Proprietà fisiche degli alogeni. Significato, struttura, uso di alogeni

"Sale di nascita" - quindi il nome è tradottoelementi le cui proprietà saranno discusse nel nostro articolo. Mentre nel gruppo VII A del sistema periodico degli elementi chimici, essi rappresentano i non metalli più attivi. Strutture proprietà atomi determinano le proprietà fisiche degli alogeni e la loro capacità di reagire con il metallo, idrogeno e altri elementi non metallici. Consideriamoli in modo più dettagliato.

In che modo la posizione nel sistema periodico influisce sulla struttura dell'atomo

Una caratteristica distintiva degli alogeni è la loro spiccata elettronegatività: la capacità di estrarre singole particelle caricate negativamente dagli atomi di elementi meno attivi.

In questo caso, i gusci elettronici di fluoro, cloro, bromo e iodio sono riempiti di elettroni in un ottetto e diventano anioni stabili: F^-, CI^- e così via.Gli atomi di metallo interagiscono con gli elementi del gruppo VII A per rinunciare alle loro particelle, trasformandosi in cationi carichi positivamente, e nelle molecole dei sali formati, ad esempio cloruro di sodio, fluoruro di magnesio o ioduro di calcio, c'è un forte legame ionico. Una sostanza semplice - alogena - è una molecola biatomica, per esempio, CI₂ o F₂, che contiene un legame covalente non polare tra gli atomi.

Modifica delle proprietà delle sostanze in VII Un gruppo di elementi chimici

Con un aumento della carica nucleare e l'inflazione dell'atomo inrappresentano l'aggiunta di nuovi strati di energia, l'elettronegatività per le riduzioni di alogeni. Infatti, il fluoro è il non metallo più attivo e ha sempre una carica negativa dello ione, cioè interagisce con gli atomi di altri elementi per prendere i loro elettroni. Il cloro nelle reazioni con le sostanze è anche elettronegativo, ad eccezione degli ossidi, dove il suo atomo ha uno stato di ossidazione positivo. Anche le proprietà fisiche degli alogeni e il loro stato aggregato cambiano con l'aumentare della carica nucleare. Soffermiamoci su questo problema in modo più dettagliato.

Dal gas al cristallo

Sono composti semplici di fluoro e clorogas altamente tossici. In piccole concentrazioni, causano irritazione delle mucose degli occhi e del tratto respiratorio superiore. L'inalazione prolungata di vapori di alogeni porta alla paralisi dei muscoli respiratori e al soffocamento con esito fatale. Questo è il motivo per cui l'esercito tedesco ha usato il cloro nella prima guerra mondiale come arma chimica.

Con un aumento della carica del nucleo atomico, l'aggregatolo stato delle sostanze cambia, e il bromo rappresenta già un liquido pesante di colore bruno-rossastro con un forte odore. Può causare ustioni sulla pelle ed è particolarmente pericoloso se entra negli occhi.

Continuiamo la caratterizzazione degli alogeni e soffermiamoci su iodio e astato. Lo iodio è presentato sotto forma di cristalli grigio-violetto, con una densità di 4,94 g / cm³. La sostanza ha un basso punto di fusione di 113,5 ° e, quando riscaldata, si trasforma immediatamente in gas, bypassando la fase liquida. Questo fenomeno in chimica era chiamato sublimazione.

Astat è un elemento radioattivo, secondoaspetto simile allo iodio e proprio come tale, capace di sublimazione. In laboratorio, si ottiene irradiando gli atomi di bismuto con i nuclei dell'atomo di elio. Astat è l'elemento più raro in natura.

Proprietà speciali del fluoro

Dopo aver considerato le proprietà fisiche degli alogeni,soffermiamoci sulla loro capacità di reagire con altre sostanze. Interessante a questo riguardo è il fluoro. Questo è il primo elemento che si è dimostrato in grado di formare composti con gas inerti, in particolare con lo xeno. Sono state ottenute diverse sostanze: fluoruri di xenon con diversi gradi di ossidazione dell'elemento inerte: XeF₂, XeF₄, XeF₆. Da questo momento iniziò lo sviluppo attivo della chimica dei gas nobili.

Un altro alogeno, la formula di cui CI_2, - il cloro - è il secondo elemento più attivodopo il fluoro. Interagisce con l'ossigeno e forma diversi ossidi in cui ha tali stati di ossidazione: +3, +5, +7. Come tutti i non metalli, il cloro reagisce con i metalli, formando sali - cloruri. I composti del cloro sono abbastanza comuni in natura e fanno parte di molte rocce e minerali.

Prevalenza dei non metalli

Gli alogeni si trovano in natura abbastanza spesso. Durante i periodi di attività vulcanica, un gran numero di composti gassosi di cloro, fluoro e iodio entrano nell'atmosfera terrestre. Inoltre, come detto in precedenza, i cloruri sono rappresentati come composti formanti il ​​minerale: sylvinite (doppio sale di KCI × NaCI), carnallite e sale comune. Notiamo anche che il cloro è circa lo 0,05% della massa della crosta terrestre. Tutti gli elementi di questa serie, ad eccezione dell'astatina, non sono solo inclusi nella natura inanimata, ma sono anche componenti obbligatori di cellule vegetali, animali e umani.

Quali elementi fanno parte degli organelli cellulari

La biochimica è una scienza che determina il ruolosostanze chimiche nei processi metabolici che si svolgono in una cellula vivente. Conferma l'importante significato biologico degli alogeni. Come si è scoperto, il cloro è più diffuso nei procarioti e negli eucarioti. È un macroelemento essenziale nel citoplasma e nel liquido intercellulare. Pertanto, gli ioni cloro sono parte del plasma sanguigno, partecipano al trasporto di sostanze attraverso la membrana cellulare, sono anche coinvolti nei processi di passaggio degli impulsi lungo la fibra nervosa. Il fluoruro atomico è un componente dello smalto dei denti, garantendo la sua durezza e resistenza alla carie. Considerando le proprietà fisiche degli alogeni, scopriremo il loro significato nel metabolismo cellulare.

Il ruolo degli elementi VIIA nel metabolismo

Il bromo e lo iodio sono inclusi nei complessi biologicamentecomposti attivi: enzimi e ormoni. Ad esempio, la triiodotironina e la tiroxina, prodotte dai tessuti tiroidei e contenenti ioni di iodio, regolano i più importanti processi metabolici nel corpo umano. La loro insufficiente secrezione può causare patologie endocrine così gravi come il gozzo endemico o la malattia di Graves. Le principali fonti di assunzione di bromo e iodio sono il sale alimentare (cloruro di sodio), le alghe, come la laminaria (contiene iodio e bromo), i frutti di mare.

Preparazione di alogeni

Un classico esempio, conosciuto dalla scuolacorso di chimica, è l'esperienza di laboratorio della liberazione del cloro libero dall'acido cloridrico mediante l'azione del biossido di manganese su di esso al riscaldamento. La reazione è necessariamente eseguita in una cappa chimica a causa dell'elevata tossicità del gas cloro. Se il permanganato di potassio viene utilizzato come ossidante, il processo può essere eseguito senza riscaldare i reagenti. Fluoro, cloro, bromo e iodio sono ampiamente utilizzati nella chimica della sintesi organica, in farmacologia e medicina, quindi la produzione di alogeni viene effettuata su scala industriale mediante elettrolisi. Per isolare le molecole di CI₂ vengono utilizzati elettrolizzatori con una soluzione concentrata di cloruro di sodio.

Il cloro viene recuperato dall'anodo, viene raccolto equindi liquefatto sotto pressione a 6 atmosfere ea temperatura ambiente. I cilindri in acciaio sono utilizzati per il trasporto del prodotto ottenuto. Anche il fluoro, il bromo e lo iodio vengono prodotti mediante elettrolisi. Ma non usano soluzioni, ma il fuso dei loro sali.

Dove e come fanno i non metalli

Sia sostanze semplici che composti di cloro,fluoro, bromo e iodio sono di grande importanza nella vita umana. Ad esempio, l'uso di alogeni in medicina è dovuto alle proprietà battericide di una soluzione alcolica di iodio e candeggina. Quest'ultima sostanza può essere utilizzata per l'esecuzione di misure di quarantena, quando si pulisce l'acqua e si degassa l'area contaminata. Le elevate proprietà ossidanti del cloro consentono di utilizzarlo come agente sbiancante per tessuti e carta.

Una sostanza semplice viene anche utilizzata in ambito industrialeproduzione di acido cloridrico. Il fluoro è un componente indispensabile nella sintesi dei fluoroplasti, a causa della sua elevata attività chimica, ossida il combustibile per razzi. Il bromo è una parte di molti farmaci usati in neurologia per arrestare le convulsioni, con esaurimento nervoso e insonnia. Tutti gli esempi sopra riportati sono una chiara dimostrazione dell'importanza che l'uso di alogeni nell'industria e nella vita quotidiana ha per l'uomo.

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