Davriy jadvaldagi galogenlar asil gazlarning chap tomonida joylashgan. Ushbu besh zaharli metall bo'lmagan elementlar davriy jadvalning 7-guruhiga kiradi. Bularga ftor, xlor, brom, yod va astatin kiradi. Astatin radioaktiv bo'lib, faqat qisqa muddatli izotoplarga ega bo'lsa-da, u yod kabi harakat qiladi va ko'pincha halogen sifatida tasniflanadi. Galogen elementlar ettita valentlik elektronga ega bo'lganligi sababli, to'liq oktet hosil qilish uchun ularga faqat bitta qo'shimcha elektron kerak bo'ladi. Bu xususiyat ularni boshqa nometall guruhlarga qaraganda faolroq qiladi.
Umumiy xususiyatlar
Galogenlar ikki atomli molekulalarni hosil qiladi (X2 turi, bu erda X halogen atomini bildiradi) - erkin elementlar shaklida galogenlar mavjudligining barqaror shakli. Ushbu diatomik molekulalarning aloqalari qutbsiz, kovalent va yagonadir. Galogenlarning kimyoviy xossalari ularni ko'pchilik elementlar bilan osongina birlashtirishga imkon beradi, shuning uchun ular tabiatda hech qachon birlashtirilmagan holda uchramaydi. Ftor eng faol halogen, eng kami esa astatindir.
Barcha galogenlar oʻxshash tuzlar bilan I guruh tuzlarini hosil qiladixususiyatlari. Ushbu birikmalarda galogenlar -1 zaryadli galogenid anionlari shaklida mavjud (masalan, Cl-, Br-). Tugashi -id galoid anionlari mavjudligini ko'rsatadi; masalan, Cl- "xlorid" deb ataladi.
Bundan tashqari, galogenlarning kimyoviy xossalari ularga oksidlovchi moddalar - metallarni oksidlash imkonini beradi. Galogenlar ishtirokidagi aksariyat kimyoviy reaksiyalar suvli eritmadagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridir. Galogenlar organik birikmalarda uglerod yoki azot bilan yagona bog'lanish hosil qiladi, bu erda ularning oksidlanish darajasi (CO) -1. Organik birikmalarda galogen atomi kovalent bog langan vodorod atomi bilan almashtirilsa, umumiy ma noda halo- prefiksi yoki o ziga xos galogenlar uchun ftor-, xloro-, brom-, yod- prefikslaridan foydalanish mumkin. Galogen elementlarni qutbli kovalent yagona aloqaga ega diatomik molekulalarni hosil qilish uchun oʻzaro bogʻlash mumkin.
Xlor (Cl2) 1774-yilda kashf etilgan birinchi galogen, undan keyin yod (I2), brom (Br) 2), ftor (F2) va astatin (At, oxirgi marta 1940 yilda kashf etilgan). "Galogen" nomi yunoncha hal- ("tuz") va -gen ("shakl qilish") ildizlaridan kelib chiqqan. Bu so'zlar birgalikda "tuz hosil qiluvchi" degan ma'noni anglatadi, galogenlar metallar bilan reaksiyaga kirishib, tuzlar hosil qilishini ta'kidlaydi. Galit - natriy xlorid (NaCl) dan tashkil topgan tabiiy mineral tosh tuzining nomi. Va nihoyat, halogenlar kundalik hayotda qo'llaniladi - ftorid tish pastasida mavjud, xlor ichimlik suvini zararsizlantiradi, yod esa gormonlar ishlab chiqarishga yordam beradi.qalqonsimon bez.
Kimyoviy elementlar
Ftor atom raqami 9 boʻlgan element boʻlib, F belgisi bilan belgilanadi. Ftor elementi birinchi marta 1886-yilda uni ftorik kislotadan ajratib olish yoʻli bilan topilgan. Erkin holatda ftor ikki atomli molekula (F2) sifatida mavjud va er qobig'idagi eng ko'p galogendir. Ftor davriy jadvaldagi eng elektronegativ element hisoblanadi. Xona haroratida u och sariq rangli gazdir. Ftor ham nisbatan kichik atom radiusiga ega. Oksidlanish darajasi nolga teng bo'lgan elementar diatomik holat bundan mustasno, CO -1 ga teng. Ftor juda reaktivdir va geliy (He), neon (Ne) va argondan (Ar) tashqari barcha elementlar bilan bevosita o'zaro ta'sir qiladi. H2O eritmasida ftorik kislota (HF) kuchsiz kislotadir. Ftor kuchli elektronegativ bo'lsa-da, uning elektr manfiyligi kislotalikni aniqlamaydi; Ftor ioni asosli (pH> 7) bo'lganligi sababli HF zaif kislotadir. Bundan tashqari, ftor juda kuchli oksidlovchilarni ishlab chiqaradi. Masalan, ftor inert gaz ksenon bilan reaksiyaga kirishib, kuchli oksidlovchi ksenon diftorid hosil qilishi mumkin (XeF2). Ftor ko'p qo'llaniladi.
Xlor - atom raqami 17 va kimyoviy belgisi Cl bo'lgan element. 1774 yilda uni xlorid kislotadan ajratib olish orqali kashf etilgan. Elementar holatda u ikki atomli Cl2 molekulasini hosil qiladi. Xlor bir nechta CO ga ega: -1, +1, 3, 5 va7. Xona haroratida u och yashil gazdir. Ikki xlor atomi oʻrtasida hosil boʻladigan bogʻlanish kuchsiz boʻlgani uchun Cl2 molekulasi birikmalarga kirish qobiliyati juda yuqori. Xlor metallar bilan reaksiyaga kirishib, xloridlar deb ataladigan tuzlarni hosil qiladi. Xlor ionlari dengiz suvida eng ko'p uchraydigan ionlardir. Xlorning ikkita izotopi ham bor: 35Cl va 37Cl. Natriy xlorid barcha xloridlarning eng keng tarqalganidir.
Brom - atom raqami 35 va Br belgisiga ega kimyoviy element. U birinchi marta 1826 yilda kashf etilgan. Elementar shaklida brom Br2 ikki atomli molekuladir. Xona haroratida u qizil-jigarrang suyuqlikdir. Uning CO si -1, +1, 3, 4 va 5. Brom yodga qaraganda faolroq, lekin xlorga qaraganda kamroq faol. Bundan tashqari, bromning ikkita izotopi bor: 79Br va 81Br. Brom dengiz suvida erigan bromid tuzlari shaklida uchraydi. So'nggi yillarda dunyoda bromid ishlab chiqarish uning mavjudligi va uzoq umr ko'rishi tufayli sezilarli darajada oshdi. Boshqa halogenlar singari, brom ham oksidlovchi moddadir va juda zaharli hisoblanadi.
Yod atom raqami 53 va I belgisiga ega kimyoviy element. Yod oksidlanish darajasiga ega: -1, +1, +5 va +7. Ikki atomli molekula sifatida mavjud, I2. Xona haroratida u binafsha rangli qattiq moddadir. Yodning bitta barqaror izotopi bor, 127I. Birinchi marta 1811 yilda kashf etilgandengiz o'tlari va sulfat kislota bilan. Hozirgi vaqtda yod ionlarini dengiz suvida ajratib olish mumkin. Yod suvda unchalik erimasa ham, uning eruvchanligini alohida yodidlar yordamida oshirish mumkin. Yod organizmda muhim rol o'ynaydi, qalqonsimon bez gormonlarini ishlab chiqarishda ishtirok etadi.
Astatin - atom raqami 85 va belgisi At bo'lgan radioaktiv element. Uning mumkin bo'lgan oksidlanish darajalari -1, +1, 3, 5 va 7. Ikki atomli molekula bo'lmagan yagona halogen. Oddiy sharoitlarda u qora metall qattiq moddadir. Astatin juda kam uchraydigan element, shuning uchun u haqida kam narsa ma'lum. Bundan tashqari, astatinning yarim parchalanish davri juda qisqa, bir necha soatdan oshmaydi. 1940 yilda sintez natijasida olingan. Astatin yodga o'xshaydi, deb ishoniladi. Metallik xossalari bor.
Quyidagi jadvalda galogen atomlarining tuzilishi, elektronlarning tashqi qatlamining tuzilishi koʻrsatilgan.
| Galogen | Elektron konfiguratsiyasi |
| Ftor | 1s2 2s2 2p5 |
| Xlor | 3s2 3p5 |
| Brom | 3d10 4s2 4p5 |
| Yod | 4d10 5s2 5p5 |
| Astatin | 4f14 5d106s2 6p5 |
Elektronlarning tashqi qatlamining oʻxshash tuzilishi galogenlarning fizik va kimyoviy xossalari oʻxshashligini aniqlaydi. Biroq, bu elementlarni solishtirganda, farqlar ham kuzatiladi.
Galogen guruhidagi davriy xususiyatlar
Oddiy moddalarning fizik xossalari galogenlar elementlar soni ortishi bilan oʻzgaradi. Yaxshiroq tushunish va ravshanlik uchun sizga bir nechta jadvallarni taqdim etamiz.
Molekula kattalashgan sari guruhning erish va qaynash nuqtalari ortadi (F <Cl
1-jadval. Galogenlar. Jismoniy xususiyatlar: erish va qaynash nuqtalari
| Galogen | Eriyotgan T (˚C) | Qaynash nuqtasi (˚C) |
| Ftor | -220 | -188 |
| Xlor | -101 | -35 |
| Brom | -7.2 | 58.8 |
| Yod | 114 | 184 |
| Astatin | 302 | 337 |
Atom radiusi ortadi
Yadro hajmi kattalashadi (F < Cl < Br < I < At), proton va neytronlar soni ortishi bilan. Bundan tashqari, har bir davr bilan ko'proq energiya darajalari qo'shiladi. Bu katta orbitalga olib keladi va shuning uchun atom radiusi oshadi.
2-jadval. Galogenlar. Fizik xususiyatlari: atom radiusi
| Galogen | Kovalent radiusi (soat) | Ionik (X-) radiusi (soat) |
| Ftor | 71 | 133 |
| Xlor | 99 | 181 |
| Brom | 114 | 196 |
| Yod | 133 | 220 |
| Astatin | 150 |
Ionlanish energiyasi kamayadi
Agar tashqi valentlik elektronlari yadroga yaqin boʻlmasa, ularni undan olib tashlash uchun koʻp energiya talab qilinmaydi. Shunday qilib, tashqi elektronni tashqariga chiqarish uchun zarur bo'lgan energiya elementlar guruhining pastki qismida unchalik yuqori emas, chunki ko'proq energiya darajalari mavjud. Bundan tashqari, yuqori ionlanish energiyasi elementning metall bo'lmagan sifatlarni namoyon etishiga olib keladi. Yod va astatin displey metall xossalarini namoyon qiladi, chunki ionlanish energiyasi kamayadi (< I < Br < Cl < F).
3-jadval. Galogenlar. Fizik xususiyatlari: ionlanish energiyasi
| Galogen | Ionlanish energiyasi (kJ/mol) |
| ftor | 1681 |
| xlor | 1251 |
| brom | 1140 |
| yod | 1008 |
| astatin | 890±40 |
Elektromanfiylik kamayadi
Atomdagi valentlik elektronlar soni asta-sekin pastroq darajalarda energiya darajasi oshishi bilan ortadi. Elektronlar asta-sekin yadrodan uzoqlashadi; Shunday qilib, yadro va elektronlar bir-biriga tortilmaydi. Himoyalashning ortishi kuzatiladi. Shuning uchun elektron manfiylik davr ortib borishi bilan kamayadi (< I < Br < Cl < F).
4-jadval. Galogenlar. Fizik xususiyatlari: elektronegativlik
| Galogen | Elektromanfiylik |
| ftor | 4.0 |
| xlor | 3.0 |
| brom | 2.8 |
| yod | 2.5 |
| astatin | 2.2 |
Elektronga yaqinlik kamayadi
Atomning oʻlchami davr oʻtishi bilan ortib borar ekan, elektron yaqinligi pasayadi (B < I < Br < F < Cl). Istisno - bu ftor, uning yaqinligi xlornikidan kamroq. Buni ftorning xlorga nisbatan kichikroqligi bilan izohlash mumkin.
5-jadval. Galogenlarning elektronga yaqinligi
| Galogen | Elektron yaqinligi (kJ/mol) |
| ftor | -328.0 |
| xlor | -349.0 |
| brom | -324.6 |
| yod | -295.2 |
| astatin | -270.1 |
Elementlarning reaktivligi pasayadi
Galogenlarning reaktivligi davr ortishi bilan kamayadi (<I
da
Noorganik kimyo. Vodorod + galogenlar
Gologen boshqa, kamroq elektron manfiy element bilan reaksiyaga kirishib, ikkilik birikma hosil qilganda galogenid hosil bo'ladi. Vodorod galogenlar bilan reaksiyaga kirishib, HX galogenidlarini hosil qiladi:
- vodorod ftorid HF;
- vodorod xlorid HCl;
- vodorod bromid HBr;
- hidroyod HI.
Gologen vodorod suvda oson eriydi va gidrogal (ftorftorik, gidroklorik, gidrobrom, gidroiod) kislotalarni hosil qiladi. Bu kislotalarning xossalari quyida keltirilgan.
Kislotalar quyidagi reaksiya natijasida hosil boʻladi: HX (aq) + H2O (l) → X- (aq) + H 3O+ (aq).
Barcha galogen vodorod kuchli kislotalar hosil qiladi, HFdan tashqari.
Hidrogal kislotalarning kislotaligi ortadi: HF <HCl <HBr <HI.
Ftor vodorod kislotasi shisha va ba'zi noorganik ftoridlarni uzoq vaqt o'yib qo'yishi mumkin.
HF ning eng zaif gidrogal kislotasi ekanligi noto'g'ri tuyulishi mumkin, chunki ftor eng yuqori ko'rsatkichga ega.elektromanfiylik. Biroq, H-F aloqasi juda kuchli, natijada juda zaif kislota hosil bo'ladi. Kuchli bog'lanish qisqa bog'lanish uzunligi va yuqori dissotsilanish energiyasi bilan belgilanadi. Barcha galogen vodorodlardan HF eng qisqa bogʻlanish uzunligiga va eng katta bogʻlanishning dissotsilanish energiyasiga ega.
Galogen oksokislotalar
Galogen oksokislotalar vodorod, kislorod va galogen atomlariga ega kislotalardir. Ularning kislotaliligini strukturani tahlil qilish yordamida aniqlash mumkin. Galogen okso kislotalar quyida keltirilgan:
- Gipoxlorid kislota HOCl.
- Xlorid kislota HClO2.
- Xlorid kislota HClO3.
- Perklorik kislota HClO4.
- Gipoxlor kislotasi HOBr.
- Bromomik kislota HBrO3.
- Bromoy kislotasi HBrO4.
- Hiyod kislotasi HOI.
- Iod kislotasi HIO3.
- Metayod kislotasi HIO4, H5IO6.
Ushbu kislotalarning har birida proton kislorod atomiga bog'langan, shuning uchun proton bog'lanish uzunligini solishtirish bu erda foydasiz. Bu erda elektronegativlik asosiy rol o'ynaydi. Kislota faolligi markaziy atomga bog'langan kislorod atomlari soni bilan ortadi.
Tashqi koʻrinish va holat
Galogenlarning asosiy fizik xossalarini quyidagi jadvalda umumlashtirish mumkin.
| Materaning holati (xona haroratida) | Galogen | Tashqi koʻrinish |
| qattiq | yod | binafsharang |
| astatin | qora | |
| suyuqlik | brom | qizil-jigarrang |
| gazsimon | ftor | och sarg'ish |
| xlor | och yashil |
Tashqi koʻrinish haqida tushuntirish
Galogenlarning rangi molekulalar tomonidan ko'rinadigan yorug'likning yutilishi natijasidir, bu elektronlarning qo'zg'alishiga olib keladi. Ftor binafsha nurni yutadi va shuning uchun och sariq rangda ko'rinadi. Yod esa sariq yorug'likni o'zlashtiradi va binafsha rangda ko'rinadi (sariq va binafsha ranglar bir-birini to'ldiruvchi ranglardir). Davr ortishi bilan galogenlarning rangi quyuqroq bo‘ladi.
Yopiq idishlarda suyuq brom va qattiq yod oʻz bugʻlari bilan muvozanatda boʻlib, ularni rangli gaz shaklida kuzatish mumkin.
Astatinning rangi noma'lum bo'lsa-da, kuzatilgan naqshga muvofiq u yoddan (ya'ni qora) quyuqroq bo'lishi kerak deb taxmin qilinadi.
Endi sizdan: "Galogenlarning fizik xususiyatlarini belgilang" deb so'ralsa, sizda aytadigan gap bo'ladi.
Birikmalardagi galogenlarning oksidlanish darajasi
Oksidlanish darajasi ko'pincha "galogen valentligi" o'rniga ishlatiladi. Qoida tariqasida oksidlanish darajasi -1 ga teng. Ammo agar galogen kislorod yoki boshqa halogen bilan bog'langan bo'lsa, u boshqa holatlarga ega bo'lishi mumkin:CO kislorod -2 ustunlikka ega. Ikki xil halogen atomlari bir-biriga bog'langan bo'lsa, ko'proq elektronegativ atom ustunlik qiladi va CO -1 ni oladi.
Masalan, yod xloridda (ICl) xlor CO -1 va yod +1 ga ega. Xlor yodga qaraganda elektromanfiyroq, shuning uchun uning CO i -1 ga teng.
Brom kislotasida (HBrO4) kislorod CO -8 (-2 x 4 atom=-8) ga ega. Vodorodning umumiy oksidlanish darajasi +1 ga teng. Ushbu qiymatlarni qo'shish CO -7 hosil qiladi. Murakkabning yakuniy CO si nolga teng bo'lishi kerakligi sababli, brom CO si +7 ga teng.
Qoidaning uchinchi istisnosi - elementar shakldagi galogenning oksidlanish darajasi (X2), bunda uning CO nolga teng.
| Galogen | CO birikmalarida |
| ftor | -1 |
| xlor | -1, +1, +3, +5, +7 |
| brom | -1, +1, +3, +4, +5 |
| yod | -1, +1, +5, +7 |
| astatin | -1, +1, +3, +5, +7 |
Nima uchun ftorning SD si doim -1?
Elektromanfiylik davr oʻtishi bilan ortadi. Shuning uchun, ftor barcha elementlarning eng yuqori elektronegativligiga ega, bu uning davriy jadvaldagi o'rni bilan tasdiqlanadi. Uning elektron konfiguratsiyasi 1s2 2s2 2p5. Agar ftor yana bitta elektronga ega bo'lsa, eng tashqi p-orbitallar to'liq to'ldiriladi va to'liq oktetni tashkil qiladi. Chunki ftor boryuqori elektronegativlik, u qo'shni atomdan osongina elektron olishi mumkin. Bu holda ftor inert gazga (sakkiz valent elektronga ega) izoelektronik bo'lib, uning barcha tashqi orbitallari to'ldirilgan. Bu holatda ftor ancha barqaror.
Galogenlarni ishlab chiqarish va ulardan foydalanish
Tabiatda galogenlar anion holatida bo`ladi, shuning uchun erkin galogenlar elektroliz yoki oksidlovchi moddalar yordamida oksidlanish yo`li bilan olinadi. Masalan, xlor tuz eritmasining gidrolizi natijasida hosil bo'ladi. Galogenlar va ularning birikmalaridan foydalanish juda xilma-xildir.
- Ftor. Ftor yuqori reaktiv bo'lsa-da, u ko'plab sanoat ilovalarida qo'llaniladi. Masalan, u politetrafloroetilen (Teflon) va boshqa ba'zi ftorpolimerlarning asosiy komponentidir. Xloroflorokarbonlar - bu avval aerozollarda sovutgich va propellant sifatida ishlatilgan organik kimyoviy moddalar. Atrof-muhitga mumkin bo'lgan ta'siri tufayli ulardan foydalanish to'xtatildi. Ular gidroxlorflorokarbonlar bilan almashtirildi. Ftorid tish pastasi (SnF2) va ichimlik suviga (NaF) tishlarning parchalanishini oldini olish uchun qo'shiladi. Bu halogen yadro energetikasida (UF6), ftorxinolon, alyuminiy (Na) antibiotikini ishlab chiqarish uchun ishlatiladigan ba'zi turdagi keramika (LiF) tayyorlash uchun ishlatiladigan loydan topilgan. 3 AlF6), yuqori kuchlanishli izolyatsiya uchun (SF6).
- Xlor ham turli xil foydalanishni topdi. U ichimlik suvi va basseynlarni dezinfeksiya qilish uchun ishlatiladi. Natriy gipoxlorit (NaClO)oqartirgichlarning asosiy komponenti hisoblanadi. Xlorid kislota sanoat va laboratoriyalarda keng qo'llaniladi. Xlor simlar, quvurlar va elektronikani izolyatsiya qilish uchun ishlatiladigan polivinilxlorid (PVX) va boshqa polimerlarda mavjud. Bundan tashqari, xlor farmatsevtika sanoatida foydali ekanligini isbotladi. Xlor o'z ichiga olgan dorilar infektsiyalar, allergiya va diabetni davolash uchun ishlatiladi. Gidroxloridning neytral shakli ko'plab dorilarning tarkibiy qismidir. Xlor shifoxona jihozlarini sterilizatsiya qilish va dezinfeksiya qilish uchun ham ishlatiladi. Qishloq xo'jaligida xlor ko'plab tijorat pestitsidlarining tarkibiy qismidir: DDT (dikxlorodifeniltrikloroetan) qishloq xo'jaligi insektitsidi sifatida ishlatilgan, ammo undan foydalanish to'xtatilgan.
- Brom yonmaydiganligi sababli yonishni bostirish uchun ishlatiladi. Shuningdek, u ekinlarni saqlash va bakteriyalarni bostirish uchun ishlatiladigan pestitsid bo'lgan metil bromidda ham mavjud. Biroq, ozon qatlamiga ta'siri tufayli metil bromidni haddan tashqari ko'p ishlatish to'xtatildi. Brom benzin, fotoplyonka, oʻt oʻchirgichlar, pnevmoniya va Altsgeymer kasalligini davolash uchun dori vositalari ishlab chiqarishda ishlatiladi.
- Yod qalqonsimon bezning to'g'ri ishlashida muhim rol o'ynaydi. Agar tanada etarli miqdorda yod bo'lmasa, qalqonsimon bez kattalashadi. Buqoqning oldini olish uchun bu halogen stol tuziga qo'shiladi. Yod antiseptik sifatida ham ishlatiladi. Yod uchun ishlatiladigan eritmalar mavjudochiq yaralarni tozalash, shuningdek dezinfektsiyalovchi spreylarda. Bundan tashqari, kumush yodid fotografiyada muhim ahamiyatga ega.
- Astatin radioaktiv va noyob tuproq galogenidir, shuning uchun u hali hech qanday joyda ishlatilmaydi. Biroq, bu element qalqonsimon bez gormonlarini tartibga solishda yod yordam berishi mumkin, deb ishoniladi.
