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ハロゲン:物理的性質、化学的性質。 ハロゲンの化合物の使用とその

希ガスの左側に周期律表のハロゲン。 これら5つの有毒金属元素は、周期律表のグループ7に含まれます。 これらは、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、アスタチンが含まれます。 アスタチン放射性のみ短命の同位体を持っていますが、それはヨウ素として動作し、多くの場合、ハロゲンに考えられています。 ハロゲン元素は、7価電子であるとして、それは完全なオクテットを形成するために一つだけの余分な電子を必要とします。 この特性は、非金属の他のグループよりもそれらをよりアクティブになります。

一般的特性

フォーム安定存在ハロゲン遊離細胞-ハロゲンは、二原子分子(X Xはハロゲンである2型)を形成します。 二原子分子の接触は、非極性であり、単一の共有。 ハロゲンの化学的性質は、それらを簡単にほとんどの要素を持つ化合物を形成することができますので、彼らは自然の中で結合していない形で発見されることはありません。 フルオロ - 最も活性ハロゲンアスタチン - レス。

すべてのハロゲングループIは、同様の特性と塩を形成します。 これらの化合物において、ハロゲンは-1の電荷( - 、Br-例えば、CL)とハロゲン化物アニオンとして存在します -idを終了すると、ハロゲン化物アニオンの存在を示します。 例えばのCl - 「塩化物」と呼ばれます。

酸化金属 - また、ハロゲンの化学的性質は、それらを酸化剤として作用することを可能にします。 ハロゲンを含むほとんどの化学反応 - 水溶液中の酸化還元。 ハロゲンは炭素又は窒素と単結合を形成 する有機化合物、 酸化(CO)の度合いが-1に等しいです。 特定のハロゲン - の有機化合物中のハロゲン原子共有結合した水素原子によって置換されている場合、ハロプレフィックスは一般的な意味、またはプレフィックスフルオロ、クロロ、ブロモ、ヨードで使用することができます。 ハロゲン元素は、極性共有単結合と二原子分子を形成する十字結合を有していてもよいです。

塩素(Cl 2)により、次いで(1940 YGで最後見つかった時、)ヨウ素(I 2)、臭素(Br 2)、フッ素(F 2)及びアスタチンを開いた時に最初ハロゲン、1774年オープンしました。 名前「ハロゲン」はギリシャ語のルートhal-(«塩»)および-gen(«フォーム」)に由来しています。 一緒に、これらの言葉は、ハロゲン塩を形成するための金属と反応しているという事実を強調し、「塩形成」を意味します。 岩塩 - 岩塩、塩化ナトリウム(NaCl)からなる天然鉱物の名前。 最後に、家庭で使用されるハロゲンは - 歯磨き粉、クロロ消毒用飲料水、ヨウ素でフッ化物が含まれており、甲状腺ホルモンの開発を推進しています。

化学元素

フルオロ - 原子番号9を持つ要素は、フッ素元素が第1886グラムで発見されたFで示されるフッ酸からそれを単離することによって。 自由状態では、フッ素原子分子(F 2)の形で存在し、地殻に、最も一般的なハロゲンです。 フルオロ - 周期表の最も電気要素。 室温、淡黄色の気体で。 フッ素は、比較的小さな原子半径を有しています。 そのCO - -1の酸化状態がゼロである元素の二原子状態を除きます。 フルオロ極めて化学的に活性とヘリウム(He)、ネオン(Ne)とアルゴン(Ar)を除くすべての要素と直接相互作用します。 H 2 O溶液、フッ酸(HF)は弱酸です。 高度に電気陰性のフッ素が、その電気陰性度は、酸性度を決定していません。 HF起因フッ化物イオンが塩基性であるという事実(pHが> 7)に弱い酸です。 さらに、フッ素は非常に強力な酸化剤を生成します。 例えば、フッ素系不活性ガスのキセノンと反応して強い酸化剤二フッ化キセノン(のXeF 2)を形成することができます フッ化物の多くのアプリケーションでは。

塩素 - 原子番号17および化学記号Clで素子。 Gによって1774年に発見された。塩酸と区別する。 その元素状態では、二原子分子のCl 2を形成います。 塩素は、室温でSB -1、1、3、5、7、いくつかそれは淡緑色ガスで有します。 2個の塩素原子との間に形成される結合は、弱いため、Cl 2の分子は、接続に入力する非常に高い能力を有します。 塩素は塩化物と呼ばれて塩を形成し、金属と反応します。 塩化物イオンは海水中に含まれる最も豊富なイオンです。 35 Clおよび37 Clで塩素はまた、2つの同位体を有しています。 塩化ナトリウムは、すべての塩化物の最も一般的な接続です。

臭素 - 原子番号35および記号Brを有する化学素子。 なお、第1の基本臭素の形で1826年に発見された二原子分子、のBr 2です 室温では、それは赤茶色の液体です。 そのCO - ヨウ素より活性-1、+ 1、3、4および5ブロモが、塩素未満の活性です。 また、ブロモ同位体は、二つの79 Brおよび81 Brのを有します。 臭素で発生する 塩の形態 海水中に溶解し、臭化。 近年では、世界でもブロマイドの生産は大幅に、その可用性、および長寿命の増加しています。 他のハロゲンの臭素と酸化剤と同じように、それは非常に毒性が強いです。

ヨウ素 - 原子番号53及びヨウ素酸化が有するシンボルIと化学元素:-1、+1、+5及び+7。 二原子分子、I 2の形です 室温で固体物質が紫です。 藻類や硫酸の助けを借りて、まず1811年に発見された127 I. -ヨウ素は1つの安定同位体を持っています。 現在、ヨウ素イオンは海水中で単離することができます。 別ヨウ化物を使用する場合、ヨウ素は、水に非常に可溶性ではないという事実にもかかわらず、その溶解度を増加させることができます。 ヨウ素は甲状腺ホルモンの生産に従事し、体内で重要な役割を果たしています。

アスタチン - で原子番号85及びシンボルと放射性元素。 その可能な酸化状態-1、1、3、5、7二原子分子ではないだけハロゲン。 通常の条件下では、金属製の硬質材料黒いです。 アスタチンは非常にまれな要素なので、少しは彼について知られています。 さらに、アスタチンはもはや少数の時間よりも、非常に短い半減期を持っていません。 合成の結果として、1940年に受け取りました。 これは、ヨウ素と類似しているアスタチンと考えられています。 特性化 金属特性。

以下の表は、ハロゲン原子の構造、電子の外側層の構造を示しています。

ハロゲン

電子のコンフィギュレーション

弗素

1秒2 2S 2 2P 5

塩素

2 3S 3P 5

臭素

3D 10 4S 2 4P 5

沃素

4D 2 10 5S 5P 5

アスタチン

図4f 14 5dは10 6S 2 6P 5

このような構造は、ハロゲンに類似の物理的および化学的特性、電子の外層を引き起こします。 しかし、これらの要素と観察された差異を比較するとき。

周期的な性質のハロゲン基

ハロゲン単体の物理的特性は、要素の順序数の増加に伴って変化しました。 より良い吸収とより明確にするために、私たちはあなたにいくつかのテーブルを提供します。

グループ内の溶融沸点は(F <のCl

表1.ハロゲン。 物性:融点と沸点

ハロゲン

融点T(C)

沸点T(C)

弗素

-220

-188

塩素

-101

-35

臭素

-7.2

58.8

沃素

114

184

アスタチン

302

337

  • 原子半径が大きくなります。

カーネルのサイズが大きく(F <のCl

表2:ハロゲン。 物性:原子半径

ハロゲン

共有結合半径(PM)

イオン(X - )の範囲(午後)

弗素

71

133

塩素

99

181

臭素

114

196

沃素

133

220

アスタチン

150

  • イオン化エネルギーは減少します。

外部の価電子が原子核の近くに位置していない場合は、それらの除去のためにそれから多くのエネルギーを必要としません。 より多くのエネルギーレベルがあるのでこのように、外側の電子の放出に必要なエネルギーは、要素の群の下部にはそれほど高くありません。 また、高エネルギーイオン化要素は非金属質を表示させます。 イオン化エネルギーが低下するため、金属特性は、ヨウ素およびアスタチンを示す表示(ATは、

表3のハロゲン。 物性:イオン化エネルギー

ハロゲン

イオン化エネルギー(kJの/モル)

弗素

1681

塩素

1251

臭素

1140

沃素

1008

アスタチン

890±40

  • 電気陰性度が低下します。

徐々に低いレベルでエネルギーレベルの増加に伴って原子増加に価電子の数。 電子が徐々に遠くコアからです。 互いに引き合うようしたがって、核及び電子がありません。 そこスクリーニングの増加。 したがって、電気陰性度が期間の増加に伴って減少する(AT

表4.ハロゲン。 物性:電気陰性

ハロゲン

電気陰性度

弗素

4.0

塩素

3.0

臭素

2.8

沃素

2.5

アスタチン

2.2

  • 電子親和性が低下します。

時間と共に原子のサイズが大きくなるため、電子親和力は、一般に(B

表5.アフィニティーハロゲン電子

ハロゲン

電子親和力(KJ /モル)

弗素

-328.0

塩素

-349.0

臭素

-324.6

沃素

-295.2

アスタチン

-270.1

  • 反応性要素は減少します。

ハロゲンの反応性(

無機化学。 水素+ハロゲン

ハロゲンは、二元化合物を形成するために、他の、より少ない電気陰性元素と反応させた場合のハロゲン化物が形成されました。 水素はハロゲン化物HXタイプを形成するために、ハロゲンと反応して:

  • フッ化水素HF;
  • 塩化物のHCl;
  • 臭化水素のHBr;
  • ヨウ化水素HI。

ハロゲン化水素は容易にハロゲン化水素(フッ化水素酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸)を形成する水に溶解します。 これらの酸の性質は以下の通りです。

以下の反応によって形成された酸:HX(水溶液)+ H 2 O(L)→X - (水溶液)+ H 3 O +(水溶液)。

すべてのハロゲン化水素はHFを除いて、強い酸を形成します。

酸度増加ハロゲン化水素酸:HF <塩酸

フッ化水素酸は、ガラスおよび特定の無機フッ化物長い時間をエッチングすることができます。

フッ素自体は高い電気陰性度を持っているので、HFが最も弱いハロゲン化水素酸であることを非論理的に見えるかもしれません。 それでもH-F結合は非常に弱い酸で得られた、非常に強力です。 強い関係が短い結合長と大解離エネルギーによって定義されます。 すべてのハロゲン化水素HFは、最短の接続長と最大の結合解離エネルギーを持っています。

ハロゲンオキソ酸

ハロゲンオキソ酸は、水素原子、酸素およびハロゲンを有する酸です。 彼らの酸味は、構造を分析することによって決定することができます。 ハロゲンオキソ酸は、以下の通りであります:

  • 次亜塩素酸、のHOCl。
  • 亜塩素酸のHClO 2。
  • 塩素酸のHClO 3。
  • 過塩素酸のHClO 4。
  • 次亜臭素酸、HOBr。
  • 臭素酸、HBrO 3。
  • 過臭素酸HBrO 4。
  • 次亜ヨウ素酸HOI。
  • ヨウ素酸HIO 3。
  • Metayodnaya酸HIO4、H5IO6。

酸素原子に結合し、これらのプロトン酸、そう結合の比較のそれぞれにプロトンが役に立たない長さ。 支配的な役割は、電気陰性で、ここで演奏されます。 酸度は、中心原子に結合した酸素原子の数と共に増加します。

外観と物質の状態

ハロゲンの基本的な物理的特性は、簡単に以下の表に表すことができます。

(室温)の物質状態

ハロゲン

外観

ファーム

沃素

パープル

アスタチン

液体

臭素

赤褐色

気体の

弗素

淡い黄褐色

塩素

淡緑色

説明外観

色が励起された電子を引き起こす分子による可視光のハロゲン吸収の結果です。 フッ素は、紫色光を吸収し、その結果、淡黄色に見えます。 ヨウ素は、対照的に、黄色の光を吸収し、それが紫(黄色と紫 - 補色)に見えます。 ハロゲン色は増加期間と暗くなります。

密閉容器液体臭素および固体ヨウ素の着色ガスとして観察することができ、その蒸気と平衡状態にあります。

カラーアスタチンは不明が、観察されたパターンに従って暗くヨウ素(t・E・ブラック)でなければならないと考えられています。

さて、あなたが求めていた場合:「ハロゲンの物理的特性を説明して、」あなたは言うでしょう。

化合物中のハロゲンの酸化度

酸化の程度は、多くの場合、代わりに使用される「ハロゲンの原子価。」 典型的には、-1に等しい酸化状態。 ハロゲンは別の酸素またはハロゲンにリンクされている場合しかし、それは他の州がかかる場合があります:酸素-2 SBが優先されます。 互いに結合した2個の異なるハロゲン原子の場合には、より電気陰性原子が優勢とCOをとる-1。

例えば、塩化ヨウ素で(ICLが)COクロロ-1、+1及びヨウ素です。 塩素は、したがってCOは-1に等しく、ヨウ素よりも電気陰性です。

臭素酸(HBrO 4)酸素は、COを有する-8(-2×4 = -8原子)。 水素は、全酸化数+1を持っています。 これら2つの値の加算は、COを与える-7。 最終化合物のSBがゼロでなければなりませんので、COは7個の臭素です。

この規則の第三の例外は、そのCOがゼロに等しい元素状ハロゲン(X 2)の酸化の程度です。

ハロゲン

COの化合物中の

弗素

-1

塩素

-1、1、3、5、7

臭素

-1、1、3、4、5

沃素

-1、1、5、7

アスタチン

-1、1、3、5、7

なぜ、フッ素とは常に-1?

電気陰性度は、時間とともに増加します。 したがって、フッ素は、周期表中のその位置によって証明されるように、すべての要素の最も高い電気陰性度を有しています。 その電子配置1S 2 2S 2 2P 5。 フッ化物は、他の電子を取得した場合、極端なp軌道は完全に充填され、完全なオクテットを形成しています。 フッ素が高い電気陰性度を持っているので、それが簡単に、隣接原子から電子を選択することができます。 この場合のフッ化充填そのすべての外部軌道(8価電子を有する)不活性ガス等電子。 この状態では、フッ素がはるかに安定です。

ハロゲンの調製および使用

自然の中で、ハロゲンがアニオンであるので、遊離ハロゲンは、電気分解によって又は酸化剤による酸化により製造されます。 例えば、塩素を塩化ナトリウム溶液の加水分解により生成されます。 ハロゲンとその多様な化合物の使用。

  • フッ化物。 フッ素は非常に反応性であるという事実にもかかわらず、それは多くの産業で使用されています。 例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)および他のフルオロポリマーの重要な要素です。 クロロフルオロカーボンは、有機ている 化学物質 以前にエアロゾル中の冷媒と噴射剤として使用されています。 彼らのアプリケーションは、環境への影響の可能性に起因して停止しました。 彼らはハイドロに置き換えられました。 フッ素は虫歯を防ぐために、練り歯磨き(のSnF 2)および飲料水(のNaF)に添加します。 ハロゲンは、フルオロキノロン抗生物質を得るために、原子力発電に使用されるセラミックスの特定の種類(LIF)を生成するために使用される粘土(UF 6)に含まれ、アルミナ高電圧機器の絶縁のためし(Na 3のAlF 6)(SF 6)。
  • 塩素はまた、種々の用途を見出します。 これは、飲料水や水泳プールの消毒のために使用されています。 次亜塩素酸ナトリウム (NaClOを)は、漂白剤の主成分です。 塩酸は、広く産業界との研究室で使用されています。 ポリ塩化ビニル(PVC)及び絶縁ワイヤ、チューブおよびエレクトロニクスのために使用される他のポリマー中に存在する塩素。 また、塩素は、製薬業界で有用でした。 塩素を含む薬剤は、感染症、アレルギーや糖尿病を治療するために使用されています。 中性塩酸塩のフォーム - 多くの薬物のコンポーネント。 塩素はまた、病院の設備や消毒を殺菌するために使用されます。 農業では、塩素は農業用殺虫剤として使用された多くの市販の殺虫剤DDT(dihlorodifeniltrihloretan)の成分であるが、その使用は中止しました。

  • 臭素は 、その難燃性の、燃焼を阻害するために使用されます。 それはまた、臭化メチル、細菌の作物の貯蔵および抑制のために使用される殺虫剤を含有します。 しかしながら、臭化メチルの過度の使用は、オゾン層への影響で中止されています。 臭素は、ガソリン、写真フィルム、消火器、肺炎の治療およびアルツハイマー病のための医薬品の製造に使用されます。
  • ヨウ素は甲状腺の適切な機能に重要な役割を果たしています。 体が十分なヨウ素を取得していない場合は、甲状腺が増加しています。 甲状腺腫の予防のための活性ハロゲンは、テーブル塩に添加しました。 ヨウ素はまた、防腐剤として使用されています。 ヨウ素は、開放創の精製のためにも消毒スプレーで使用される溶液に含まれています。 さらに、ヨウ化銀は、画像上で重要です。
  • アスタチン -放射性および希土類ハロゲンは、それほど多くの使用されていません。 この要素は、甲状腺ホルモンの調節にヨウ素を助けることができると考えられています。

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