Галогендер

Галогендер VIIA топшада орналасқан, олар: фтор F, хлор Сl, бром Вr, йод I, астат At. Астат - радиобелсенді элемент.

Жалпы мәліметтер

Олардың валенттілік электрондарының жалпы формуласы ns² nр⁵ (n=2-6). Бұл элементтердің топтық атауы «тұз түзуші» деген түсінікке сәйкес келеді.

Галогендердің соңғы электрондары р-деңгейшесіне түседі, сондықтан олар р элементтеріне жатады. Топ бойынша жоғарыдан төмен қарай олардың атом радиустары артады, қайнау температурасы мен тығыздықтары да осы бағытта өседі. Олардың агрегаттық күйлері газдан (F₂, С1₂) сұйықтыққа (Вr₂), ары қарай қатты (І₂) күйге өзгереді, түстері де біртіндеп қоюлана түседі.

Галогендер типтік бейметалдар, себебі олардың сыртқы валенттілік қабаттарының толысуына бір ғана электрон жетіспейді, оны қосқанда тотықтырғыштық қасиет көрсетіп, өзінен кейін тұрған бекзат газдардың электрондық кұрылысын алады.

Галогендердің тотықтырғыштық қасиеттері топ бойынша жоғарыдан төмен қарай кемиді, себебі атом радиустары артқандықтан ядроның электрон тарту күші азаяды.

Фтор қосылыстарында тек бір валенттілік қана көрсетеді, тотығу дәрежесі үнемі -1,0-ге тең, себебі ол электртерістіктілігі ең жоғары элемент; оның екінші энергетикалық деңгейінде екі ғана деңгейшесі бар, электрондардың дараланып көшетін орны болмағандықтан топ нөміріне сәйкес валенттілік көрсете алмайды. Қалғандары топ нөміріне жеткенше тақ мәнді валенттіліктерді (I, III, V, VII) көрсетеді, тотығу дәрежелері: -1, 0, +1, +3, +5, +7.

Хлор

Табиғатта таралуы

Хлор табиғатта активті элемент болғандықтан тек қосылыстар күйінде кездеседі. Негізінен сілтілік және сілтілік-жер (II) металдарының хлоридтері күйінде; олар карналлит KC1*MgCl₂*6Н₂О, сильвинит NaCl*KCl, бишофит MgCl₂*6Н₂О, галит тас тұзы NaCl, т.б.

Атом құрылысы

Хлор III периодтың, VII топтың негізгі топшасының элементі, ^35,4₁₇С1 ядросындағы протон сандары 17, яғни ядро заряды +17, электрондар саны 17, нейтрондар саны 18. Хлор атомының электрондық формуласы: ls²2s²2p⁶3s²3p⁵, валенттілік электрондары 3s²3p⁵3d⁰.

Алынуы

Өндірісте хлорды ас тұзының балқымасын электролиздеу арқылы алатындығын айтқанбыз. Осы әдіспен жұмыс істейтін зауыт Павлодарда орналасқан.

Зертханада концентірлі тұз қышкылына марганец диоксидін (МnО2) қосып, тотықтыру арқылы алады.

Молекула құрылысы

Хлор молекуласы да басқа галогендердікі сияқты екі атомды. С1₂ молекуласы хлордың 3р-деңгейшесінде орналасқан дара электрон бұлттарының қабысуынан болады, арасына бір байланыс түзіледі.

Физикалық қасиеттері

Хлор - сарғыш-жасыл түсті тұншықтырғыш улы газ. Онымен тек тартпа шкафтың ішінде жұмыс жасау керек. Хлор ауадан 2,5 еседей ауыр. (Daya = М(С1₂)/М(ауа) = 71/29 = 2,45), сондықтан оны ауаны ығыстыру арқылы жинайды, ыдыстың аузын жоғары қаратып ұстауға да болады. Суды ығыстыру арқылы жинауға болмайды, себебі хлор сумен химиялық әрекеттесіп, хлор «суын» түзеді.

Химиялық қасиеттері

Хлор бос күйінде едәуір белсенді зат, алайда оның белсенділігі фторға қарағанда төмен. Хлор оттегі, азот және бекзат газдардан басқа жай заттардың барлығымен дерлік әрекеттеседі, ол үшін жылу немесе жарықтандыру қажет.

Н₂ + С1₂ = 2HC1

Бұл реакцияны былай жүргізуге болады: екі сынауықтың біріне Н2, ал екіншісіне С12 толтырып аламыз да, хлоры бар сынауықтың үстіне сутегімен толтырылған сынауықты төңкеріп, олардың ауыздарын түйістіріп алып, араластырып, спирт шамының жалынына ұстағанда реакция жүреді де HC1 газы пайда болады.

Енді осы сынауықтарды су құйылған ыдысқа төңкерсек, сынауықтардың бойымен судың көтеріле бастағанын байқаймыз, себебі HC1 газы суда еріп, тұз қышқылын береді. Оны метилоранж тамызу арқылы анықтауға болады (қызарады).

Молекула құрылысы

Байланысқа сутектің s-деңгейшесіндегі электрон мен хлордың 3р-деңгейшесінде орналасқан дара электрон қатысады, нәтижесінде бір о -байланыс түзіледі, электрондық бұлттар тығыздығы хлорға ығыса орналасуынан байланыс - полюсті коваленті болады.

Фтор

Табиғатта таралуы

Табиғатта фтор тұздар күйінде кездеседі. СаF₂ - флюорит, балқытқыш шпат, 3NaF • AlF₃ - криолит, ЗСа₃(РO₄)₂-СаF₂ - фторапатит. Адамдар мен жануарлардың сүйектерінің және тіс кіреукесінің құрамында да фтор бар.

Атом құрылысы

Фтор периодтық жүйенің II периодында VII топтың негізгі топшасында (VIIA) орналасқан. 919F, ядросында 9 протон, 10 нейтрон бар, ядроны екі электрондық қабатта 9 электрон айналады. Фтор атомының электрондық формуласы ls²2s²2p⁵, валенттілік электрондары 2s²2p⁵, олардың электронды -графикалық формуласы: Фтор атомының 2р-деңгейшесінде бір дара электроны болғандықтан ол қосылыстарында I валенттілік көрсетеді, ал тотығу дәрежелері — 1,0. Ол ең күшті тотықтырғыш, себебі оның электртерістілігінің мәні ең жоғары (4), сондықтан ол тек бір электронды өзіне оңай қосады:

Ғ⁰ + е --> Ғ^-

Молекула құрылысы

Фтор молекуласы екі атомнан тұрады Ғ2, атомдар арасында полюссіз ковалентті о-байланысы болады, оның түзілу табиғаты хлор молекуласындағыдай.

Фтордың алынуы

Фтордың грекше аты «фторос» - бүлдіру деген мағынаны білдіреді, ол өте агрессивті газ. Фторды бос күйінде алуға тырысқан көптеген ғалымдар оның осы қасиетінен зардап шекті. Фторды 1886 ж. Г. Муассон ашты, алғаш рет оны бос күйінде алды. Фтор бос күйінде белінуі үшін мына үдеріс жүру керек:

Ғ^- - е -->Ғ⁰

ал осыны жүзеге асыру тек электр тоғының әсерімен (электролиз) ғана жүреді.

Физикалық қасиеттері

F₂ - жасылтым-сары түсті, өткір иісті, өте улы газ, -181,1°С-да сұйық, ал - 219,5°С-да қатты күйге көшеді.

Химиялық қасиеттері. Фтор бос күйінде өте белсенді бейметалл, инертті газдардың ішінде гелий, неон, аргоннан басқа заттардың барлығымен әрекеттеседі. Электртерістілігі жоғары элементтердің бірі оттек (3,5) фтормен қосылысында оң тотығу дәрежесін көрсетеді. 0⁺²F₂ (оттектің фториді).

Кейбір жай заттармен әрекеттесуінің реакция теңдеулерін келтірейік:

F₂ + Н₂ = 2НF фторлы сутек

Фтор сутегімен тіпті караңғыда да шабытты әрекеттеседі. Металдармен әрекеттесіп фторидтер түзеді.

Ғ₂ + 2Li= 2LiF литий фториді

Ғ₂ + Cu = CuF₂ мыс (II) фториді

Бұл реакциялар осы заттардың (Li, Cu) оттегімен және хлормен жүретін реакцияларына қарағанда шабыттырақ өтеді.

Фторлы сутек

Фторлы сутек (НҒ), бұл суда жақсы еритін зат, судағы ерітіндісі балқытқыш қышқыл деп аталады, өте улы зат, денеге тисе жазылмайтын жара қалдырады. Қышқылдың балқытқыш деп аталуы, оның шыны ыдыс құрамындағы кремний оксидімен әрекеттесуінен шынының бүлінуіне байланысты қойылған, сонда мына реакция жүреді.

4НҒ +Si0₂ = SiF₄+ 2Н₂0

Сондықтан бұл қышкылды шыны ыдыста сақтауға болмайды, ол үшін полиэтиленнен жасалған ыдыстар қолданылады.

Қолданылуы

Фтордың кейбір қосылыстары медицинада, тоңазытқыш заттар (фреон), өсімдік зиянкестеріне қарсы қолданылатын заттар(гербицидтер) синтезінде қолданылады. Балқытқыш қышқыл шыны заттардың бетіне өрнек салу үшін пайдаланылады.

Бром және Йод

Физикалық қасиеттері

Бром - оңай ұшатын қызғылт-қоңыр түсті, ұнамсыз иісті (грекше «сасық» дегенді білдіреді), суда нашар, ал органикалық еріткіштерде тәуір еритін сұйықтық.

Йод - металдық жылтыры бар күлгін түсті қатты зат, суда өте нашар ериді, ал органикалық еріткіштер мен калий иодидінде жақсы ериді. Йодтың тағы бір өзіне тән ерекшелігі оны қыздырғанда ол сұйық күйіне айналмай бірден бу (күлгін түсті) күйіне көшеді, осы құбылысты возгонка деп атайды.

Бром мен йодтың салыстырмалы сипаттамалары

Бром мен йод табиғатта бос күйінде кездеспейді және олардың, жеке табиғи минералдары да болмайды, тек хлор минералдарында (галит, карналлит, сильвинит) көбінесе сілтілік металдардың тұздары күйінде қоспа ретінде бірге жүреді. Кейбір тұзды көлдер балдырларында және мұнай бұрғылағанда атқылап шығатын су құрамында болады.

Атом құрылысы

Периодтық жүйенің IV периодында VIIA топшасында бром орналасса, V периодта VII топшада йод орналасқан.

Бромның 35 электроны төрт электрондық қабаттарда ядроны айналып жүреді, сыртқы қабатында орналасқан валенттік электрондарының формуласы - 4s²4p⁵ болса, йодтың 53 электроны бес электрондық қабаттарға бөлініп орналасады, сыртқы қабатындағы валенттік электрондарынын, формуласы - 5s²5p⁵.

Молекула құрылысы

Басқа галогендер сияқты бром мен йод молекулалары да екі атомды. Олар бір-бірімен соңғы р-деңгейшелеріндегі бір дара электрондарының бұлттарының қабысуы арқылы түзілетін ковалентті полюссіз байланыс.

Алынуы

Бромды А. Ж. Балар (француз химигі) 1826 ж., йодты 1811 ж. Б. Куртуа (француз химигі) ашқан.

Бром мен йодты, хлор сияқты, олардың қышқылдарына немесе тұздарына күшті тотықтырғыштармен әсер ету арқылы алуға болады.

Қолданылуы

Ауыз суында иод тапшы болғандықтан, Қазақстан Республикасының Тамақтандыру институтының директоры академик Т. Шармановтың ұсынысы бойынша қазіргі кезде ас тұзына, ұнға, ашытқыға калий йодидін қосып шығарады. Люголь реактивін баспаны емдеуге қолданады.