Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о химической серии. Для использования в других целях, см Галоген (значения) .
Галогены
ВодородГелий
ЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеон
НатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргон
КалийКальцийСкандийТитанаВанадийХромМарганецУтюгКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптон
РубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийБанкаСурьмаТеллурЙодКсенон
ЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоМеркурий (элемент)ТаллийВестиВисмутПолонийАстатинРадон
ФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклиумКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБориумКалийМейтнерийДармштадтиумРентгенийКопернициумNihoniumФлеровийМосковиумЛиверморийTennessineОганессон
халькогены ←   → благородные газы
Номер группы ИЮПАК17
Имя по элементугруппа фтора
Банальное имягалогены
Номер группы CAS
(США, образец ABA)
VIIA
старый номер IUPAC
(Европа, образец AB)
VIIB
↓  Период
2
Фтор (F)
9 Галоген
3
Хлор (Cl)
17 Галоген
4
Бром (Br)
35 Галоген
5
Йод (I)
53 Галоген
6Астатин (At)
85 галоген
7Tennessine (Ts)
117 Галоген

Легенда

изначальный элемент
элемент от распада
Синтетический
Цвет атомного номера:
черный = твердое тело , зеленый = жидкость , красный = газ
  • v
  • т
  • е

В галогены ( / ч æ л ə dʒ ə п , ч eɪ -, - л oʊ -, - ˌ dʒ ɛ п / [1] [2] [3] ) представляют собой группу , в периодической таблице , состоящие из пяти химически родственные элементы : фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и астат (At). Искусственно созданный элемент 117,теннессин (Ts), также может быть галогеном. В современной номенклатуре ИЮПАК эта группа известна как группа 17 .

Название «галоген» означает «солеобразователь». Когда галогены реагируют с металлами, они образуют широкий спектр солей, включая фторид кальция , хлорид натрия (обычная поваренная соль), бромид серебра и иодид калия .

Группа галогенов - единственная группа периодической таблицы, которая содержит элементы в трех основных состояниях вещества при стандартной температуре и давлении . Все галогены при связывании с водородом образуют кислоты. Большинство галогенов обычно получают из минералов или солей . Средние галогены - хлор, бром и йод - часто используются в качестве дезинфицирующих средств . Броморганические соединения являются наиболее важным классом антипиренов , а элементарные галогены опасны и могут быть смертельно токсичными.

История [ править ]

Фторсодержащий минерал фторошпар был известен еще в 1529 году. Ранние химики поняли, что соединения фтора содержат неоткрытый элемент, но не смогли его выделить. В 1860 году Джордж Гор , английский химик, пропустил электрический ток через фтористоводородную кислоту и, вероятно, произвел фтор, но в то время он не смог доказать свои результаты. В 1886 году, Муассано , химик в Париже, проводил электролиз на дифториде калия , растворенный в безводном фтористом водороде , и успешно изолированный фторе. [4]

Соляная кислота была известна алхимикам и первым химикам. Однако элементарный хлор не производился до 1774 года, когда Карл Вильгельм Шееле нагрел соляную кислоту с диоксидом марганца . Шееле назвал этот элемент «дефлогистированной соляной кислотой», так хлор был известен в течение 33 лет. В 1807 году Хамфри Дэви исследовал хлор и обнаружил, что это реальный элемент. Хлор в сочетании с соляной кислотой, а также серной кислотой в некоторых случаях создавал газообразный хлор, который был ядовитым газом во время Первой мировой войны.. Он вытеснил кислород на загрязненных территориях и заменил обычный насыщенный кислородом воздух токсичным газообразным хлором. При котором газ будет сжигать человеческие ткани снаружи и внутри, особенно в легких, что затрудняет или делает невозможным дыхание в зависимости от уровня загрязнения. [4]

Бром был открыт в 1820-х годах Антуаном Жеромом Баларом . Балард открыл бром, пропустив газообразный хлор через образец рассола . Первоначально он предложил название мюрид для нового элемента, но Французская академия изменила название элемента на бром. [4]

Йод был открыт Бернаром Куртуа , который использовал золу из морских водорослей в процессе производства селитры . Куртуа обычно кипятил золу морских водорослей с водой, чтобы получить хлорид калия . Однако в 1811 году Куртуа добавил серную кислоту в свой процесс и обнаружил, что при его процессе образуются пурпурные пары, которые конденсируются в черные кристаллы. Подозревая, что эти кристаллы были новым элементом, Куртуа отправил образцы другим химикам для исследования. Йод был доказан Жозефом Гей-Люссаком как новый элемент . [4]

В 1931 году Фред Эллисон утверждал, что открыл элемент 85 с помощью магнитооптической машины , и назвал этот элемент алабамином, но ошибся. В 1937 году Раджендралал Де утверждал, что обнаружил элемент 85 в минералах, и назвал этот элемент дакинэ, но он также ошибался. Попытка обнаружения элемента 85 в 1939 году Хория Hulubei и Иветт Кошуа с помощью спектроскопии был также не увенчались успехом, так как была попытка в том же году Вальтер моторист , который обнаружил йод-подобный элемент в результате бета - распада с полонием . Элемент 85, теперь называемый астатином, был успешно произведен в 1940 г.Дейл Р. Корсона , К. Р. Маккензи и Эмилио Сегре Г. , которые бомбардируют висмута с альфа - частицами . [4]

В 2010 году группа под руководством физика-ядерщика Юрия Оганесяна с участием ученых из ОИЯИ , Окриджской национальной лаборатории , Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и университета Вандербильта успешно бомбардировала атомы берклия-249 атомами кальция-48, чтобы получить теннессин-294. По состоянию на 2019 год это самый последний обнаруженный элемент.

Этимология [ править ]

В 1811 году немецкий химик Иоганн Швайггер предложил заменить название «галоген», означающее «производитель соли», от αλς [als] «соль» и γενειν [генеин] «порождать», - вместо названия «хлор», которое раньше было предложенный английским химиком Хэмфри Дэви . [5] Имя Дэви для элемента преобладало. [6] Однако в 1826 году шведский химик барон Йенс Якоб Берцелиус предложил термин «галоген» для элементов фтора, хлора и йода, которые производят вещество, напоминающее морскую соль, когда они образуют соединение с щелочным металлом. [7] [8]

Имена элементов имеют окончание -ine . Название фтора происходит от латинского слова fluere , означающего «течь», потому что он произошел от минерального фторошпата , который использовался в качестве флюса в металлообработке. Название хлора происходит от греческого слова chloros , что означает «зеленовато-желтый». Название Брома происходит от греческого слова bromos , что означает «зловоние». Название Йода происходит от греческого слова iodes , что означает «фиолетовый». Имя Астатина происходит от греческого слова astatos , что означает «нестабильный».[4] Tennessine назван в честь штата СШАТеннесси .

Характеристики [ править ]

Химическая [ править ]

Галогены показывают тенденции изменения энергии химической связи, перемещающейся сверху вниз в столбце таблицы Менделеева, с незначительным отклонением фтора. Он следует тенденции иметь самую высокую энергию связи в соединениях с другими атомами, но он имеет очень слабые связи внутри двухатомной молекулы F 2 . Это означает, что ниже по группе 17 в периодической таблице химическая активность элементов уменьшается из-за увеличения размера атомов. [9]

Энергии галогенных связей (кДж / моль) [10]
ИксХ 2HXBX 3AlX 3CX 4
F159574645582456
Cl243428444427327
Br193363368360272
я151294272285239

Галогены обладают высокой реакционной способностью и, как таковые, в достаточных количествах могут быть вредными или смертельными для биологических организмов . Такая высокая реакционная способность обусловлена ​​высокой электроотрицательностью атомов из-за их высокого эффективного заряда ядра . Поскольку галогены имеют семь валентных электронов на их внешнем энергетическом уровне, они могут получить электрон, реагируя с атомами других элементов, чтобы удовлетворить правилу октетов . Фтор - самый реактивный из всех элементов; это единственный элемент, более электроотрицательный, чем кислород, он разрушает инертные материалы, такие как стекло, и образует соединения с обычно инертными благородными газами . Это едкийи высокотоксичный газ. Реакционная способность фтора такова, что при использовании или хранении в лабораторной посуде он может реагировать со стеклом в присутствии небольших количеств воды с образованием тетрафторида кремния (SiF 4 ). Таким образом, с фтором необходимо обращаться с такими веществами, как тефлон (который сам по себе является фторорганическим соединением), чрезвычайно сухим стеклом или металлами, такими как медь или сталь, которые образуют на своей поверхности защитный слой фторида.

Высокая реакционная способность фтора позволяет использовать одни из самых прочных возможных связей, особенно с углеродом. Например, тефлон связан фтором с углеродом, чрезвычайно устойчив к термическим и химическим воздействиям и имеет высокую температуру плавления.

Молекулы [ править ]

Двухатомные молекулы галогена [ править ]

Галогены образуют гомоядерные двухатомные молекулы (для астата не доказано). Из-за относительно слабых межмолекулярных сил хлор и фтор входят в группу, известную как «элементарные газы».

галогенмолекуластруктурамодельd (X − X) / pm
(газовая фаза)		d (X − X) / pm
(твердая фаза)
фтор
F 2
143
149
хлор
Cl 2
199
198
бром
Br 2
228
227
йод
Я 2
266
272

По мере увеличения атомного номера элементы становятся менее химически активными и имеют более высокие температуры плавления. Более высокие температуры плавления вызваны более сильными лондонскими дисперсионными силами из-за большего количества электронов.

Соединения [ править ]

Галогениды водорода [ править ]
Основная статья: галогениды водорода

Было обнаружено, что все галогены реагируют с водородом с образованием галогенидов водорода . Для фтора, хлора и брома эта реакция протекает в форме:

Н 2 + Х 2 → 2НХ

Однако йодистый водород и астатид водорода могут расщепляться на составляющие их элементы. [11]

Реакции водород-галоген постепенно становятся менее реактивными по отношению к более тяжелым галогенам. Фтор-водородная реакция взрывоопасна, даже когда темно и холодно. Реакция хлор-водород также взрывоопасна, но только в присутствии света и тепла. Еще менее взрывоопасна реакция бром-водород; он взрывоопасен только при воздействии огня. Йод и астат лишь частично реагируют с водородом, образуя равновесие . [11]

Все галогены образуют бинарные соединения с водородом, известные как галогениды водорода: фтористый водород (HF), хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr), йодистый водород (HI) и водородный астатид (HAt). Все эти соединения образуют кислоты при смешивании с водой. Фтористый водород - единственный галогенид водорода, который образует водородные связи . Соляная кислота, бромистоводородная кислота, йодистоводородная кислота и гидростатическая кислота - все сильные кислоты , а фтористоводородная кислота - слабая кислота . [12]

Все галогениды водорода являются раздражителями . Фтороводород и хлористый водород очень кислые . Фтористый водород используется в качестве промышленного химического вещества и очень токсичен, вызывая отек легких и повреждая клетки. [13] Хлороводород также является опасным химическим веществом. Вдыхание газа, содержащего более пятидесяти частей на миллион хлористого водорода, может вызвать смерть человека. [14] Бромистый водород даже более токсичен и раздражает, чем хлористый водород. Вдыхание газа, содержащего более тридцати частей на миллион бромистого водорода, может быть смертельным для человека. [15] Йодоводород, как и другие галогениды водорода, токсичен. [16]

Галогениды металлов [ править ]
Основная статья: галогениды металлов

Все галогены , как известно, реагирует с натрием с образованием фторида натрия , хлорид натрия , бромид натрия , иодид натрия и astatide натрия. Реакция нагретого натрия с галогенами дает ярко-оранжевое пламя. Натрий взаимодействует с хлором в виде:

2Na + Cl 2 → 2NaCl [11]

Железо реагирует с фтором, хлором и бромом с образованием галогенидов железа (III). Эти реакции имеют форму:

2Fe + 3X 2 → 2FeX 3 [11]

Однако, когда железо реагирует с йодом, оно образует только йодид железа (II) .

Fe + I 2 → FeI 2

Железная вата может быстро реагировать с фтором с образованием белого фторида железа (III) даже при низких температурах. Когда хлор вступает в контакт с нагретым железом, они реагируют с образованием хлорида черного железа (III) . Однако если условия реакции влажные, эта реакция вместо этого приведет к красновато-коричневому продукту. Железо также может реагировать с бромом с образованием бромида железа (III).. В сухих условиях это соединение имеет красновато-коричневый цвет. Реакция железа с бромом менее реактивна, чем реакция с фтором или хлором. Горячее железо также может реагировать с йодом, но образует йодид железа (II). Это соединение может быть серым, но реакция всегда сопровождается избытком йода, поэтому это точно неизвестно. Реакция железа с йодом менее интенсивна, чем реакция с более легкими галогенами. [11]

Межгалогенные соединения [ править ]
Основная статья: Интергалоген

Межгалогенные соединения имеют форму XY n, где X и Y - галогены, а n - один, три, пять или семь. Межгалогенные соединения содержат не более двух различных галогенов. Большие интергалогены, такие как ClF 3, могут быть получены реакцией чистого галогена с меньшим межгалогеном, таким как ClF . Все интергалогены, кроме IF 7, могут быть получены путем прямого объединения чистых галогенов в различных условиях. [17]

Межгалогены обычно более реакционноспособны, чем все двухатомные молекулы галогенов, кроме F 2, потому что межгалогенные связи слабее. Однако химические свойства интергалогенов все еще примерно такие же, как у двухатомных галогенов. Многие интергалогены состоят из одного или нескольких атомов фтора, связанных с более тяжелым галогеном. Хлор может связываться с 3 атомами фтора, бром может связываться с пятью атомами фтора, а йод может связываться с семью атомами фтора. Большинство межгалогенных соединений - ковалентные газы. Однако некоторые интергалогены являются жидкостями, например BrF 3 , а многие йодсодержащие интергалогены - твердыми веществами. [17]

Галогенорганические соединения [ править ]

Многие синтетические органические соединения, такие как пластичные полимеры , и несколько природных, содержат атомы галогена; они известны как галогенированные соединения или органические галогениды . Хлор на сегодняшний день является самым распространенным из галогенов в морской воде и единственным, который необходим человеку в относительно больших количествах (в виде хлорид-ионов). Например, ионы хлора играют ключевую роль в работе мозга , опосредуя действие ингибирующего передатчика ГАМК, а также используются организмом для выработки желудочного сока. Йод необходим в следовых количествах для производства гормонов щитовидной железы, таких как тироксин.. Органогалогены также синтезируются посредством реакции нуклеофильного отрыва .

Полигалогенированные соединения [ править ]

Полигалогенированные соединения - это промышленно созданные соединения, замещенные множеством галогенов. Многие из них очень токсичны и биоаккумулируются в организме человека и имеют очень широкий спектр применения. Они включают ПХД , ПБДЭ и перфторированные соединения (ПФУ), а также многие другие соединения.

Реакции [ править ]

Реакции с водой [ править ]

Фтор активно реагирует с водой с образованием кислорода (O 2 ) и фтороводорода (HF): [18]

2 F 2 (г) + 2 H 2 O (л) → O 2 (г) + 4 HF (водн.)

Хлор имеет максимальную растворимость ок. 7,1 г Cl 2 на кг воды при температуре окружающей среды (21 ° C). [19] Растворенный хлор реагирует с образованием соляной кислоты (HCl) и хлорноватистой кислоты , раствора, который можно использовать в качестве дезинфицирующего средства или отбеливателя :

Cl 2 (г) + H 2 O (л) → HCl (водн.) + HClO (водн.)

Бром имеет растворимость 3,41 г на 100 г воды [20], но он медленно реагирует с образованием бромистого водорода (HBr) и бромистоводородной кислоты (HBrO):

Br 2 (г) + H 2 O (л) → HBr (водн.) + HBrO (водн.)

Однако йод минимально растворим в воде (0,03 г / 100 г воды при 20 ° C) и не реагирует с ней. [21] Однако йод будет образовывать водный раствор в присутствии иодид-иона, например, при добавлении иодида калия (KI), поскольку образуется трииодид- ион.

Физические и атомные [ править ]

В таблице ниже приведены основные физические и атомные свойства галогенов. Данные, отмеченные вопросительными знаками, либо недостоверны, либо являются оценками, частично основанными на периодических тенденциях, а не наблюдениях.

ГалогенСтандартный атомный вес
( u ) [n 1] [23]		Точка плавления
( K )		Точка плавления
( ° C )		Температура кипения
( K ) [24]		Температура кипения
( ° C ) [24]		Плотность
(г / см 3 при 25 ° C)		Электроотрицательность
( Полинг )		Энергия первой ионизации
( кДж · моль -1 )		Ковалентный радиус
( пм ) [25]
Фтор18.9984032 (5)53,53−219,6285,03-188,120,00173,981681,071
Хлор[35,446; 35.457] [n 2]171,6−101,5239,11-34,040,00323,161251,299
Бром79,904 (1)265,8−7,3332,058,83,10282,961139,9114
Йод126,90447 (3)386,85113,7457,4184,34,9332,661008,4133
Астатин[210] [n 3]575302? 610? 337? 6,2–6,5 [26]2.2? 887,7? 145 [27]
Tennessine[294] [n 4]? 623-823 [28]? 350–550 [28]? 883 [28]? 610 [28]? 7.1-7.3 [28]-? 743 [29]? 157 [28]
ZЭлементКоличество электронов / оболочка
9фтор2, 7
17хлор2, 8, 7
35 годбром2, 8, 18, 7
53йод2, 8, 18, 18, 7
85астатин2, 8, 18, 32, 18, 7
117Tennessine2, 8, 18, 32, 32, 18, 7 (прогноз) [30]

Изотопы [ править ]

У фтора есть один стабильный и встречающийся в природе изотоп , фтор-19. Тем не менее, есть следовые количества в природе радиоактивного изотопа фтора-23, которое происходит с помощью кластерного распада от протактиния-231 . Всего было обнаружено восемнадцать изотопов фтора с атомными массами от 14 до 31. У хлора есть два стабильных и встречающихся в природе изотопа , хлор-35 и хлор-37. Однако в природе есть следовые количества изотопа хлора-36 , который возникает при расщеплении аргона-36. Всего было обнаружено 24 изотопа хлора с атомными массами от 28 до 51. [4]

Есть два стабильных и встречающихся в природе изотопа брома , бром-79 и бром-81. Всего было обнаружено 33 изотопа брома с атомными массами от 66 до 98. Существует один стабильный и встречающийся в природе изотоп йода , йод-127 . Однако в природе существуют следовые количества радиоактивного изотопа йода-129 , который возникает в результате расщепления и радиоактивного распада урана в рудах. Несколько других радиоактивных изотопов йода также были созданы естественным путем в результате распада урана. Всего было обнаружено 38 изотопов йода с атомными массами от 108 до 145 [4].

Стабильных изотопов астата нет . Однако есть четыре встречающихся в природе радиоактивных изотопа астата, образующихся при радиоактивном распаде урана , нептуния и плутония . Эти изотопы - астат-215, астат-217, астат-218 и астат-219. Всего был открыт 31 изотоп астатина с атомными массами от 191 до 227. [4]

Теннессин содержит только два известных синтетических радиоизотопа , теннессин-293 и теннессин-294.

Производство [ править ]

Слева направо: хлор , бром и йод при комнатной температуре. Хлор - это газ, бром - жидкость, а йод - твердое вещество. Фтор не мог быть включен в изображение из-за его высокой реакционной способности , а астат и теннесин из-за их радиоактивности.

Ежегодно производится около шести миллионов метрических тонн фтористого минерала флюорита . Ежегодно производится четыреста тысяч тонн плавиковой кислоты. Газообразный фтор получают из фтористоводородной кислоты, образующейся в качестве побочного продукта при производстве фосфорной кислоты . Приблизительно 15 000 метрических тонн газообразного фтора производится в год. [4]

Минерал галит - это минерал, который чаще всего добывается для получения хлора, но минералы карналлит и сильвит также добываются для получения хлора. Сорок миллионов метрических тонн хлора ежегодно производится с помощью электролиза из рассола . [4]

Ежегодно производится около 450 000 метрических тонн брома. Пятьдесят процентов всего производимого брома производится в США , 35% - в Израиле , а большая часть оставшейся части - в Китае . Исторически бром производился путем добавления серной кислоты и отбеливающего порошка в природный рассол. Однако в наше время бром производят путем электролиза, метода, изобретенного Гербертом Доу . Также можно производить бром, пропуская хлор через морскую воду, а затем пропуская воздух через морскую воду. [4]

В 2003 году было произведено 22 000 метрических тонн йода. Чили производит 40% всего производимого йода, Япония производит 30%, а меньшие количества производятся в России и США. До 1950-х годов йод добывался из ламинарии . Однако в наше время йод производится другими способами. Один из способов получения йода - смешивание диоксида серы с нитратными рудами, которые содержат некоторое количество йодатов . Йод также добывается из месторождений природного газа . [4]

Хотя астатин встречается в природе, его обычно получают путем бомбардировки висмута альфа-частицами. [4]

Теннесин производится путем слияния берклия-249 и кальция-48.

Приложения [ править ]

Дезинфицирующие средства [ править ]

И хлор, и бром используются в качестве дезинфицирующих средств для питьевой воды, бассейнов, свежих ран, спа, посуды и поверхностей. Они убивают бактерии и другие потенциально опасные микроорганизмы с помощью процесса, известного как стерилизация . Их реакционная способность также используется при отбеливании . Гипохлорит натрия , производимый из хлора, является активным ингредиентом большинства отбеливателей для тканей , а отбеливатели на основе хлора используются в производстве некоторых бумажных изделий. Хлор также реагирует с натрием с образованием хлорида натрия , который является поваренной солью.

Освещение [ править ]

Галогенные лампы представляют собой тип ламп накаливания, в которых в лампах используется вольфрамовая нить с добавлением небольшого количества галогена, например йода или брома. Это позволяет изготавливать лампы гораздо меньшего размера, чем безгалогенные лампы накаливания, при той же мощности . Газ уменьшает истончение нити накала и почернение внутренней части колбы, в результате чего колба имеет гораздо больший срок службы. Галогенные лампы светятся при более высокой температуре (от 2800 до 3400 кельвинов ) и имеют более белый цвет, чем другие лампы накаливания. Однако для этого необходимо, чтобы лампы были изготовлены из плавленого кварца, а не из кварцевого стекла, чтобы уменьшить поломку. [31]

Компоненты препарата [ править ]

При открытии лекарств включение атомов галогена в ведущее лекарство-кандидат приводит к появлению аналогов, которые обычно являются более липофильными и менее растворимыми в воде. [32] Как следствие, атомы галогена используются для улучшения проникновения через липидные мембраны и ткани. Отсюда следует, что некоторые галогенсодержащие препараты имеют тенденцию накапливаться в жировой ткани .

Химическая реакционная способность атомов галогена зависит как от точки их присоединения к свинцу, так и от природы галогена. Ароматические галогеновые группы гораздо менее реакционноспособны, чем алифатические галогеновые группы, которые могут проявлять значительную химическую активность. Для алифатических связей углерод-галоген связь CF является самой прочной и обычно менее химически реактивной, чем алифатические связи CH. Другие связи алифатического галогена более слабые, их реакционная способность увеличивается вниз по таблице Менделеева. Обычно они химически более активны, чем алифатические связи CH. Как следствие, наиболее распространенными галогенными заменами являются менее реакционноспособные ароматические группы фтора и хлора.

Биологическая роль [ править ]

Анионы фтора содержатся в слоновой кости, костях, зубах, крови, яйцах, моче и волосах организмов. Анионы фтора в очень малых количествах могут быть необходимы человеку. [33] На литр человеческой крови приходится 0,5 миллиграмма фтора. Кости человека содержат от 0,2 до 1,2% фтора. Ткани человека содержат примерно 50 частей на миллиард фтора. Типичный 70-килограммовый человек содержит от 3 до 6 граммов фтора. [4]

Хлорид-анионы необходимы большому количеству видов, включая человека. Концентрация хлора в сухой массе злаков составляет от 10 до 20 частей на миллион, а в картофеле концентрация хлорида составляет 0,5%. На рост растений отрицательно влияет уровень хлоридов в почве ниже 2 частей на миллион. Кровь человека содержит в среднем 0,3% хлора. Кости человека обычно содержат 900 частей на миллион хлора. Ткани человека содержат приблизительно от 0,2 до 0,5% хлора. В среднем на человека с весом 70 кг содержится 95 граммов хлора. [4]

Некоторое количество брома в виде бромид-аниона присутствует во всех организмах. Биологическая роль брома в организме человека не доказана, но некоторые организмы содержат броморганические соединения . Люди обычно потребляют от 1 до 20 миллиграммов брома в день. Обычно в человеческой крови содержится 5 частей на миллион брома, 7 частей на миллион брома в человеческих костях и 7 частей на миллион брома в тканях человека. Типичный 70-килограммовый человек содержит 260 миллиграммов брома. [4]

Люди обычно потребляют менее 100 мкг йода в день. Дефицит йода может вызвать умственную отсталость . Органические соединения йода встречаются у людей в некоторых железах , особенно в щитовидной железе , а также в желудке , эпидермисе и иммунной системе . Йодосодержащие продукты включают треску , устрицы , креветки , сельдь , омаров , семена подсолнечника , водоросли и грибы.. Однако не известно, что йод играет биологическую роль в растениях. Обычно 0,06 миллиграммов на литр йода в крови человека, 300 частей на миллиард йода в человеческих костях и от 50 до 700 частей на миллиард йода в тканях человека. Типичный 70-килограммовый человек содержит от 10 до 20 миллиграммов йода. [4]

Астатин , хотя и очень дефицитный, был обнаружен на Земле в микрограммах. [4]

Теннессин создан исключительно человеком и не играет никакой роли в природе.

Токсичность [ править ]

Галогены имеют тенденцию к снижению токсичности по отношению к более тяжелым галогенам. [34]

Газообразный фтор чрезвычайно токсичен; вдыхание фтора в концентрации 25 частей на миллион потенциально смертельно. Плавиковая кислота также токсична, способна проникать через кожу и вызывать очень болезненные ожоги . Кроме того, фторид-анионы токсичны, но не так токсичны, как чистый фтор. Фторид может быть смертельным в количестве от 5 до 10 граммов. Продолжительное употребление фторида выше концентрации 1,5 мг / л связано с риском флюороза зубов , эстетического состояния зубов. [35] При концентрациях выше 4 мг / л повышается риск развития флюороза скелета , состояния, при котором переломы костей становятся более частыми из-за их затвердевания. Текущие рекомендуемые уровни вфторирование воды , способ предотвращения кариеса зубов , варьируется от 0,7 до 1,2 мг / л, чтобы избежать пагубного воздействия фторида и в то же время извлечь пользу. [36] Люди с уровнем между нормальным уровнем и уровнем, необходимым для флюороза скелета, как правило, имеют симптомы, похожие на артрит . [4]

Газообразный хлор очень токсичен. Вдыхание хлора в концентрации 3 частей на миллион может быстро вызвать токсическую реакцию. Вдыхание хлора с концентрацией 50 частей на миллион очень опасно. Вдыхание хлора с концентрацией 500 частей на миллион в течение нескольких минут смертельно. Вдыхание газообразного хлора очень болезненно. [34]

Чистый бром несколько токсичен, но менее токсичен, чем фтор и хлор. Сто миллиграммов брома смертельно опасны. [4] Бромид-анионы также токсичны, но в меньшей степени, чем бром. Смертельная доза бромида составляет 30 граммов. [4]

Йод в некоторой степени токсичен, способен раздражать легкие и глаза, его предел безопасности составляет 1 миллиграмм на кубический метр. При пероральном приеме 3 грамма йода могут быть смертельными. Иодид-анионы в основном нетоксичны, но они также могут быть смертельными при попадании внутрь в больших количествах. [4]

Астатин очень радиоактивен и, следовательно, очень опасен, но он не производится в макроскопических количествах, и поэтому маловероятно, что его токсичность будет иметь большое значение для среднего человека. [4]

Теннессин нельзя исследовать химически из-за того, насколько короток его период полураспада, хотя его радиоактивность может сделать его очень опасным.

Супергалоген [ править ]

Основная статья: Суператом

Некоторые алюминиевые кластеры обладают сверхатомными свойствами. Эти кластеры алюминия образуются в виде анионов ( Al-
пс n = 1, 2, 3, ...) в газообразном гелии и реагировал с газом, содержащим йод. При масс-спектрометрическом анализе одним основным продуктом реакции оказывается Al
13я-
. [37] Эти кластеры из 13 атомов алюминия с добавленным дополнительным электроном не реагируют с кислородом, когда он вводится в тот же газовый поток. Предполагая, что каждый атом высвобождает свои 3 валентных электрона, это означает, что присутствует 40 электронов, что является одним из магических чисел для натрия и подразумевает, что эти числа являются отражением благородных газов.

Расчеты показывают, что дополнительный электрон находится в кластере алюминия в месте, прямо противоположном атому йода. Таким образом, кластер должен иметь более высокое сродство к электрону, чем йод, и поэтому алюминиевый кластер называется супергалогеном (т. Е. Вертикальные энергии отрыва электрона фрагментов, составляющих отрицательные ионы, больше, чем у любого атома галогена). [38] Кластерная составляющая в Al
13я-
ион похож на иодид-ион или бромид-ион. Связанный с Al
13я-
2Ожидается, что кластер будет вести себя химически как ион трииодида . [39] [40]

См. Также [ править ]

  • Галогенная связь
  • Галогенная лампа
  • Галогенирование
  • Интергалоген
  • Псевдогалоген

Примечания [ править ]

  1. ^ Число в скобках относится к погрешности измерения . Эта неопределенность применяется к наименьшей значащей цифре (ам) числа перед значением в скобках (т. Е. Отсчет от самой правой цифры до левой). Например,1.007 94 (7) означает1,007 94 ± 0,000 07 , а1.007 94 (72) означает1,007 94 ± 0,000 72 . [22]
  2. ^ Средний атомный вес этого элемента меняется в зависимости от источника хлора, а значения в скобках являются верхней и нижней границами. [23]
  3. ^ Элемент не имеет стабильных нуклидов , а значение в скобках указывает массовое число наиболее долгоживущего изотопа элемента. [23]
  4. ^ Элемент не имеет стабильных нуклидов , а значение в скобках указывает массовое число наиболее долгоживущего изотопа элемента. [23]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Джонс, Дэниел (2017) [1917]. Питер Роуч; Джеймс Хартманн; Джейн Сеттер (ред.). Словарь английского произношения . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-3-12-539683-8.
  2. ^ «Галоген» . Словарь Мерриама-Вебстера .
  3. ^ «Галоген» . Dictionary.com Без сокращений . Случайный дом .
  4. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р Q R сек т у V ш х Эмсли, Джон (2011). Строительные блоки природы . ISBN 978-0199605637.
  5. ^ Швейгер, ОАО (1811). "Nachschreiben des Herausgebers, die neue Nomenclatur Betreffend" [Постскриптум редактора относительно новой номенклатуры]. Journal für Chemie und Physik (на немецком языке). 3 (2): 249–255. На стр. 251, Швейгер предложил слово "Галоген": "Человек Мудрец dafür Либер мит Рихтер Wortbildung Галоген (да Schon в дер Mineralogie Дурхом Вернера Dieses Wort Nicht fremd IST-Geschlecht Халит) фон αλς Salz унд дем ALTEN γενειν (dorisch γενεν) Свидетелей ." (Вместо этого следует сказать, с надлежащей морфологией, «галоген» (это слово не является странным, поскольку [оно] уже в минералогии через «галитовые» разновидности Вернера) от αλς [als] «соль» и старого γενειν [генеин] (дорический γενεν) "порождать".)
  6. ^ Snelders, HAM (1971). "АО Швейггер: его романтизм и его кристаллическая электрическая теория материи". Исида . 62 (3): 328–338. DOI : 10.1086 / 350763 . JSTOR 229946 . S2CID 170337569 .  
  7. ^ В 1826 г. Берцелиус ввел термины Saltbildare (соль-формирователи) и корпуса Halogenia (соль решений вещества) для хлора элементов, йод и фтор. См .: Берцелиус Иаков (1826 г.). Årsberättelser om Framstegen i Physik och Chemie [ Годовой отчет о достижениях в области физики и химии ] (на шведском языке). 6 . Стокгольм, Швеция: PA Norstedt & Söner. п. 187.С п. 187: "De förre af dessa, d. Ä. De electronegativa , dela sig i tre klasser: 1) den första innehåller kroppar, som förenade med de electropositiva, omedelbart frambringa salter, hvilka jag derföbildör kalliaar Salter. афхлор, йод и фтор *) ". (Первые из них [т.е. элементы], электроотрицательные [элементы], делятся на три класса: 1) Первый включает вещества, которые [когда] соединяются с электроположительными [элементами], немедленно образуют соли, и поэтому я называю их «солеобразователи» (солеобразователи). Это хлор, йод и фтор *).)
  8. ^ Слово «галоген» появилось в английском языке еще в 1832 году (или раньше). См., Например: Berzelius, JJ с AD Bache, пер., (1832) «Очерк химической номенклатуры, приставленный к трактату по химии», Американский журнал науки и искусств , 22 : 248–276; см. например стр. 263.
  9. ↑ Стр. 43, Руководство по пересмотру химии Edexcel International GCSE, Curtis 2011
  10. ↑ Greenwood & Earnshaw 1998 , стр. 804.
  11. ^ а б в г д Джим Кларк (2011). «Разные реакции галогенов» . Проверено 27 февраля 2013 года .
  12. ^ Джим Кларк (2002). «КИСЛОТА ГАЛИДА ВОДОРОДА» . Проверено 24 февраля 2013 года .
  13. ^ «Факты о фтористом водороде» . 2005. Архивировано из оригинала на 2013-02-01 . Проверено 28 октября 2017 .
  14. ^ «Хлороводород» . Проверено 24 февраля 2013 года .
  15. ^ «Бромоводород» . Проверено 24 февраля 2013 года .
  16. ^ «Факты о ядах: низкое содержание химических веществ: йодистый водород» . Проверено 12 апреля 2015 .
  17. ^ a b Саксена, П. Б. (2007). Химия межгалогенных соединений . ISBN 9788183562430. Проверено 27 февраля 2013 года .
  18. ^ «Окислительная способность элементов группы 7» . Chemguide.co.uk . Проверено 29 декабря 2011 .
  19. ^ «Растворимость хлора в воде» . Resistoflex.com . Проверено 29 декабря 2011 .
  20. ^ «Свойства брома» . bromaid.org. Архивировано из оригинала 8 декабря 2007 года.
  21. ^ "Йод MSDS" . Hazard.com. 1998-04-21 . Проверено 29 декабря 2011 .
  22. ^ "Стандартная неопределенность и относительная стандартная неопределенность" . Ссылка CODATA . Национальный институт стандартов и технологий . Проверено 26 сентября 2011 года .
  23. ^ a b c d Визер, Майкл Э .; Коплен, Тайлер Б. (2011). «Атомный вес элементов 2009 (Технический отчет IUPAC)» (PDF) . Pure Appl. Chem. 83 (2): 359–396. DOI : 10.1351 / PAC-REP-10-09-14 . S2CID 95898322 . Проверено 5 декабря 2012 года .  
  24. ^ a b Lide, DR, ed. (2003). Справочник по химии и физике CRC (84-е изд.). Бока-Ратон, Флорида: CRC Press.
  25. ^ Слейтер, JC (1964). «Атомные радиусы в кристаллах». Журнал химической физики . 41 (10): 3199–3205. Bibcode : 1964JChPh..41.3199S . DOI : 10.1063 / 1.1725697 .
  26. ^ Бончев, Данаил; Каменская, Вергиния (1981). «Прогнозирование свойств 113–120 трансактинидных элементов». Журнал физической химии . 85 (9): 1177–86. DOI : 10.1021 / j150609a021 .
  27. ^ https://www.oughttco.com/astatine-facts-element-ar-606501
  28. ^ Б с д е е https://www.thoughtco.com/element-117-facts-ununseptium-or-uus-3880071
  29. ^ https://www.webelements.com/tennessine/atoms.html
  30. ^ Морсс, Лестер R .; Эдельштейн, Норман М .; Фугер, Жан (2006). Морсс, Лестер Р.; Эдельштейн, Норман М; Фугер, Жан (ред.). Химия актинидных и трансактинидных элементов . Химия актинидных и трансактинидных элементов . Дордрехт, Нидерланды: Springer Science + Business Media . Bibcode : 2011tcot.book ..... M . DOI : 10.1007 / 978-94-007-0211-0 . ISBN 978-94-007-0210-3.
  31. ^ "Галогенная лампа" . Технический центр Эдисона . Проверено 5 сентября 2014 .
  32. ^ Томас, Г. (2000). Медицинская химия. Введение . John Wiley & Sons, Западный Суссекс, Великобритания. ISBN 978-0-470-02597-0.
  33. ^ Фавелл, Дж. «Фторид в питьевой воде» (PDF) . Всемирная организация здравоохранения . Проверено 10 марта 2016 .
  34. ^ a b Грей, Теодор (2010). Элементы . ISBN 9781579128951.
  35. ^ Fawell, J .; Bailey, K .; Чилтон, Дж .; Dahi, E .; Fewtrell, L .; Магара, Ю. (2006). «Рекомендации и стандарты» (PDF) . Фторид в питьевой воде . Всемирная организация здоровья. С. 37–9. ISBN  978-92-4-156319-2.
  36. ^ "Заявление CDC по отчету Национального исследовательского совета 2006 г. по фториду в питьевой воде" . Центры по контролю и профилактике заболеваний. 10 июля, 2013. Архивировано из оригинала 9 января 2014 года . Проверено 1 августа 2013 года .
  37. ^ Бержерон, Германия; Кастлман, А. Велфорд; Морисато, Цугуо; Ханна, Шив Н. (2004). «Образование Al 13 I - : свидетельство супергалогенового характера Al 13 ». Наука . 304 (5667): 84–7. Bibcode : 2004Sci ... 304 ... 84B . DOI : 10.1126 / science.1093902 . PMID 15066775 . S2CID 26728239 .  
  38. ^ Гири, Сантанаб; Бехера, Сваямпрабха; Йена, Пуру (2014). «Супергалогены как строительные блоки безгалогенных электролитов в литий-ионных батареях †». Angewandte Chemie . 126 (50): 14136. DOI : 10.1002 / ange.201408648 .
  39. ↑ Болл, Филипп (16 апреля 2005 г.). «Новый вид алхимии». Новый ученый .
  40. ^ Бержерон, Германия; Роуч, П.Дж.; Castleman, AW; Джонс, НЕТ; Ханна, С. Н. (2005). «Суператомы Al кластера как галогены в полигалогенидах и как щелочные земли в йодидных солях». Наука . 307 (5707): 231–5. Bibcode : 2005Sci ... 307..231B . DOI : 10.1126 / science.1105820 . PMID 15653497 . S2CID 8003390 .  

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.