هنا سيجد القارئ معلومات حول الهالوجينات والعناصر الكيميائية في الجدول الدوري لـ D. I. Mendeleev. سيسمح لك محتوى المقالة بالتعرف على خصائصها الكيميائية والفيزيائية ، والموقع في الطبيعة ، وطرق التطبيق ، وما إلى ذلك.
معلومات عامة
الهالوجينات هي جميع عناصر الجدول الكيميائي لـ D. I. Mendeleev ، والتي تقع في المجموعة السابعة عشرة. وفقًا لطريقة تصنيف أكثر صرامة ، فهذه كلها عناصر من المجموعة السابعة ، المجموعة الفرعية الرئيسية.
الهالوجينات هي عناصر قادرة على التفاعل مع جميع المواد تقريبًا من النوع البسيط ، باستثناء كمية معينة من اللافلزات. كلهم عوامل مؤكسدة للطاقة ، لذلك ، في الظروف الطبيعية ، كقاعدة عامة ، هم في شكل مختلط مع مواد أخرى. يتناقص مؤشر النشاط الكيميائي للهالوجينات مع زيادة ترقيمها التسلسلي.
العناصر التالية تعتبر هالوجينات: الفلور والكلور والبروم واليود والأستاتين والتينيسين المصطنع.
كما ذكرنا سابقًا ، جميع الهالوجينات عوامل مؤكسدة ذات خصائص واضحة ، بالإضافة إلى أنها جميعًا غير معادن. يحتوي مستوى الطاقة الخارجي على سبعة إلكترونات.يؤدي التفاعل مع المعادن إلى تكوين روابط وأملاح أيونية. يمكن لجميع الهالوجينات تقريبًا ، باستثناء الفلور ، أن تعمل كعامل اختزال ، وتصل إلى أعلى حالة أكسدة تبلغ +7 ، لكن هذا يتطلب تفاعلها مع العناصر التي لديها درجة عالية من الكهربية.
ملامح أصل الكلمة
في عام 1841 ، اقترح الكيميائي السويدي ج. في عام 1811 ، أطلق العالم الألماني آي شفايجر على الكلور نفس الكلمة ، وترجم المصطلح نفسه من اليونانية إلى "ملح".
التركيب الذري وحالات الأكسدة
التكوين الإلكتروني للغلاف الذري الخارجي للهالوجينات هو كما يلي: astatine - 6s26p5 ، اليود - 5s25p5 ، البروم 4s24p5، الكلور - 3s 23p5، الفلور 2s22p5.
الهالوجينات هي عناصر تحتوي على سبعة إلكترونات على غلاف الإلكترون من النوع الخارجي ، مما يسمح لها "بسهولة" بتوصيل إلكترون لا يكفي لإكمال الغلاف. عادةً ما تظهر حالة الأكسدة على أنها -1. يتفاعل Cl و Br و I و At مع العناصر ذات الدرجة الأعلى ، ويبدأ في إظهار حالة الأكسدة الإيجابية: +1 ، +3 ، +5 ، +7. يحتوي الفلور على حالة أكسدة ثابتة تبلغ -1.
توزيع
في ضوءعادة ما توجد الهالوجينات عالية التفاعل كمركبات. ينخفض مستوى التوزيع في قشرة الأرض وفقًا للزيادة في نصف القطر الذري من F إلى I. يُقاس الأستاتين في قشرة الأرض بالجرام ، ويتم إنشاء التينيسين بشكل مصطنع.
تحدث الهالوجينات بشكل طبيعي بشكل شائع في مركبات الهاليد ، ويمكن أن يأخذ اليود أيضًا شكل يودات البوتاسيوم أو الصوديوم. بسبب قابليتها للذوبان في الماء ، فهي موجودة في مياه المحيطات ومحلول ملحي طبيعي. F هو ممثل ضعيف الذوبان للهالوجينات وغالبًا ما يوجد في الصخور الرسوبية ، ومصدره الرئيسي هو فلوريد الكالسيوم.
خصائص الجودة المادية
يمكن أن تكون الهالوجينات مختلفة تمامًا عن بعضها البعض ، ولها الخصائص الفيزيائية التالية:
- الفلور (F2) هو غاز أصفر فاتح ذو رائحة نفاذة ومزعجة ولا يتم ضغطه في ظروف درجة الحرارة العادية. نقطة الانصهار هي -220 درجة مئوية ، ونقطة الغليان هي -188 درجة مئوية.
- الكلور (Cl2) هو غاز لا ينضغط في درجة الحرارة العادية ، حتى تحت الضغط ، وله رائحة خانقة ونفاذة ولونه أخضر-أصفر. يبدأ في الذوبان عند -101 درجة مئوية ، ويغلي عند -34 درجة مئوية.
- البروم (Br2) سائل متطاير وثقيل لونه بني ورائحة كريهة حادة. يذوب عند -7 درجة مئوية ويغلي عند 58 درجة مئوية
- اليود (I2) - هذه المادة الصلبة لها لون رمادي غامق ، ولها لمعان معدني ، ورائحتها حادة للغاية. تبدأ عملية الذوبان فيتصل إلى 113.5 درجة مئوية ، ويغلي عند 184.885 درجة مئوية.
- الهالوجين النادر هو الأستاتين (عند2) ، وهو مادة صلبة ولونها أسود-أزرق مع لمعان معدني. نقطة الانصهار تقابل 244 درجة مئوية ، ويبدأ الغليان بعد الوصول إلى 309 درجة مئوية.
الطبيعة الكيميائية للهالوجينات
الهالوجينات هي عناصر ذات نشاط مؤكسد مرتفع للغاية ، مما يضعف في الاتجاه من F إلى At. يمكن أن يتفاعل الفلور ، باعتباره الممثل الأكثر نشاطًا للهالوجينات ، مع جميع أنواع المعادن ، دون استبعاد أي عنصر معروف. معظم ممثلي المعادن ، الذين يدخلون جو الفلور ، يخضعون للاشتعال الذاتي ، بينما يطلقون الحرارة بكميات ضخمة.
بدون تعريض الفلور للحرارة ، يمكن أن يتفاعل مع عدد كبير من اللافلزات ، مثل H2 ، C ، P ، S ، Si. نوع التفاعلات في هذه الحالة طارد للحرارة وقد يكون مصحوبًا بانفجار. عند تسخينه ، يجبر F الهالوجينات المتبقية على الأكسدة ، وعند تعرضه للإشعاع ، يكون هذا العنصر قادرًا على التفاعل تمامًا مع الغازات الثقيلة ذات الطبيعة الخاملة.
عند التفاعل مع مواد من النوع المعقد ، يتسبب الفلور في تفاعلات عالية الطاقة ، على سبيل المثال ، عن طريق أكسدة الماء ، يمكن أن يتسبب في حدوث انفجار.
يمكن أيضًا أن يكون الكلور تفاعليًا ، خاصة في الحالة الحرة. مستوى نشاطه أقل من مستوى الفلور ، لكنه قادر على التفاعل مع جميع المواد البسيطة تقريبًا ، لكن النيتروجين والأكسجين والغازات النبيلة لا تتفاعل معه.بالتفاعل مع الهيدروجين ، عند تسخينه أو في ضوء جيد ، ينتج الكلور تفاعلًا عنيفًا مصحوبًا بانفجار.
بالإضافة إلى تفاعلات الاستبدال والاستبدال ، يمكن أن يتفاعل Cl مع عدد كبير من المواد من النوع المعقد. قادرة على إزاحة Br و I نتيجة التسخين من المركبات التي تم إنشاؤها بواسطة المعدن أو الهيدروجين ، ويمكن أيضًا أن تتفاعل مع المواد القلوية.
البروم أقل نشاطًا كيميائيًا من الكلور أو الفلور ، لكنه لا يزال يظهر بشكل مشرق للغاية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن البروم Brom يستخدم غالبًا كسائل ، لأنه في هذه الحالة تكون الدرجة الأولية للتركيز ، في ظل ظروف مماثلة أخرى ، أعلى من Cl. تستخدم على نطاق واسع في الكيمياء ، وخاصة العضوية. يمكن أن تذوب في H2O وتتفاعل معها جزئيًا.
عنصر الهالوجين اليود يشكل مادة بسيطة أنا2وقادر على التفاعل مع H2O ، يذوب في محاليل اليوديد ، تشكيل بينما الأنيونات المعقدة. أنا أختلف عن معظم الهالوجينات من حيث أنها لا تتفاعل مع معظم ممثلي المواد غير المعدنية وتتفاعل ببطء مع المعادن ، بينما يجب تسخينها. يتفاعل مع الهيدروجين فقط عند تعرضه لتسخين قوي ، ويكون التفاعل ماصًا للحرارة.
الأستاتين الهالوجيني النادر (At) أقل تفاعلاً من اليود ، ولكن يمكن أن يتفاعل مع المعادن. ينتج التفكك كلاً من الأنيونات والكاتيونات.
التطبيقات
تستخدم مركبات الهالوجين على نطاق واسع من قبل الإنسان في مجموعة متنوعة من المجالات. الكريوليت الطبيعي(Na3AlF6) يستخدم للحصول على Al. غالبًا ما يستخدم البروم واليود كمواد بسيطة من قبل شركات الأدوية والكيميائيات. غالبًا ما تستخدم الهالوجينات في تصنيع أجزاء الماكينة. المصابيح الأمامية هي واحدة من تلك الأشياء. من المهم جدًا اختيار المادة المناسبة لهذا المكون من السيارة ، حيث تضيء المصابيح الأمامية الطريق ليلاً وهي وسيلة لاكتشافك أنت وسائقي السيارات الآخرين. يعتبر Xenon من أفضل المواد المركبة لصنع المصابيح الأمامية. ومع ذلك ، فإن الهالوجين ليس أقل جودة بكثير من هذا الغاز الخامل.
الهالوجين الجيد هو الفلور ، وهو مادة مضافة تستخدم على نطاق واسع في معجون الأسنان. يساعد على منع حدوث امراض الاسنان - التسوس.
عنصر الهالوجين مثل الكلور (Cl) يجد استخدامه في إنتاج حمض الهيدروكلوريك ، وغالبًا ما يستخدم في تصنيع المواد العضوية مثل البلاستيك والمطاط والألياف الصناعية والأصباغ والمذيبات ، وما إلى ذلك بالإضافة إلى المركبات يستخدم الكلور كمبيض للكتان والقطن والورق وكعامل مضاد للبكتيريا في مياه الشرب.
إنتباه! سامة
بسبب تفاعلها العالي للغاية ، تسمى الهالوجينات بحق بأنها سامة. تكون القدرة على الدخول في التفاعلات أكثر وضوحًا في الفلور. الهالوجينات لها خصائص خانقة وقادرة على إتلاف الأنسجة عند التفاعل.
يعتبر الفلور الموجود في الأبخرة والهباء الجوي من أكثر العوامل المحتملةأشكال خطيرة من الهالوجينات التي تضر بالكائنات الحية المحيطة. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن حاسة الشم تدركها بشكل سيئ ولا يتم الشعور بها إلا بعد وصولها إلى تركيز عالٍ.
تلخيص
كما نرى ، تعتبر الهالوجينات جزءًا مهمًا جدًا من الجدول الدوري لمندليف ، ولها العديد من الخصائص ، وتختلف في الصفات الفيزيائية والكيميائية ، والتركيب الذري ، وحالة الأكسدة ، والقدرة على التفاعل مع المعادن وغير المعدنية. في الصناعة ، يتم استخدامها بعدة طرق ، بدءًا من المواد المضافة في منتجات العناية الشخصية إلى تخليق المواد الكيميائية العضوية أو مواد التبييض. على الرغم من أن الزينون هو أحد أفضل الطرق للحفاظ على الإضاءة وإنشائها في المصابيح الأمامية للسيارة ، إلا أن الهالوجين لا يزال جيدًا مثل زينون ويستخدم أيضًا على نطاق واسع وله مميزاته.
الآن أنت تعرف ما هو الهالوجين. لم تعد كلمة المسح مع أي أسئلة حول هذه المواد تشكل عائقًا أمامك.
