ)՝ հալոգենների գոյության կայուն ձև ազատ տարրերի տեսքով։ Այս երկատոմային մոլեկուլների կապերը լինում են ոչ բևեռային, կովալենտային և միայնակ։ թույլ են տալիս նրանց հեշտությամբ համակցվել տարրերի մեծ մասի հետ, այնպես որ դրանք բնության մեջ երբեք չհամակցված չեն գտնվի: Ֆտորը ամենաակտիվ հալոգենն է, իսկ աստատինը` ամենաքիչը:
Բոլոր հալոգենները կազմում են I խմբի աղեր՝ նմանատիպ հատկություններով։ Այս միացություններում հալոգենները առկա են հալոգենիկ անիոնների տեսքով՝ -1 լիցքով (օրինակ՝ Cl -, Br -)։ -id վերջավորությունը ցույց է տալիս հալոգենային անիոնների առկայությունը. օրինակ Cl - կոչվում է «քլորիդ»:
Բացի այդ, հալոգենների քիմիական հատկությունները թույլ են տալիս նրանց գործել որպես օքսիդացնող նյութեր՝ օքսիդացնող մետաղներ: Քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը, որոնց մասնակցում են հալոգենները, ջրային լուծույթում ռեդոքսային ռեակցիաներ են: Հալոգենները ձևավորում են միայնակ կապեր ածխածնի կամ ազոտի հետ, որտեղ նրանց օքսիդացման թիվը (CO) -1 է: Երբ օրգանական միացության մեջ հալոգենի ատոմը փոխարինվում է կովալենտային կապով ջրածնի ատոմով, հալո- նախածանցը կարող է օգտագործվել ընդհանուր իմաստով, կամ ֆտորո-, քլորո-, բրոմո-, յոդո- նախածանցները հատուկ հալոգենների համար: Հալոգեն տարրերը կարող են խաչաձև կապվել՝ բևեռային կովալենտային միայնակ կապերով երկատոմային մոլեկուլներ ձևավորելու համար:
Քլորը (Cl2) առաջին հալոգենն էր, որը հայտնաբերվել է 1774 թվականին, որին հաջորդում են յոդը (I2), բրոմը (Br2), ֆտորը (F2) և աստատինը (At, վերջին անգամ հայտնաբերվել է 1940 թվականին)։ «Հալոգեն» անվանումը գալիս է հունական hal- («աղ») և -gen («ձևավորել») արմատներից: Այս բառերը միասին նշանակում են «աղ առաջացնող»՝ ընդգծելով այն փաստը, որ հալոգենները փոխազդում են մետաղների հետ՝ առաջացնելով աղեր։ Հալիտը քարի աղի անունն է, որը բնական հանքանյութ է, որը բաղկացած է նատրիումի քլորիդից (NaCl): Եվ վերջապես, հալոգեններն օգտագործվում են առօրյա կյանքում՝ ատամի մածուկի մեջ ֆտոր կա, քլորը ախտահանում է խմելու ջուրը, իսկ յոդը նպաստում է վահանաձև գեղձի հորմոնների արտադրությանը։
Քիմիական տարրեր
Ֆտորը՝ 9 ատոմային համարով տարր, նշանակված է F նշանով։ Տարրական ֆտորն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1886 թվականին՝ այն մեկուսացնելով ֆտորաթթվից։ Իր ազատ վիճակում ֆտորը գոյություն ունի որպես երկատոմիական մոլեկուլ (F2) և հանդիսանում է երկրակեղևի ամենաառատ հալոգենը։ Ֆտորը պարբերական աղյուսակի ամենաէլեկտրբացասական տարրն է։ Սենյակային ջերմաստիճանում դա գունատ դեղին գազ է։ Ֆտորը նույնպես ունի համեմատաբար փոքր ատոմային շառավիղ։ Նրա CO-ն -1 է, բացառությամբ տարերային երկատոմիական վիճակի, որի օքսիդացման աստիճանը զրո է։ Ֆտորը չափազանց ռեակտիվ է և անմիջականորեն արձագանքում է բոլոր տարրերին, բացառությամբ հելիումի (He), նեոնի (Ne) և արգոնի (Ar): H2O լուծույթում հիդրոֆտորաթթուն (HF) թույլ թթու է։ Թեև ֆտորը խիստ էլեկտրաբացասական է, նրա էլեկտրաբացասականությունը չի որոշում թթվայնությունը. HF-ը թույլ թթու է, քանի որ ֆտորի իոնը հիմնային է (pH > 7): Բացի այդ, ֆտորն արտադրում է շատ հզոր օքսիդացնող նյութեր: Օրինակ՝ ֆտորը կարող է փոխազդել իներտ գազի քսենոնի հետ՝ ձևավորելով ուժեղ օքսիդացնող նյութ՝ քսենոն դիֆտորիդ (XeF2): Ֆտորը շատ կիրառումներ ունի։
Քլորը 17 ատոմային համարով և Cl քիմիական նշանով տարր է։ Հայտնաբերվել է 1774 թվականին՝ մեկուսացնելով աղաթթվից։ Իր տարրական վիճակում այն կազմում է Cl 2 երկատոմիական մոլեկուլը: Քլորն ունի մի քանի CO-ներ՝ -1, +1, 3, 5 և 7: Սենյակային ջերմաստիճանում այն բաց կանաչ գազ է: Քանի որ երկու քլորի ատոմների միջև ձևավորվող կապը թույլ է, Cl 2 մոլեկուլն ունի միացություններ ձևավորելու շատ բարձր ունակություն: Քլորը փոխազդում է մետաղների հետ՝ առաջացնելով աղեր, որոնք կոչվում են քլորիդներ: Քլորի իոնները ծովի ջրում հայտնաբերված ամենատարածված իոններն են: Քլորն ունի նաև երկու իզոտոպ՝ 35 Cl և 37 Cl: Նատրիումի քլորիդը բոլոր քլորիդներից ամենատարածված միացությունն է:
Բրոմը քիմիական տարր է ատոմային համարով 35 և Br խորհրդանիշով: Այն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1826 թվականին։ Իր տարրական ձևով բրոմը երկատոմային մոլեկուլ է Br 2։ Սենյակային ջերմաստիճանում այն կարմրաշագանակագույն հեղուկ է։ Նրա CO-ներն են -1, + 1, 3, 4 և 5: Բրոմն ավելի ակտիվ է, քան յոդը, բայց ավելի քիչ ակտիվ, քան քլորը: Բացի այդ, բրոմն ունի երկու իզոտոպ՝ 79 Br և 81 Br: Բրոմը գտնվում է ծովի ջրում լուծված բրոմի մեջ։ Բրոմիդի համաշխարհային արտադրությունը վերջին տարիներին զգալիորեն աճել է՝ շնորհիվ դրա առկայության և երկար պահպանման ժամկետի: Ինչպես մյուս հալոգենները, բրոմը օքսիդացնող նյութ է և շատ թունավոր:
Յոդը 53 ատոմային համարով և I խորհրդանիշով քիմիական տարր է։ Յոդն ունի օքսիդացման աստիճաններ՝ -1, +1, +5 և +7։ Գոյություն ունի որպես երկատոմային մոլեկուլ, I 2: Սենյակային ջերմաստիճանում այն մանուշակագույն պինդ է։ Յոդն ունի մեկ կայուն իզոտոպ՝ 127 I։ Այն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1811 թվականին՝ օգտագործելով ծովային ջրիմուռներ և ծծմբաթթու։ Ներկայումս յոդի իոնները կարող են մեկուսացվել ծովի ջրում։ Թեև յոդն այնքան էլ լուծելի չէ ջրում, սակայն դրա լուծելիությունը կարելի է մեծացնել՝ օգտագործելով առանձին յոդիդներ: Յոդը կարևոր դեր է խաղում օրգանիզմում՝ մասնակցելով վահանաձև գեղձի հորմոնների արտադրությանը։
Աստատինը ռադիոակտիվ տարր է՝ 85 ատոմային համարով և At նշանով։ Նրա օքսիդացման հնարավոր վիճակներն են -1, +1, 3, 5 և 7: Միակ հալոգենը, որը երկատոմային մոլեկուլ չէ: Նորմալ պայմաններում այն սև մետաղական պինդ է: Աստատինը շատ հազվադեպ տարր է, ուստի դրա մասին քիչ բան է հայտնի: Բացի այդ, աստատինը ունի շատ կարճ կիսամյակ, ոչ ավելի, քան մի քանի ժամ: Սինթեզի արդյունքում ստացվել է 1940 թ. Ենթադրվում է, որ աստաթինը նման է յոդին: Տարբեր է
Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս հալոգենի ատոմների կառուցվածքը և էլեկտրոնների արտաքին շերտի կառուցվածքը:
Էլեկտրոնների արտաքին շերտի այս կառուցվածքը նշանակում է, որ հալոգենների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները նման են։ Սակայն այս տարրերը համեմատելիս նկատվում են նաև տարբերություններ։
Պարբերական հատկություններ հալոգեն խմբում
Պարզ հալոգեն նյութերի ֆիզիկական հատկությունները փոխվում են տարրի ատոմային թվի աճով։ Ավելի լավ հասկանալու և ավելի մեծ պարզության համար մենք առաջարկում ենք ձեզ մի քանի աղյուսակներ:
Խմբի հալման և եռման կետերը մեծանում են, քանի որ մոլեկուլային չափերը մեծանում են (F Աղյուսակ 1. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ հալման և եռման կետեր Հալոգեն Հալման ջերմաստիճան (˚C) Եռման կետ (˚C) Միջուկի չափը մեծանում է (F< Cl < Br < I < At), так как увеличивается число протонов и нейтронов. Кроме того, с каждым периодом добавляется всё больше уровней энергии. Это приводит к большей орбитали, и, следовательно, к увеличению радиуса атома. Աղյուսակ 2. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ ատոմային շառավիղներ Կովալենտային շառավիղ (pm) Իոնային (X -) շառավիղ (pm) Եթե արտաքին վալենտային էլեկտրոնները տեղակայված չեն միջուկի մոտ, ապա մեծ էներգիա չի պահանջի դրանք հեռացնելու միջուկից։ Այսպիսով, արտաքին էլեկտրոնի արտանետման համար պահանջվող էներգիան այնքան էլ բարձր չէ տարրերի խմբի ստորին մասում, քանի որ այնտեղ ավելի շատ էներգիայի մակարդակներ կան: Բացի այդ, բարձր իոնացման էներգիան հանգեցնում է տարրի ոչ մետաղական հատկությունների: Յոդը և ցուցադրվող աստատինը ցուցադրում են մետաղական հատկություններ, քանի որ իոնացման էներգիան կրճատվում է (At< I < Br < Cl < F). Աղյուսակ 3. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ իոնացման էներգիա Ատոմում վալենտային էլեկտրոնների թիվը մեծանում է աստիճանաբար ավելի ցածր մակարդակներում էներգիայի մակարդակների աճով: Էլեկտրոնները աստիճանաբար ավելի հեռու են գտնվում միջուկից. Այսպիսով, միջուկը և էլեկտրոնները միմյանց չեն ձգում: Նկատվում է պաշտպանվածության բարձրացում։ Հետևաբար, էլեկտրաբացասականությունը նվազում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ (At< I < Br < Cl < F). Աղյուսակ 4. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ էլեկտրաբացասականություն Քանի որ ատոմի չափը մեծանում է աճող ժամանակաշրջանի հետ, էլեկտրոնների մերձեցությունը հակված է նվազելու (B< I < Br < F < Cl). Исключение - фтор, сродство которого меньше, чем у хлора. Это можно объяснить меньшим размером фтора по сравнению с хлором. Աղյուսակ 5. Հալոգենների էլեկտրոնների հարաբերակցությունը Հալոգենների ռեակտիվությունը նվազում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ (At Հալոգենը ձևավորվում է, երբ հալոգենը փոխազդում է մեկ այլ, պակաս էլեկտրաբացասական տարրի հետ՝ առաջացնելով երկուական միացություն։ Ջրածինը փոխազդում է հալոգենների հետ՝ ձևավորելով HX ձևի հալոգենիդներ. Ջրածնի հալոգենիդները հեշտությամբ լուծվում են ջրի մեջ՝ առաջացնելով հիդրոհալաթթու (հիդրոֆտորային, հիդրոքլորային, հիդրոբրոմային, հիդրոդային) թթու։ Այս թթուների հատկությունները ներկայացված են ստորև: Թթուները առաջանում են հետևյալ ռեակցիայով՝ HX (aq) + H 2 O (l) → X - (aq) + H 3 O + (aq): Բոլոր ջրածնի հալոգենիդները առաջացնում են ուժեղ թթուներ, բացառությամբ HF-ի: Հիդրոհալաթթուների թթվայնությունը մեծանում է՝ HF Հիդրոֆտորաթթուն կարող է երկար ժամանակ փորագրել ապակին և որոշ անօրգանական ֆտորիդներ: Կարող է հակասական թվալ, որ HF-ն ամենաթույլ հիդրոհալաթթուն է, քանի որ ֆտորն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը: Այնուամենայնիվ, H-F կապը շատ ամուր է, որի արդյունքում շատ թույլ թթու է: Ուժեղ կապը որոշվում է կապի կարճ երկարությամբ և բարձր դիսոցման էներգիայով: Բոլոր ջրածնի հալոգենիդներից HF-ն ունի կապի ամենակարճ երկարությունը և կապի տարանջատման ամենաբարձր էներգիան։ Հալոգեն oxo թթուները թթուներ են ջրածնի, թթվածնի և հալոգենի ատոմներով: Նրանց թթվայնությունը կարող է որոշվել կառուցվածքային վերլուծությամբ: Հալոգեն օքսո թթուները տրված են ստորև. Այս թթուներից յուրաքանչյուրում պրոտոնը կապված է թթվածնի ատոմի հետ, ուստի պրոտոնային կապի երկարությունները համեմատելն այստեղ օգտակար չէ: Այստեղ գերիշխող դեր է խաղում էլեկտրաբացասականությունը։ Թթվային ակտիվությունը մեծանում է կենտրոնական ատոմի հետ կապված թթվածնի ատոմների քանակի հետ։ Հալոգենների հիմնական ֆիզիկական հատկությունները կարելի է ամփոփել հետևյալ աղյուսակում. Նյութի վիճակը (սենյակային ջերմաստիճանում) Հալոգեն Արտաքին տեսք Մանուշակ կարմիր-շագանակագույն գազային գունատ դեղնադարչնագույն գունատ կանաչ Հալոգենների գույնը առաջանում է մոլեկուլների կողմից տեսանելի լույսի կլանման արդյունքում, ինչը հանգեցնում է էլեկտրոնների գրգռման: Ֆտորը կլանում է մանուշակագույն լույսը և, հետևաբար, բաց դեղին է դառնում: Մյուս կողմից, յոդը կլանում է դեղին լույսը և հայտնվում մանուշակագույն (դեղինը և մանուշակագույնը փոխլրացնող գույներ են): Հալոգենների գույնը դառնում է ավելի մուգ, քանի որ ժամանակաշրջանը մեծանում է: Փակ տարաներում հեղուկ բրոմը և պինդ յոդը հավասարակշռության մեջ են իրենց գոլորշիների հետ, որոնք կարող են դիտվել գունավոր գազի տեսքով։ Թեև աստաթինի գույնը անհայտ է, ենթադրվում է, որ այն ավելի մուգ է, քան յոդը (այսինքն՝ սևը)՝ ըստ դիտարկվող օրինաչափության: Այժմ, եթե ձեզ հարցնեն. «Բնութագրե՛ք հալոգենների ֆիզիկական հատկությունները», դուք ասելիք կունենաք: Հալոգեն վալենտություն հասկացության փոխարեն հաճախ օգտագործվում է օքսիդացման թիվը: Սովորաբար, օքսիդացման վիճակը -1 է: Բայց եթե հալոգենը կապված է թթվածնի կամ այլ հալոգենի հետ, այն կարող է ունենալ այլ վիճակներ. առաջնահերթություն է թթվածինը CO-2: Երկու տարբեր հալոգենի ատոմների դեպքում, որոնք կապված են միմյանց, ավելի էլեկտրաբացասական ատոմը գերակշռում է և ընդունում է CO-1: Օրինակ՝ յոդի քլորիդում (ICl) քլորն ունի CO -1, իսկ յոդը՝ +1։ Քլորն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան յոդը, ուստի դրա CO-ն -1 է: Բրոմաթթուում (HBrO 4) թթվածինը ունի CO -8 (-2 x 4 ատոմ = -8): Ջրածինը ունի +1 ընդհանուր օքսիդացման աստիճան: Այս արժեքների ավելացումով ստացվում է CO -7: Քանի որ միացության վերջնական CO-ն պետք է լինի զրո, բրոմի CO-ն +7 է: Կանոնից երրորդ բացառությունը հալոգենի օքսիդացման վիճակն է տարրական ձևով (X 2), որտեղ նրա CO-ն զրոյական է։ Հալոգեն CO միացություններում 1, +1, +3, +5, +7 1, +1, +3, +4, +5 1, +1, +3, +5, +7 Էլեկտրոնեգատիվությունը մեծանում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ: Հետևաբար, ֆտորն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը բոլոր տարրերից, ինչը վկայում է նրա դիրքը պարբերական աղյուսակում: Դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 1s 2 2s 2 2p 5 է: Եթե ֆտորը ստանում է ևս մեկ էլեկտրոն, ապա ամենահեռավոր p ուղեծրերը լիովին լցված են և կազմում են ամբողջական ութետան։ Քանի որ ֆտորն ունի բարձր էլեկտրաբացասականություն, այն հեշտությամբ կարող է էլեկտրոն վերցնել հարևան ատոմից: Ֆտորն այս դեպքում իզոէլեկտրոնային է իներտ գազի նկատմամբ (ութ վալենտային էլեկտրոններով), նրա բոլոր արտաքին ուղեծրերը լցված են։ Այս վիճակում ֆտորը շատ ավելի կայուն է։ Բնության մեջ հալոգենները գտնվում են անիոնների վիճակում, ուստի ազատ հալոգենները ստացվում են էլեկտրոլիզի միջոցով օքսիդացման կամ օքսիդացնող նյութերի օգտագործմամբ։ Օրինակ՝ քլորը ստացվում է կերակրի աղի լուծույթի հիդրոլիզով։ Հալոգենների և դրանց միացությունների օգտագործումը բազմազան է. Եկեք խոսենք այն մասին, թե ինչ են հալոգենները: Պարբերական աղյուսակի յոթերորդ խմբում են (հիմնական ենթախմբում)։ Հունարենից թարգմանված «հալոգեն» նշանակում է «աղ ծնել»։ Հոդվածում կքննարկվի, թե ինչ է քիմիական հալոգենը, ինչ նյութեր են միավորվում այս տերմինի ներքո, ինչ հատկություններ ունեն և ինչպես են դրանք արտադրվում: Երբ քննարկում ենք, թե ինչ են հալոգենները, մենք նշում ենք նրանց ատոմների հատուկ կառուցվածքը: Բոլոր տարրերն ունեն յոթ էլեկտրոն իրենց արտաքին էներգիայի մակարդակում, որոնցից մեկը չզույգացված է (ազատ): Հետևաբար, հալոգենների օքսիդատիվ հատկությունները հստակ արտահայտված են, այսինքն՝ մեկ էլեկտրոնի ավելացում տարբեր նյութերի հետ փոխազդեցության ժամանակ, ինչը հանգեցնում է արտաքին էներգիայի մակարդակի ամբողջական ավարտին, հալոգենիդների կայուն կոնֆիգուրացիաների ձևավորմանը։ Մետաղների հետ նրանք ստեղծում են իոնային բնույթի ամուր կապեր։ Դրանք ներառում են հետևյալ տարրերը՝ ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ: Նրանց հետ պաշտոնապես կապված են աստատինը և տենեսինը: Հասկանալու համար, թե ինչ են հալոգենները, անհրաժեշտ է նշել, որ քլորը, բրոմը և յոդն ունեն ազատ ուղեծիր։ Հենց դրանով է բացատրվում այս տարրերի տարբեր օքսիդացման վիճակները: Օրինակ՝ քլորն ունի հետևյալ արժեքները՝ -1, +1, +3, +5, +7: Երբ լրացուցիչ էներգիա է տրվում քլորի ատոմին, տեղի է ունենում էլեկտրոնների աստիճանական փոխանցում, ինչը բացատրում է օքսիդացման վիճակների փոփոխությունները։ Քլորի ամենակայուն կոնֆիգուրացիաներից են նրա միացությունները, որոնցում օքսիդացման աստիճանը -1 է, ինչպես նաև +7։ Նրանց կառուցվածքային առանձնահատկությունները բացատրում են դրանց տարածվածությունը բնության մեջ: Բնության մեջ հալոգեն միացությունները ներկայացված են հալոգենիդների տեսքով՝ բարձր լուծելի ջրում։ Հալոգենի ատոմային շառավիղի մեծացման հետ երկրակեղևում դրանց քանակական պարունակությունը նվազում է։ Օրինակ՝ բրոմի, քլորի և ֆտորի որոշ միացություններ օգտագործվում են արդյունաբերական քանակությամբ։ Բնության մեջ հայտնաբերված հիմնական ֆտորային միացությունը կալցիումի ֆտորիդն է (ֆտորիտ): Հասկանալու համար, թե ինչ են հալոգենները, անհրաժեշտ է պարզել, թե ինչպես կարելի է դրանք ստանալ։ Մաքուր հալոգենները աղերից առանձնացնելու հիմնական տարբերակը հալած աղերի էլեկտրոլիզն է։ Օրինակ, երբ նատրիումի քլորիդը ենթարկվում է ուղղակի էլեկտրական հոսանքի, ոչ միայն գազային քլորը, այլև մետաղական նատրիումը կարող է դիտարկվել որպես ռեակցիայի արտադրանք։ Մետաղների կրճատումը տեղի է ունենում կաթոդում, իսկ հալոգենը ձևավորվում է անոդում: Բրոմ ստանալու համար ծովի ջուրն օգտագործվում է այս լուծույթի էլեկտրոլիզով։ Անդրադառնանք հիմնական ենթախմբի յոթերորդ խմբի ներկայացուցիչների ֆիզիկական հատկություններին։ Ֆտորը նորմալ պայմաններում գազային նյութ է՝ բաց դեղին գույնով և սուր և գրգռիչ հոտով։ Դեղնականաչավուն քլորը նույնպես գազային է և ունի սուր, խեղդող սաթ։ Բրոմը շագանակագույն, ծանր հեղուկ է։ Բոլոր հալոգեններից միայն յոդն է մանուշակագույն բյուրեղային նյութ։ Ամենաուժեղ օքսիդացնող նյութը ֆտորն է։ Որպես խումբ, քիմիական ռեակցիայի ընթացքում էլեկտրոն ստանալու ունակությունը աստիճանաբար նվազում է ֆտորից մինչև աստատին: Այս հատկության թուլացման պատճառը ատոմային շառավիղի մեծացումն է։ Ֆտորը, լինելով ամենահզոր օքսիդացնող նյութը, ունակ է փոխազդելու գրեթե բոլոր ոչ մետաղների հետ՝ առանց լրացուցիչ տաքացման։ Գործընթացը ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ ջերմության արտանետմամբ։ Մետաղների դեպքում գործընթացը բնութագրվում է ֆտորի ինքնաբռնկմամբ։ Քանի որ այս հալոգենը բարձր քիմիապես ակտիվ է, այն կարող է փոխազդել ազնիվ գազերի հետ, երբ ճառագայթվում է: Ֆտորը փոխազդում է նաև բարդ նյութերի հետ։ Բրոմը զգալիորեն ցածր ակտիվություն ունի։ Այն հիմնականում օգտագործվում է օրգանական քիմիայում՝ չհագեցած միացությունների վրա որակական ռեակցիաներ իրականացնելու համար։ Յոդը մետաղների հետ փոխազդում է միայն տաքանալիս, և գործընթացը բնութագրվում է էներգիայի կլանմամբ (էկզոտերմիկ ռեակցիա)։ Ո՞րն է հալոգենների նշանակությունը: Այս հարցին պատասխանելու համար դիտարկենք դրանց կիրառման հիմնական ոլորտները։ Օրինակ՝ բնական հանքային կրիոլիտը, որը ալյումինի, ֆտորի և նատրիումի միացություն է, օգտագործվում է որպես ատամի մածուկի հավելում և օգնում է կանխել կարիեսը։ Քլորը մեծ քանակությամբ օգտագործվում է աղաթթվի արտադրության մեջ։ Բացի այդ, այս հալոգենը պահանջարկ ունի պլաստմասսաների, լուծիչների, ներկերի, ռետինների և սինթետիկ մանրաթելերի արտադրության մեջ: Մեծ քանակությամբ քլոր պարունակող միացություններ օգտագործվում են մշակաբույսերի տարբեր վնասատուների արդյունավետ վերահսկման համար: Քլորը, ինչպես նաև դրա միացությունները անհրաժեշտ են նաև բամբակյա և սպիտակեղեն գործվածքների, թղթի սպիտակեցման և խմելու ջրի ախտահանման գործընթացում։ Բրոմը և յոդը օգտագործվում են քիմիական և դեղագործական արդյունաբերության մեջ։ Վերջերս խմելու ջրի մաքրման համար քլորի փոխարեն օզոն են օգտագործում։ Հալոգենների բարձր ռեակտիվությունը բացատրում է այն փաստը, որ այս բոլոր միացությունները թույն են, որոնք ունեն խեղդող ազդեցություն և կարող են ազդել օրգանական հյուսվածքի վրա։ Չնայած այս հատկանիշներին, այս տարրերը անհրաժեշտ են մարդու մարմնի կենսական գործընթացների համար: Օրինակ, ֆտորը ներգրավված է նյարդային բջիջների, մկանների և գեղձերի նյութափոխանակության գործընթացներում: Տեֆլոնից պատրաստված սպասքը, որի բաղադրամասերից մեկը ֆտորն է, ավելի ու ավելի տարածված են դառնում առօրյա կյանքում։ Քլորը նպաստում է մազերի աճին, խթանում է նյութափոխանակության գործընթացները, մարմնին տալիս ուժ և եռանդ։ Դրա առավելագույն քանակությունը նատրիումի քլորիդի տեսքով ներառված է արյան պլազմայում։ Այս տարրի միացություններից կենսաբանական տեսանկյունից առանձնահատուկ հետաքրքրություն է ներկայացնում աղաթթուն։ Այն ստամոքսահյութի հիմքն է և մասնակցում է սննդի քայքայման գործընթացներին։ Որպեսզի օրգանիզմը նորմալ գործի, մարդը պետք է օրական առնվազն քսան գրամ կերակրի աղ օգտագործի։ Բոլոր հալոգենները անհրաժեշտ են մարդու կյանքի համար և օգտագործվում են նաև գործունեության տարբեր ոլորտներում: Հալոգենները գտնվում են պարբերական աղյուսակի ազնիվ գազերից ձախ։ Այս հինգ թունավոր ոչ մետաղական տարրերը գտնվում են պարբերական աղյուսակի 7-րդ խմբում: Դրանք ներառում են ֆտոր, քլոր, բրոմ, յոդ և աստատին: Չնայած աստատինը ռադիոակտիվ է և ունի միայն կարճատև իզոտոպներ, այն իրեն պահում է յոդի նման և հաճախ դասակարգվում է որպես հալոգեն: Քանի որ հալոգեն տարրերն ունեն յոթ վալենտային էլեկտրոններ, նրանց միայն մեկ լրացուցիչ էլեկտրոն է անհրաժեշտ ամբողջական օկտետ ձևավորելու համար: Այս հատկանիշը նրանց դարձնում է ավելի ռեակտիվ, քան ոչ մետաղների այլ խմբերը։ Հալոգենները ձևավորում են երկատոմային մոլեկուլներ (տիպ X2, որտեղ X-ը նշանակում է հալոգենի ատոմ)՝ հալոգենների գոյության կայուն ձև ազատ տարրերի տեսքով։ Այս երկատոմային մոլեկուլների կապերը լինում են ոչ բևեռային, կովալենտային և միայնակ։ Հալոգենների քիմիական հատկությունները թույլ են տալիս նրանց հեշտությամբ միանալ տարրերի մեծ մասի հետ, այդ իսկ պատճառով դրանք բնության մեջ երբեք չեն հանդիպում առանց համակցվածության: Ֆտորը ամենաակտիվ հալոգենն է, իսկ աստատինը` ամենաքիչը: Բոլոր հալոգենները կազմում են I խմբի աղեր՝ նմանատիպ հատկություններով։ Այս միացություններում հալոգենները առկա են հալոգենների անիոնների տեսքով՝ -1 լիցքով (օրինակ՝ Cl-, Br-)։ -id վերջավորությունը ցույց է տալիս հալոգենային անիոնների առկայությունը. օրինակ Cl-ը կոչվում է «քլորիդ»: Բացի այդ, հալոգենների քիմիական հատկությունները թույլ են տալիս նրանց գործել որպես օքսիդացնող նյութեր՝ օքսիդացնող մետաղներ: Քիմիական ռեակցիաների մեծ մասը, որոնց մասնակցում են հալոգենները, ջրային լուծույթում ռեդոքսային ռեակցիաներ են: Հալոգենները օրգանական միացություններում ածխածնի կամ ազոտի հետ ձևավորում են առանձին կապեր, որտեղ նրանց օքսիդացման աստիճանը (CO) -1 է։ Երբ օրգանական միացության մեջ հալոգենի ատոմը փոխարինվում է կովալենտային կապով ջրածնի ատոմով, հալո- նախածանցը կարող է օգտագործվել ընդհանուր իմաստով, կամ ֆտորո-, քլոր-, բրոմ-, յոդ- նախածանցները՝ հատուկ հալոգենների համար: Հալոգեն տարրերը կարող են խաչաձև կապվել՝ բևեռային կովալենտային միայնակ կապերով երկատոմային մոլեկուլներ ձևավորելու համար: Քլորը (Cl2) առաջին հալոգենն էր, որը հայտնաբերվել է 1774 թվականին, որին հաջորդում են յոդը (I2), բրոմը (Br2), ֆտորը (F2) և աստատինը (At, վերջին անգամ հայտնաբերվել է 1940 թվականին)։ «Հալոգեն» անվանումը գալիս է հունական hal- («աղ») և -gen («ձևավորել») արմատներից: Այս բառերը միասին նշանակում են «աղ առաջացնող»՝ ընդգծելով այն փաստը, որ հալոգենները փոխազդում են մետաղների հետ՝ առաջացնելով աղեր։ Հալիտը քարի աղի անունն է, որը բնական հանքանյութ է, որը բաղկացած է նատրիումի քլորիդից (NaCl): Եվ վերջապես, հալոգեններն օգտագործվում են առօրյա կյանքում՝ ատամի մածուկի մեջ ֆտոր կա, քլորը ախտահանում է խմելու ջուրը, իսկ յոդը նպաստում է վահանաձև գեղձի հորմոնների արտադրությանը։ Ֆտորը 9 ատոմային համարով տարր է և նշանակված է F նշանով։ Տարրական ֆտորն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1886 թվականին՝ այն մեկուսացնելով ֆտորաթթվից։ Իր ազատ վիճակում ֆտորը գոյություն ունի որպես երկատոմիական մոլեկուլ (F2) և հանդիսանում է երկրակեղևի ամենաառատ հալոգենը։ Ֆտորը պարբերական աղյուսակի ամենաէլեկտրբացասական տարրն է։ Սենյակային ջերմաստիճանում դա գունատ դեղին գազ է։ Ֆտորը նույնպես ունի համեմատաբար փոքր ատոմային շառավիղ։ Նրա CO-ն -1 է, բացառությամբ տարերային երկատոմիական վիճակի, որի օքսիդացման աստիճանը զրո է։ Ֆտորը չափազանց ռեակտիվ է և անմիջականորեն արձագանքում է բոլոր տարրերին, բացառությամբ հելիումի (He), նեոնի (Ne) և արգոնի (Ar): H2O լուծույթում հիդրոֆտորաթթուն (HF) թույլ թթու է։ Թեև ֆտորը խիստ էլեկտրաբացասական է, նրա էլեկտրաբացասականությունը չի որոշում թթվայնությունը. HF-ը թույլ թթու է, քանի որ ֆտորի իոնը հիմնային է (pH > 7): Բացի այդ, ֆտորն արտադրում է շատ հզոր օքսիդացնող նյութեր: Օրինակ՝ ֆտորը կարող է փոխազդել իներտ գազի քսենոնի հետ՝ ձևավորելով ուժեղ օքսիդացնող նյութ՝ քսենոն դիֆտորիդ (XeF2): Ֆտորը շատ կիրառումներ ունի։ Քլորը 17 ատոմային համարով և Cl քիմիական նշանով տարր է։ Հայտնաբերվել է 1774 թվականին՝ մեկուսացնելով աղաթթվից։ Իր տարրական վիճակում այն կազմում է Cl2 երկատոմային մոլեկուլը։ Քլորն ունի մի քանի CO-ներ՝ -1, +1, 3, 5 և 7: Սենյակային ջերմաստիճանում այն բաց կանաչ գազ է: Քանի որ երկու քլորի ատոմների միջև ձևավորվող կապը թույլ է, Cl2 մոլեկուլն ունի միացություններ ձևավորելու շատ բարձր ունակություն: Քլորը փոխազդում է մետաղների հետ՝ առաջացնելով աղեր, որոնք կոչվում են քլորիդներ: Քլորի իոնները ծովի ջրում հայտնաբերված ամենատարածված իոններն են: Քլորն ունի նաև երկու իզոտոպ՝ 35Cl և 37Cl: Նատրիումի քլորիդը բոլոր քլորիդներից ամենատարածված միացությունն է: Բրոմը 35 ատոմային համարով և Br խորհրդանիշով քիմիական տարր է: Այն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1826 թվականին: Իր տարրական ձևով բրոմը երկատոմային մոլեկուլ է Br2: Սենյակային ջերմաստիճանում այն կարմրաշագանակագույն հեղուկ է։ Նրա CO-ներն են -1, + 1, 3, 4 և 5: Բրոմն ավելի ակտիվ է, քան յոդը, բայց ավելի քիչ ակտիվ, քան քլորը: Բացի այդ, բրոմն ունի երկու իզոտոպ՝ 79Br և 81Br։ Բրոմը առաջանում է որպես ծովի ջրի մեջ լուծված բրոմի աղեր: Բրոմիդի համաշխարհային արտադրությունը վերջին տարիներին զգալիորեն աճել է՝ շնորհիվ դրա առկայության և երկար պահպանման ժամկետի: Ինչպես մյուս հալոգենները, բրոմը օքսիդացնող նյութ է և շատ թունավոր: Յոդը 53 ատոմային համարով և I խորհրդանիշով քիմիական տարր է։ Յոդն ունի օքսիդացման աստիճաններ՝ -1, +1, +5 և +7։ Գոյություն ունի որպես երկատոմային մոլեկուլ՝ I2։ Սենյակային ջերմաստիճանում այն մանուշակագույն պինդ է։ Յոդն ունի մեկ կայուն իզոտոպ՝ 127I։ Առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1811 թվականին՝ օգտագործելով ծովային ջրիմուռներ և ծծմբաթթու: Ներկայումս յոդի իոնները կարող են մեկուսացվել ծովի ջրում։ Թեև յոդն այնքան էլ լուծելի չէ ջրում, սակայն դրա լուծելիությունը կարելի է մեծացնել՝ օգտագործելով առանձին յոդիդներ: Յոդը կարևոր դեր է խաղում օրգանիզմում՝ մասնակցելով վահանաձև գեղձի հորմոնների արտադրությանը։ Աստատինը ռադիոակտիվ տարր է՝ 85 ատոմային համարով և At նշանով։ Նրա օքսիդացման հնարավոր վիճակներն են -1, +1, 3, 5 և 7: Միակ հալոգենը, որը երկատոմային մոլեկուլ չէ: Նորմալ պայմաններում այն սև մետաղական պինդ է: Աստատինը շատ հազվադեպ տարր է, ուստի դրա մասին քիչ բան է հայտնի: Բացի այդ, աստատինը ունի շատ կարճ կիսամյակ, ոչ ավելի, քան մի քանի ժամ: Սինթեզի արդյունքում ստացվել է 1940 թ. Ենթադրվում է, որ աստաթինը նման է յոդին: Տարբերվում է մետաղական հատկություններով։ Ստորև բերված աղյուսակը ցույց է տալիս հալոգենի ատոմների կառուցվածքը և էլեկտրոնների արտաքին շերտի կառուցվածքը: Էլեկտրոնների արտաքին շերտի այս կառուցվածքը նշանակում է, որ հալոգենների ֆիզիկական և քիմիական հատկությունները նման են։ Սակայն այս տարրերը համեմատելիս նկատվում են նաև տարբերություններ։ Պարզ հալոգեն նյութերի ֆիզիկական հատկությունները փոխվում են տարրի ատոմային թվի աճով։ Ավելի լավ հասկանալու և ավելի մեծ պարզության համար մենք առաջարկում ենք ձեզ մի քանի աղյուսակներ: Խմբի հալման և եռման կետերը մեծանում են, քանի որ մոլեկուլային չափերը մեծանում են (F Աղյուսակ 1. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ հալման և եռման կետեր Միջուկի չափը մեծանում է (F< Cl < Br < I < At), так как увеличивается число протонов и нейтронов. Кроме того, с каждым периодом добавляется всё больше уровней энергии. Это приводит к большей орбитали, и, следовательно, к увеличению радиуса атома. Աղյուսակ 2. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ ատոմային շառավիղներ Եթե արտաքին վալենտային էլեկտրոնները տեղակայված չեն միջուկի մոտ, ապա մեծ էներգիա չի պահանջի դրանք հեռացնելու միջուկից։ Այսպիսով, արտաքին էլեկտրոնի արտանետման համար պահանջվող էներգիան այնքան էլ բարձր չէ տարրերի խմբի ստորին մասում, քանի որ այնտեղ ավելի շատ էներգիայի մակարդակներ կան: Բացի այդ, բարձր իոնացման էներգիան հանգեցնում է տարրի ոչ մետաղական հատկությունների: Յոդը և ցուցադրվող աստատինը ցուցադրում են մետաղական հատկություններ, քանի որ իոնացման էներգիան կրճատվում է (At< I < Br < Cl < F). Աղյուսակ 3. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ իոնացման էներգիա Ատոմում վալենտային էլեկտրոնների թիվը մեծանում է աստիճանաբար ավելի ցածր մակարդակներում էներգիայի մակարդակների աճով: Էլեկտրոնները աստիճանաբար ավելի հեռու են գտնվում միջուկից. Այսպիսով, միջուկը և էլեկտրոնները միմյանց չեն ձգում: Նկատվում է պաշտպանվածության բարձրացում։ Հետևաբար, էլեկտրաբացասականությունը նվազում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ (At< I < Br < Cl < F). Աղյուսակ 4. Հալոգեններ. Ֆիզիկական հատկություններ՝ էլեկտրաբացասականություն Քանի որ ատոմի չափը մեծանում է աճող ժամանակաշրջանի հետ, էլեկտրոնների մերձեցությունը հակված է նվազելու (B< I < Br < F < Cl). Исключение – фтор, сродство которого меньше, чем у хлора. Это можно объяснить меньшим размером фтора по сравнению с хлором. Աղյուսակ 5. Հալոգենների էլեկտրոնների հարաբերակցությունը Հալոգենների ռեակտիվությունը նվազում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ (At Հալոգենը ձևավորվում է, երբ հալոգենը փոխազդում է մեկ այլ, պակաս էլեկտրաբացասական տարրի հետ՝ առաջացնելով երկուական միացություն։ Ջրածինը փոխազդում է հալոգենների հետ՝ ձևավորելով HX ձևի հալոգենիդներ. Ջրածնի հալոգենիդները հեշտությամբ լուծվում են ջրի մեջ՝ առաջացնելով հիդրոհալաթթու (հիդրոֆտորային, հիդրոքլորային, հիդրոբրոմային, հիդրոդային) թթու։ Այս թթուների հատկությունները ներկայացված են ստորև: Թթուները առաջանում են հետևյալ ռեակցիայի արդյունքում՝ HX (aq) + H2O (l) → X- (aq) + H3O+ (aq): Բոլոր ջրածնի հալոգենիդները առաջացնում են ուժեղ թթուներ, բացառությամբ HF-ի: Հիդրոհալաթթուների թթվայնությունը մեծանում է՝ HF Հիդրոֆտորաթթուն կարող է երկար ժամանակ փորագրել ապակին և որոշ անօրգանական ֆտորիդներ: Կարող է հակասական թվալ, որ HF-ն ամենաթույլ հիդրոհալաթթուն է, քանի որ ֆտորն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը: Այնուամենայնիվ, H-F կապը շատ ամուր է, որի արդյունքում շատ թույլ թթու է: Ուժեղ կապը որոշվում է կապի կարճ երկարությամբ և բարձր դիսոցման էներգիայով: Բոլոր ջրածնի հալոգենիդներից HF-ն ունի կապի ամենակարճ երկարությունը և կապի տարանջատման ամենաբարձր էներգիան։ Հալոգեն oxo թթուները թթուներ են ջրածնի, թթվածնի և հալոգենի ատոմներով: Նրանց թթվայնությունը կարող է որոշվել կառուցվածքային վերլուծությամբ: Հալոգեն օքսո թթուները տրված են ստորև. Այս թթուներից յուրաքանչյուրում պրոտոնը կապված է թթվածնի ատոմի հետ, ուստի պրոտոնային կապի երկարությունները համեմատելն այստեղ օգտակար չէ: Այստեղ գերիշխող դեր է խաղում էլեկտրաբացասականությունը։ Թթվային ակտիվությունը մեծանում է կենտրոնական ատոմի հետ կապված թթվածնի ատոմների քանակի հետ։ Հալոգենների հիմնական ֆիզիկական հատկությունները կարելի է ամփոփել հետևյալ աղյուսակում. Հալոգենների գույնը առաջանում է մոլեկուլների կողմից տեսանելի լույսի կլանման արդյունքում, ինչը հանգեցնում է էլեկտրոնների գրգռման: Ֆտորը կլանում է մանուշակագույն լույսը և, հետևաբար, բաց դեղին է դառնում: Մյուս կողմից, յոդը կլանում է դեղին լույսը և հայտնվում մանուշակագույն (դեղինը և մանուշակագույնը փոխլրացնող գույներ են): Հալոգենների գույնը դառնում է ավելի մուգ, քանի որ ժամանակաշրջանը մեծանում է: Փակ տարաներում հեղուկ բրոմը և պինդ յոդը հավասարակշռության մեջ են իրենց գոլորշիների հետ, որոնք կարող են դիտվել գունավոր գազի տեսքով։ Թեև աստաթինի գույնը անհայտ է, ենթադրվում է, որ այն ավելի մուգ է, քան յոդը (այսինքն՝ սևը)՝ ըստ դիտարկվող օրինաչափության: Այժմ, եթե ձեզ հարցնեն. «Բնութագրե՛ք հալոգենների ֆիզիկական հատկությունները», դուք ասելիք կունենաք: Հալոգենային վալենտություն հասկացության փոխարեն հաճախ օգտագործվում է օքսիդացման թիվը: Սովորաբար, օքսիդացման վիճակը -1 է: Բայց եթե հալոգենը կապված է թթվածնի կամ այլ հալոգենի հետ, այն կարող է ունենալ այլ վիճակներ. առաջնահերթություն է թթվածինը CO-2: Երկու տարբեր հալոգենի ատոմների դեպքում, որոնք կապված են միմյանց, ավելի էլեկտրաբացասական ատոմը գերակշռում է և ընդունում է CO-1: Օրինակ՝ յոդի քլորիդում (ICl) քլորն ունի CO -1, իսկ յոդը՝ +1։ Քլորն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան յոդը, ուստի դրա CO-ն -1 է: Բրոմաթթուում (HBrO4) թթվածինը ունի CO -8 (-2 x 4 ատոմ = -8): Ջրածինը ունի +1 ընդհանուր օքսիդացման աստիճան: Այս արժեքների ավելացումով ստացվում է CO -7: Քանի որ միացության վերջնական CO-ն պետք է լինի զրո, բրոմի CO-ն +7 է: Կանոնից երրորդ բացառությունը հալոգենի օքսիդացման վիճակն է տարերային ձևով (X2), որտեղ նրա CO-ն զրո է։ Էլեկտրոնեգատիվությունը մեծանում է ժամանակաշրջանի ավելացման հետ: Հետևաբար, ֆտորն ունի ամենաբարձր էլեկտրաբացասականությունը բոլոր տարրերից, ինչը վկայում է նրա դիրքը պարբերական աղյուսակում: Դրա էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիան 1s2 2s2 2p5 է: Եթե ֆտորը ստանում է ևս մեկ էլեկտրոն, ապա ամենահեռավոր p ուղեծրերը լիովին լցված են և կազմում են ամբողջական ութետան։ Քանի որ ֆտորն ունի բարձր էլեկտրաբացասականություն, այն հեշտությամբ կարող է էլեկտրոն վերցնել հարևան ատոմից: Ֆտորն այս դեպքում իզոէլեկտրոնային է իներտ գազի նկատմամբ (ութ վալենտային էլեկտրոններով), նրա բոլոր արտաքին ուղեծրերը լցված են։ Այս վիճակում ֆտորը շատ ավելի կայուն է։ Բնության մեջ հալոգենները գտնվում են անիոնների վիճակում, ուստի ազատ հալոգենները ստացվում են էլեկտրոլիզի միջոցով օքսիդացման կամ օքսիդացնող նյութերի օգտագործմամբ։ Օրինակ՝ քլորը ստացվում է կերակրի աղի լուծույթի հիդրոլիզով։ Հալոգենների և դրանց միացությունների օգտագործումը բազմազան է. >> Քիմիա. հալոգենների արտադրություն: Հալոգենների և դրանց միացությունների կենսաբանական նշանակությունը և կիրառումը Հալոգենների արտադրություն
. Ֆտորն ու քլորը ստացվում են հալվածքների կամ դրանց աղերի լուծույթների էլեկտրոլիզից։ Օրինակ, գործընթացը էլեկտրական | Հալած նատրիումի քլորիդի տրոլիզը կարող է արտացոլվել հետևյալ հավասարմամբ. Բայց եթե ջրածինը կարելի է ստանալ այլ, ավելի հարմար և էժան եղանակներով, օրինակ՝ բնական գազից, ապա նատրիումի հիդրօքսիդը ստացվում է գրեթե բացառապես կերակրի աղի լուծույթի էլեկտրոլիզով, ինչպես քլորը։ Բրոմը և յոդը արտադրվում են արդյունաբերական ճանապարհով՝ համապատասխանաբար բրոմիդներից և յոդիդներից դրանց տեղաշարժի ռեակցիայի արդյունքում։ Հալոգենների կենսաբանական նշանակությունը.
Նրանց դիմումը. Չէիք կարող չնկատել, որ բազմաթիվ ապրանքանիշերի ատամի մածուկների պիտակների վրա նշվում է դրանցում ֆտորի պարունակությունը՝ իհարկե ոչ թե ազատ ֆտորը, այլ դրա միացությունները։ Այս կարևոր բաղադրիչի շնորհիվ, որը մասնակցում է ատամի էմալի և ոսկորների կառուցմանը, կանխարգելվում են այնպիսի հիվանդությունները, ինչպիսին է ատամների կարիեսը։ Բացի այդ, ֆտորը անհրաժեշտ տարր է գեղձերի, մկանների և նյարդային բջիջների նյութափոխանակության գործընթացներում: Ֆտորը կարևոր նշանակություն ունի նաև արդյունաբերական արտադրության մեջ, որտեղ նրա հիմնական սպառողները միջուկային արդյունաբերությունն ու էլեկտրատեխնիկան են։ Նրա Na3AlF6 միացությունը (ինչ է կոչվում) օգտագործվում է ալյումինի արտադրության համար։ Իսկ առօրյա կյանքում գնալով ավելի է օգտագործվում տեֆլոնից պատրաստված սպասքը, որի անվանումը տրվում է ֆտոր պարունակող պլաստիկի՝ տեֆլոնի անունով։ Քլոր- քիմիական տարրերից մեկը, առանց որի կենդանի օրգանիզմների գոյությունն անհնար է պատկերացնել: Դրա հիմնական ձևը. օրգանիզմ է մտնում նատրիումի քլորիդը: Այն խթանում է նյութափոխանակությունը, մազերի աճը, հաղորդում ուժ և ուժ։ NaCl-ի մեծ մասը հայտնաբերվում է արյան պլազմայում: Հիդրոքլորաթթուն HC1, որը ստամոքսահյութի մի մասն է, հատուկ դեր է խաղում մարսողության մեջ։ Առանց 0,2% HCl սննդի մարսողության գործընթացը գործնականում դադարում է։ Եվ չնայած գրեթե բոլոր սննդամթերքները պարունակում են որոշակի քանակությամբ կերակրի աղ, մարդը ստիպված է օրական մոտ 20 գ աղ ավելացնել սննդին։ Արդյունաբերական օգտագործման առումով քլորը զգալիորեն գերազանցում է բոլոր հալոգեններին: Քլորը և նրա միացություններն անհրաժեշտ են սպիտակեղենի և բամբակյա գործվածքների, թղթի և այլնի սպիտակեցման համար: Մասնավորապես, դրա մեծ մասն օգտագործվում է օրգանական սինթեզում պլաստմասսաների, ռետինների, ներկերի և լուծիչների արտադրության համար (նկ. 20): Գյուղատնտեսական վնասատուների դեմ պայքարի համար օգտագործվում են քլոր պարունակող բազմաթիվ միացություններ: Խմելու ջուրը ախտահանելու համար մեծ քանակությամբ քլոր են օգտագործում, թեև ոչ առանց բացասական հետևանքների (որ նյութն է ավելի անվտանգ օգտագործել այդ նպատակով): Գունավոր մետալուրգիայում որոշ մետաղներ (տիտան, նիոբիում, տանտալ) հանքաքարից արդյունահանվում են քլորացման միջոցով։ Քլորը նաև օգտագործել է ռազմական նպատակներով՝ որպես քիմիական պատերազմի նյութ: Հետագայում այն փոխարինվեց այլ, ավելի արդյունավետ քլոր պարունակող թունավոր նյութերով, օրինակ՝ ֆոսգեն COCl2։ Քլորը պարունակում է կյանքի և առողջության համար շատ վտանգավոր նյութ՝ դիօքսին։ Քլորի միացությունները Երկրի օզոնային շերտի քայքայման պատճառներից մեկն են։ Մեկ այլ հալոգեն՝ բրոմը, նույնպես շատ կարևոր է մարդու օրգանիզմի համար։ Այս տարրի միացությունները կարգավորում են կենտրոնական նյարդային համակարգի գրգռման և արգելակման գործընթացները, հետևաբար, նյարդային հիվանդությունների (անքնություն, հիստերիա, նևրասթենիա և այլն) բուժման համար բժիշկները նշանակում են «բրոմ»՝ բրոմ պարունակող դեղամիջոցներ: Բրոմը ակտիվորեն կուտակվում է որոշ բույսերի, այդ թվում՝ ջրիմուռների կողմից։ Հենց ծովում է կենտրոնացված մեր մոլորակի բրոմի մեծ մասը, և ծովը ծառայում է որպես բրոմի հիմնական մատակարար։ Ենթադրվում է, որ ծովի ջրի հետ միասին ամեն տարի օդ է արտանետվում մոտ 4 միլիոն տոննա բրոմ։ Հասկանալի է, որ ափամերձ տարածքների օդում դրա պարունակությունը միշտ ավելի բարձր է, քան ծովից հեռու գտնվող տարածքներում։ Սա է պատճառներից մեկը, թե ինչու է ծովային օդը այդքան օգտակար: Բրոմը, ավելի ճիշտ՝ արծաթի բրոմիդը՝ AgBr, նույնքան կարևոր դեր է խաղում լուսանկարչության մեջ։ Նրանք, ովքեր զբաղվում են լուսանկարչությամբ, հավանաբար անմիջապես կհիշեն լուսանկարչական թղթի տեսակների անվանումները՝ «Uni-bromine», «Bromineportrait» և այլն: Լուսանկարչական թուղթը պարունակում է ժելատինի միջոցով կիրառվող արծաթի բրոմի շերտ, որը հեշտությամբ քայքայվում է ազդեցության տակ: լույսի: 2АgBr = 2Ag + Br2 Եվ վերջապես, մեր դիտարկած հալոգեններից վերջինը` յոդը, այն տարրն է, առանց որի մարդը չի կարող ապրել. ջրի և սննդի պակասը նվազեցնում է վահանաձև գեղձի հորմոնի արտադրությունը և հանգեցնում էնդեմիկ խոպոպի: Վահանաձև գեղձի հորմոնի կարգավորիչ ազդեցությունները ներառում են մկանների գրգռումը, սրտի բաբախյունը, ախորժակը, մարսողությունը, ուղեղի աշխատանքը և մարդու խառնվածքը: Յոդն օրգանիզմ է մտնում սննդի հետ՝ հացի, ձվի, կաթի, ջրի, ջրիմուռների և օդի (հատկապես ծովի օդի) հետ շնչելու ժամանակ։ Վերքերի բուժման համար օգտագործվում է յոդի ալկոհոլային լուծույթ (5-10%), որը կոչվում է յոդի թուրմ։ Յոդը ներառված է բազմաթիվ դեղամիջոցների մեջ։ Յոդի հիմնական սպառողներն են դեղագործական և քիմիական արդյունաբերությունը, ինչպես նաև լուսազգայուն լուսանկարչական նյութերի արտադրությունը։ 1. Հալոգենների արտադրությունը հալվածքների և աղի լուծույթների էլեկտրոլիզով: 2. Հալոգենների կենսաբանական նշանակությունը. 3. Քլորի և ֆտորի, քլորի և յոդի միացությունների օգտագործումը: Ի՞նչ ծավալ քլոր (թիվ) և ի՞նչ զանգված նատրիում կարելի է ստանալ 2% կեղտեր պարունակող 585 գ նատրիումի քլորիդի էլեկտրոլիզից. Հաշվե՛ք, թե քանի գրամ 40% ալկալիական լուծույթ կարելի է ստանալ նատրիումից, որի զանգվածը որոշել եք նախորդ խնդրի մեջ։ Ֆրանսիացի քիմիկոս Շելեն քլոր է ստացել մանգանի(IV) օքսիդի աղաթթվի հետ ռեակցիայից։ Այս ռեակցիայի արդյունքում առաջանում են նաև մանգան(II) քլորիդ և ջուր։ Գրեք այս ռեակցիայի հավասարումը, հաշվի առեք ռեդոքս պրոցեսները և հաշվարկեք մանգանի(IV) օքսիդի զանգվածը և 100 լիտր քլոր ստանալու համար անհրաժեշտ ջրածնի քլորիդի քանակը (n.o), եթե դրա ելքը տեսականորեն հնարավորի 95%-ն է։ Պատրաստել հաղորդագրություն մարդու կյանքում հալոգենների դրական և բացասական նշանակության մասին:
Ջրածին + հալոգեններ
Հալոգեն օքսոաթթուներ
Նյութի արտաքին տեսքը և վիճակը
Արտաքին տեսքի բացատրություն
Հալոգենների օքսիդացման վիճակը միացություններում
Ինչու է CO ֆտորը միշտ -1:
Հալոգենների արտադրություն և օգտագործում
Առանձնահատկություններ
Հալոգենների ներկայացուցիչներ
Բնության մեջ լինելը
Ստանալու առանձնահատկությունները
Ֆիզիկական հատկություններ
Քիմիական հատկությունների առանձնահատկությունները
Օգտագործման առանձնահատկությունները
Կենսաբանական ազդեցություն
ընդհանուր բնութագրերը
Քիմիական տարրեր
Պարբերական հատկություններ հալոգեն խմբում
Անօրգանական քիմիա. Ջրածին + հալոգեններ
Հալոգեն օքսոաթթուներ
Նյութի արտաքին տեսքը և վիճակը
Արտաքին տեսքի բացատրություն
Հալոգենների օքսիդացման վիճակը միացություններում
Ինչու է CO ֆտորը միշտ -1:
Հալոգենների արտադրություն և օգտագործում
