Propriedades físicas e químicas dos halogênios do composto de aplicação. Halogênios, estrutura molecular. Cloro. Cloreto de hidrogênio e ácido clorídrico

O átomo de hidrogênio tem a fórmula eletrônica do nível 1 eletrônico externo (e único) s 1 . Por um lado, pela presença de um elétron no nível eletrônico externo, o átomo de hidrogênio é semelhante aos átomos de metais alcalinos. No entanto, assim como os halogênios, falta apenas um elétron para preencher o nível eletrônico externo, pois não mais do que 2 elétrons podem ser localizados no primeiro nível eletrônico. Acontece que o hidrogênio pode ser colocado simultaneamente no primeiro e no penúltimo (sétimo) grupo da tabela periódica, o que às vezes é feito em várias versões do sistema periódico:

Do ponto de vista das propriedades do hidrogênio como substância simples, ele tem, no entanto, mais em comum com os halogênios. O hidrogênio, assim como os halogênios, é um não metal e forma moléculas diatômicas (H 2) semelhantes a eles.

Em condições normais, o hidrogênio é uma substância gasosa e inativa. A baixa atividade do hidrogênio é explicada pela alta força da ligação entre os átomos de hidrogênio na molécula, que requer um forte aquecimento ou o uso de catalisadores, ou ambos ao mesmo tempo, para quebrá-la.

Interação do hidrogênio com substâncias simples

com metais

Dos metais, o hidrogênio reage apenas com álcalis e alcalinos terrosos! Os metais alcalinos incluem metais do subgrupo principal do grupo I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr), e os metais alcalinoterrosos são metais do subgrupo principal do grupo II, exceto berílio e magnésio (Ca, Sr, Ba , R)

Ao interagir com metais ativos, o hidrogênio exibe propriedades oxidantes, ou seja, diminui seu estado de oxidação. Neste caso, são formados hidretos de metais alcalinos e alcalino-terrosos, que possuem uma estrutura iônica. A reação prossegue quando aquecida:

Deve-se notar que a interação com metais ativos é o único caso em que o hidrogênio molecular H2 é um agente oxidante.

com não metais

Dos não metais, o hidrogênio reage apenas com carbono, nitrogênio, oxigênio, enxofre, selênio e halogênios!

O carbono deve ser entendido como grafite ou carbono amorfo, uma vez que o diamante é uma modificação alotrópica extremamente inerte do carbono.

Ao interagir com não metais, o hidrogênio só pode desempenhar a função de agente redutor, ou seja, só pode aumentar seu estado de oxidação:

Interação do hidrogênio com substâncias complexas

com óxidos metálicos

O hidrogênio não reage com óxidos metálicos que estão na série de atividade dos metais até o alumínio (inclusive), porém, é capaz de reduzir muitos óxidos metálicos à direita do alumínio quando aquecido:

com óxidos não metálicos

Dos óxidos não metálicos, o hidrogênio reage quando aquecido com óxidos de nitrogênio, halogênios e carbono. De todas as interações do hidrogênio com óxidos não metálicos, sua reação com monóxido de carbono CO deve ser especialmente notada.

A mistura de CO e H 2 ainda tem seu próprio nome - “gás de síntese”, pois, dependendo das condições, podem ser obtidos produtos industriais exigidos como metanol, formaldeído e até hidrocarbonetos sintéticos:

com ácidos

O hidrogênio não reage com ácidos inorgânicos!

Dos ácidos orgânicos, o hidrogênio reage apenas com ácidos insaturados, bem como com ácidos contendo grupos funcionais passíveis de serem reduzidos por hidrogênio, em particular grupos aldeído, ceto ou nitro.

com sais

No caso de soluções aquosas de sais, sua interação com o hidrogênio não ocorre. No entanto, quando o hidrogênio é passado sobre sais sólidos de alguns metais de média e baixa atividade, sua redução parcial ou completa é possível, por exemplo:

Propriedades químicas dos halogênios

Os halogênios são os elementos químicos do grupo VIIA (F, Cl, Br, I, At), assim como as substâncias simples que eles formam. Doravante, salvo indicação em contrário, os halogênios serão entendidos como substâncias simples.

Todos os halogênios têm uma estrutura molecular, o que leva a baixos pontos de fusão e ebulição dessas substâncias. As moléculas de halogênio são diatômicas, ou seja, sua fórmula pode ser escrita na forma geral como Hal 2 .

Deve-se notar uma propriedade física tão específica do iodo como sua capacidade de sublimação ou, em outras palavras, sublimação. sublimação, eles chamam o fenômeno em que uma substância no estado sólido não derrete quando aquecida, mas, contornando a fase líquida, passa imediatamente para o estado gasoso.

A estrutura eletrônica do nível de energia externa de um átomo de qualquer halogênio tem a forma ns 2 np 5, onde n é o número do período da tabela periódica em que o halogênio está localizado. Como você pode ver, apenas um elétron está faltando na camada externa de oito elétrons dos átomos de halogênio. A partir disso, é lógico supor as propriedades predominantemente oxidantes dos halogênios livres, o que também é confirmado na prática. Como você sabe, a eletronegatividade dos não metais diminui ao descer no subgrupo e, portanto, a atividade dos halogênios diminui na série:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

Interação de halogênios com substâncias simples

Todos os halogênios são altamente reativos e reagem com a maioria das substâncias simples. No entanto, deve-se notar que o flúor, devido à sua reatividade extremamente alta, pode reagir mesmo com aquelas substâncias simples com as quais outros halogênios não podem reagir. Essas substâncias simples incluem oxigênio, carbono (diamante), nitrogênio, platina, ouro e alguns gases nobres (xenônio e criptônio). Aqueles. na realidade, o flúor não reage apenas com alguns gases nobres.

Os restantes halogéneos, i.e. cloro, bromo e iodo também são substâncias ativas, mas menos ativas que o flúor. Eles reagem com quase todas as substâncias simples, exceto oxigênio, nitrogênio, carbono na forma de diamante, platina, ouro e gases nobres.

Interação de halogênios com não metais

hidrogênio

Todos os halogênios reagem com o hidrogênio para formar haletos de hidrogênio com a fórmula geral HHal. Ao mesmo tempo, a reação do flúor com o hidrogênio começa espontaneamente mesmo no escuro e prossegue com uma explosão de acordo com a equação:

A reação do cloro com o hidrogênio pode ser iniciada por irradiação ultravioleta intensa ou aquecimento. Também vaza com uma explosão:

O bromo e o iodo reagem com o hidrogênio apenas quando aquecidos e, ao mesmo tempo, a reação com o iodo é reversível:

fósforo

A interação do flúor com o fósforo leva à oxidação do fósforo ao estado de oxidação mais alto (+5). Neste caso, ocorre a formação de pentafluoreto de fósforo:

Quando o cloro e o bromo interagem com o fósforo, é possível obter haletos de fósforo tanto no estado de oxidação + 3 quanto no estado de oxidação + 5, que depende das proporções dos reagentes:

No caso do fósforo branco em uma atmosfera de flúor, cloro ou bromo líquido, a reação começa espontaneamente.

A interação do fósforo com o iodo pode levar à formação de apenas triiodeto de fósforo devido à capacidade de oxidação significativamente menor do que outros halogênios:

cinzento

O flúor oxida o enxofre ao estado de oxidação mais alto +6, formando hexafluoreto de enxofre:

O cloro e o bromo reagem com o enxofre, formando compostos contendo enxofre em estados de oxidação extremamente incomuns para ele +1 e +2. Essas interações são muito específicas e, para passar no exame de química, não é necessária a capacidade de escrever as equações dessas interações. Portanto, as três equações a seguir são fornecidas apenas para orientação:

Interação de halogênios com metais

Como mencionado acima, o flúor é capaz de reagir com todos os metais, mesmo os inativos como platina e ouro:

Os halogênios restantes reagem com todos os metais, exceto platina e ouro:

Reações de halogênios com substâncias complexas

Reações de substituição com halogênios

Halogéneos mais activos, i.e. cujos elementos químicos estão localizados mais acima na tabela periódica, são capazes de deslocar halogênios menos ativos dos ácidos hidro-hálicos e haletos metálicos que eles formam:

Da mesma forma, bromo e iodo deslocam enxofre de soluções de sulfetos e ou sulfeto de hidrogênio:

O cloro é um agente oxidante mais forte e oxida o sulfeto de hidrogênio em sua solução aquosa não em enxofre, mas em ácido sulfúrico:

Interação de halogênios com água

A água queima em flúor com uma chama azul de acordo com a equação da reação:

O bromo e o cloro reagem de forma diferente com a água do que com o flúor. Se o flúor agiu como agente oxidante, o cloro e o bromo se desproporcionaram na água, formando uma mistura de ácidos. Neste caso, as reações são reversíveis:

A interação do iodo com a água ocorre em um grau tão insignificante que pode ser negligenciado e considerado que a reação não ocorre.

Interação de halogênios com soluções alcalinas

O flúor, ao interagir com uma solução aquosa de álcali, novamente atua como agente oxidante:

A capacidade de escrever esta equação não é necessária para passar no exame. Basta saber o fato sobre a possibilidade de tal interação e o papel oxidante do flúor nessa reação.

Ao contrário do flúor, os halogênios restantes são desproporcionais em soluções alcalinas, ou seja, aumentam e diminuem simultaneamente seu estado de oxidação. Ao mesmo tempo, no caso de cloro e bromo, dependendo da temperatura, é possível o fluxo em duas direções diferentes. Em particular, no frio, as reações ocorrem da seguinte forma:

e quando aquecido:

O iodo reage com álcalis exclusivamente de acordo com a segunda opção, ou seja, com a formação de iodato, porque o hipoiodito é instável não apenas quando aquecido, mas também em temperaturas normais e até mesmo no frio.

Vamos falar sobre o que são halogênios. Eles estão no sétimo grupo (subgrupo principal) da tabela periódica. Traduzido do grego, "halogênio" significa "dar à luz o sal". O artigo discutirá o que é um halogênio químico, quais substâncias são combinadas sob esse termo, quais são suas propriedades e características de produção.

Peculiaridades

Discutindo sobre o que são halogênios, observamos as especificidades da estrutura de seus átomos. Todos os elementos têm sete elétrons em seu nível de energia externo, e um deles é desemparelhado (livre). Portanto, as propriedades oxidantes dos halogênios são pronunciadas, ou seja, a adição de um elétron durante a interação com várias substâncias, o que leva à conclusão completa do nível de energia externa, à formação de configurações estáveis ​​de haletos. Com os metais, eles formam uma forte ligação de natureza iônica.

Representantes de halogênios

Estes incluem os seguintes elementos: flúor, cloro, bromo, iodo. Astatine e tennessine são formalmente relacionados a eles. Para entender o que são halogênios, deve-se notar que cloro, bromo e iodo têm um orbital livre. É ela quem explica os vários graus de oxidação desses elementos. Por exemplo, o cloro tem os seguintes valores: -1, +1, +3, +5, +7. Quando energia adicional é transmitida ao átomo de cloro, ocorre uma transição gradual de elétrons, o que explica as mudanças nos estados de oxidação. Entre as configurações mais estáveis ​​do cloro, destacam-se seus compostos, nos quais se manifesta o estado de oxidação de -1, bem como de +7.

Estar na natureza

Características estruturais explicam sua prevalência na natureza. Os compostos de halogênio na natureza apresentam-se na forma de haletos, altamente solúveis em água. Com o aumento do raio atômico do halogênio, seu conteúdo quantitativo na crosta terrestre diminui. Por exemplo, alguns compostos de bromo, cloro, flúor são usados ​​em quantidades industriais.

O fluoreto de cálcio (fluorita) pode ser apontado como o principal composto de flúor presente na natureza.

Características de obtenção

Para entender o que são halogênios, é necessário descobrir como obtê-los. A principal opção para isolar halogênios puros de sais é a eletrólise de sais fundidos. Por exemplo, quando o cloreto de sódio é exposto à corrente elétrica direta, não apenas o cloro gasoso, mas também o sódio metálico podem ser considerados como produtos da reação. O metal é reduzido no cátodo e o halogênio é formado no ânodo. Para obter bromo, a água do mar é utilizada por eletrólise desta solução.

Propriedades físicas

Vamos nos debruçar sobre as propriedades físicas dos representantes do sétimo grupo do subgrupo principal. Em condições normais, o flúor é uma substância gasosa de cor amarelo claro e odor pungente e irritante. Cloro gasoso e verde-amarelo, que tem um âmbar sufocante e acentuado. O bromo é um líquido pesado marrom. De todos os halogênios, apenas o iodo é uma substância cristalina roxa.

O flúor é o agente oxidante mais forte. Em um grupo, a capacidade de anexar um elétron durante uma reação química diminui gradualmente de flúor para astato. A razão para o enfraquecimento desta propriedade é o aumento do raio atômico.

Características das propriedades químicas

O flúor, sendo o agente oxidante mais forte, é capaz de interagir com quase todos os não metais sem aquecimento adicional. O processo é acompanhado pela liberação de uma grande quantidade de calor. Com metais, o processo é caracterizado pela auto-ignição do flúor.

Como este halogênio é altamente reativo, é capaz de interagir com gases nobres quando irradiado.

O flúor também interage com substâncias complexas. O bromo tem uma atividade significativamente menor. É usado principalmente em química orgânica para realizar reações qualitativas em compostos insaturados.

O iodo interage com os metais apenas quando aquecido, e o processo é caracterizado pela absorção de energia (reação exotérmica).

Características de uso

Qual é o significado dos halogênios? Para responder a esta pergunta, considere as principais áreas de sua aplicação. Por exemplo, o mineral natural criolita, que é um composto de alumínio, flúor, sódio, usado como aditivo em cremes dentais, ajuda a prevenir cáries.

O cloro é usado em grandes quantidades na produção de ácido clorídrico. Além disso, esse halogênio é procurado na fabricação de plásticos, solventes, corantes, borrachas e fibras sintéticas. Um grande número de compostos contendo cloro é usado para controlar efetivamente várias pragas de culturas agrícolas. O cloro, assim como seus compostos, também é necessário para o processo de branqueamento de tecidos de algodão e linho, papel e desinfecção da água potável. Bromo e iodo são usados ​​nas indústrias química e farmacêutica.

Recentemente, o ozônio tem sido usado em vez de cloro para purificar a água potável.

Ação biológica

A alta reatividade dos halogênios explica o fato de todos esses compostos serem venenos com efeito asfixiante, capazes de infectar tecidos orgânicos. Apesar dessas características, esses elementos são necessários para os processos vitais do corpo humano.

Por exemplo, o flúor está envolvido em processos metabólicos em células nervosas, músculos e glândulas. Na vida cotidiana, os pratos de Teflon são cada vez mais comuns, um dos componentes é justamente o flúor.

O cloro promove o crescimento do cabelo, estimula os processos metabólicos, dá força e vigor ao corpo. A quantidade máxima na forma de cloreto de sódio faz parte do plasma sanguíneo. Entre os compostos deste elemento, o ácido clorídrico é de particular interesse do ponto de vista biológico.

É ela quem é a base do suco gástrico, está envolvida nos processos de divisão dos alimentos. Para que o corpo funcione normalmente, uma pessoa deve consumir pelo menos vinte gramas de sal de mesa por dia.

Todos os halogênios são necessários para uma pessoa viver e também são usados ​​por ela em vários campos de atividade.

Os halogênios flúor F, cloro C1, bromo Br, iodo I são elementos do grupo VILA. Configuração eletrônica da camada de valência de átomos de halogênio no estado fundamental ns 2 np 5 . A presença de cinco elétrons no orbital p externo, incluindo um não pareado, é a razão para a alta afinidade eletrônica dos halogênios. A adição de um elétron leva à formação de ânions haletos (F-, C1-, Br-, I-) com uma camada estável de 8 elétrons do gás nobre mais próximo. Os halogênios são não-metais pronunciados.

O elemento mais eletronegativo, o flúor, possui apenas um estado de oxidação nos compostos - 1, pois é sempre um aceptor de elétrons. Outros halogênios em compostos podem ter estados de oxidação de -1 a +7. Os estados de oxidação positivos dos halogênios são causados ​​pela transição de seus elétrons de valência para os orbitais d livres do nível externo (Seção 2.1.3) durante a formação de ligações com elementos mais eletronegativos.

As moléculas de halogênio são diatômicas: F 2, C1 2, Br 2, I 2. Sob condições padrão, o flúor e o cloro são gases, o bromo é um líquido volátil (Tboil = 59 ° C) e o iodo é sólido, mas sublima facilmente (se transforma em estado gasoso, ignorando o estado líquido).

propriedades redox. Os halogênios são agentes oxidantes fortes, interagindo com quase todos os metais e muitos não metais:

O flúor apresenta atividade química especialmente alta, que, quando aquecido, reage mesmo com os gases nobres xenônio, criptônio e radônio:

A atividade química dos halogênios diminui do flúor para o iodo, pois com o aumento do raio do átomo, a capacidade dos halogênios de anexar elétrons diminui:

O halogênio mais ativo sempre desloca o halogênio menos ativo de seus compostos com metais. Assim, o flúor desloca todos os outros halogênios de seus haletos e o bromo - apenas iodo de iodetos:

A diferente capacidade oxidante dos halogênios também se manifesta em seu efeito no corpo. O cloro gasoso e o flúor, devido às suas propriedades oxidantes muito fortes, são substâncias tóxicas poderosas que causam graves danos aos pulmões e membranas mucosas dos olhos, nariz e laringe. O iodo é um agente oxidante mais suave que apresenta propriedades anti-sépticas, razão pela qual é amplamente utilizado na medicina.

As diferenças nas propriedades redox dos halogênios também aparecem quando eles interagem com a água. O flúor oxida a água, enquanto o átomo de oxigênio da molécula de água atua como agente redutor:

A interação de outros halogênios com a água é acompanhada pela dismutação redox de seus átomos. Assim, durante a reação do cloro com a água, um dos átomos da molécula de cloro, ligando um elétron de outro átomo, é reduzido, e o outro átomo de cloro, doando um elétron, é oxidado. Isso cria água cloro, contendo cloreto de hidrogênio (ácido clorídrico) e ácido hipocloroso (hipocloroso):
A reação é reversível e seu equilíbrio é fortemente deslocado para a esquerda. O ácido hipocloroso é instável e se decompõe facilmente, especialmente à luz, com a formação de um agente oxidante muito forte - oxigênio atômico:

Assim, a água clorada contém em várias concentrações três agentes oxidantes com diferentes capacidades oxidantes: cloro molecular, ácido hipocloroso e oxigênio atômico, cuja soma é freqüentemente chamada de "cloro ativo".

O oxigênio atômico resultante branqueia os corantes e mata os micróbios, o que explica o efeito branqueador e bactericida da água com cloro.

O ácido hipocloroso é um agente oxidante mais forte que o gás cloro. Reage com compostos orgânicos de RH tanto como agente oxidante quanto como agente clorante:

Portanto, ao clorar a água potável contendo substâncias orgânicas como impurezas, elas podem se transformar em compostos organoclorados mais tóxicos RC1. Isso deve ser levado em consideração ao desenvolver métodos de tratamento de água e sua aplicação.

Quando o álcali é adicionado à água clorada, o equilíbrio se desloca para a direita devido à neutralização dos ácidos hipoclorídrico e clorídrico:
A solução resultante de uma mistura de sais, chamada água de seiva, usado como alvejante e desinfetante. Essas propriedades se devem ao fato de que o hipoclorito de potássio, sob a ação do CO2 + H 2 0 e como resultado da hidrólise, se transforma em ácido hipocloroso instável, que forma oxigênio atômico. Como resultado, a água da seiva destrói os corantes e mata os micróbios.
Sob a ação do cloro gasoso sobre a cal extinta úmida Ca (OH) 2, obtém-se uma mistura de sais CaCl 2 e Ca (0C1) 2, denominada água sanitária:
Bleach pode ser considerado como um sal de cálcio misto de ácidos clorídrico e hipocloroso CaCl(OCl). No ar úmido, o alvejante, interagindo com a água e o dióxido de carbono, libera gradualmente ácido hipocloroso, que fornece suas propriedades de branqueamento, desinfecção e desgaseificação:

Quando o ácido clorídrico age no alvejante, o cloro livre é liberado:

Quando aquecido, o ácido hipocloroso se decompõe como resultado da desproporção redox para formar ácidos clorídrico e clórico:

Quando o cloro é passado através de uma solução alcalina quente, por exemplo KOH, cloreto de potássio e clorato de potássio KClO 3 (sal de Bertolet) são formados:

A capacidade oxidante de ânions de ácidos de cloro contendo oxigênio em soluções aquosas na série СlO - - СlO4 (-) diminui apesar de um aumento no grau de oxidação do cloro neles:

Isso é explicado por um aumento na estabilidade dos ânions nesta série devido a um aumento na deslocalização de sua carga negativa. Ao mesmo tempo, percloratos LiC10 4 , KClO 4 no estado seco em altas temperaturas são oxidantes fortes e são utilizados para a mineralização de diversos biomateriais na determinação de seus componentes inorgânicos.

Os ânions de halogênio (exceto F-) são capazes de doar elétrons, então são agentes redutores. A capacidade redutora dos ânions haletos aumenta do ânion cloreto para o ânion iodeto à medida que seu raio aumenta:

Assim, o ácido iodídrico é oxidado pelo oxigênio atmosférico já em temperatura normal:

O ácido clorídrico não é oxidado pelo oxigênio e, portanto, o ânion cloreto é estável nas condições do corpo, o que é muito importante do ponto de vista da fisiologia e da medicina.

Propriedades ácido-base. Os haletos de hidrogênio HF, HC1, HBr, HI, devido à polaridade de suas moléculas, dissolvem-se bem em água. Nesse caso, ocorre a hidratação das moléculas, levando à sua dissociação com a formação de prótons hidratados e ânions haletos. A força dos ácidos nas séries HF, HC1, HBr, HI aumenta devido a um aumento no raio e polarizabilidade dos ânions de F- para I-.

O ácido clorídrico como componente do suco gástrico desempenha um papel importante no processo de digestão. Principalmente devido ao ácido clorídrico, cuja fração de massa no suco gástrico é de 0,3%, seu pH é mantido na faixa de 1 a 3. O ácido clorídrico promove a transição da enzima pepsina para a forma ativa, o que garante a digestão das proteínas devido à clivagem hidrolítica de ligações peptídicas com a formação de vários aminoácidos:

A determinação do conteúdo de ácido clorídrico e outros ácidos no suco gástrico foi discutida na Sec. 8.3.3.

Na série de ácidos de cloro contendo oxigênio, à medida que seu estado de oxidação aumenta, a força dos ácidos aumenta.

Isso se deve a um aumento na polaridade da ligação О–Н devido ao deslocamento de sua densidade eletrônica para o átomo de cloro e também a um aumento na estabilidade dos ânions.

propriedades complexantes. Os ânions de halogênio são propensos à formação de complexos como ligantes. A estabilidade dos complexos haletos geralmente diminui na ordem F- > Cl- > Br- > > I-. É o processo de formação de complexos que explica o efeito tóxico dos ânions fluoretos, que, ao formar complexos fluoretados com cátions metálicos que fazem parte dos centros ativos das enzimas, suprimem sua atividade.
A molécula de iodo exibe propriedades de complexação interessantes. Assim, a solubilidade do iodo molecular em água aumenta acentuadamente na presença de iodeto de potássio, que está associado à formação de um ânion complexo

A baixa estabilidade deste íon complexo garante a presença de iodo molecular em solução. Portanto, na medicina, uma solução aquosa de iodo com adição de KI é utilizada como agente bactericida. Além disso, o iodo molecular forma complexos de inclusão com amido (Seção 22.3) e álcool polivinílico. (iodo azul). Nesses complexos, moléculas de iodo ou seus associados com ânions iodeto preenchem os canais formados pela estrutura helicoidal dos poliidroxipolímeros correspondentes. Os complexos de inclusão não são muito estáveis ​​e são capazes de doar gradualmente iodo molecular. Portanto, uma preparação como o iodo azul é um agente bactericida eficaz, mas suave e de ação prolongada.

Papel biológico e aplicação de halogênios e seus compostos na medicina. Os halogênios na forma de vários compostos fazem parte dos tecidos vivos. No corpo, todos os halogênios têm um estado de oxidação de 1. Ao mesmo tempo, cloro e bromo existem na forma de Cl- e Brânions hidratados, e flúor e iodo são parte de biosubstratos insolúveis em água:

Os compostos de flúor são componentes do tecido ósseo, unhas e dentes. O efeito biológico do flúor está associado principalmente ao problema das doenças dentárias. O ânion fluoreto, substituindo o íon hidróxido na hidroxiapatita, forma uma camada de esmalte protetor da fluorapatita sólida:

A fluoretação da água potável a uma concentração de íon fluoreto de 1 mg/le a adição de fluoreto de sódio ao creme dental reduz significativamente a cárie dentária na população. Ao mesmo tempo, quando a concentração de ânion fluoreto na água potável está acima de 1,2 mg/l, a fragilidade dos ossos e do esmalte dos dentes aumenta e aparece um esgotamento geral do corpo, chamado fluorose.

Os ânions cloreto fornecem fluxos de íons através das membranas celulares, participam da manutenção da homeostase osmótica, criam um ambiente favorável para a ação e ativação de enzimas protolíticas do suco gástrico.

Os ânions brometo no corpo humano estão localizados principalmente na glândula pituitária e em outras glândulas endócrinas. A presença de uma relação dinâmica entre o conteúdo de brometo e ânions cloreto no corpo foi estabelecida. Assim, um conteúdo aumentado de ânions brometo no sangue contribui para a rápida excreção de ânions cloreto pelos rins. Os brometos estão localizados principalmente no fluido intercelular. Eles aumentam os processos inibitórios nos neurônios do córtex cerebral e, portanto, os brometos de potássio, sódio e bromocânfora são usados ​​em farmacologia.

O iodo e seus compostos afetam a síntese de proteínas, gorduras e hormônios. Mais da metade da quantidade de iodo está na glândula tireóide em um estado ligado na forma de hormônios tireoidianos. Com ingestão insuficiente de iodo no corpo, o bócio endêmico se desenvolve. Para prevenir esta doença, adiciona-se NaI ou KI (1-2 g por 1 kg de NaCl) ao sal de cozinha. Assim, todos os halogênios são necessários para o funcionamento normal dos organismos vivos.

Capítulo 13

Halogênios - é assim que os elementos da tabela periódica química, localizados no décimo sétimo grupo, são designados. A peculiaridade é que eles reagem com quase todas as substâncias de tipo simples, excluindo apenas certos não metais. Como atuam como oxidantes de energia, misturam-se com outras substâncias da natureza. A atividade química dos halogênios depende diretamente do número de série.

Informações gerais sobre halogênios

Esses elementos são chamados de halogênios: flúor, cloro, bromo, iodo e astato. Todos eles pertencem a não-metais pronunciados. É somente no iodo que, sob certas circunstâncias, as propriedades atribuídas aos metais podem ser encontradas.

Inicialmente, o termo "halogênio" foi usado em 1811 pelo cientista alemão I. Schweigger, que se traduz literalmente do grego como "sal".

Estando no estado fundamental, a configuração eletrônica dos átomos de halogênio é a seguinte - ns 2 np 5, onde a letra n marca o número quântico principal ou período. Se compararmos o átomo de cloro com o resto dos halogênios, será perceptível que seus elétrons são fracamente blindados do núcleo, razão pela qual é caracterizado por uma alta densidade eletrônica específica e um raio menor, e também possui grandes valores energia de ionização e eletronegatividade.

O flúor (F) é um elemento disponível na forma de sais que estão dispersos em várias rochas. O composto mais importante é o mineral fluorita e espatoflúor. O mineral criolita também não é desconhecido.

O cloro (Cl) é o halogênio mais comum. Seu composto natural mais importante é o cloreto de sódio, que é usado como principal matéria-prima para a obtenção de outros compostos de cloreto. O cloreto de sódio é distribuído principalmente nas águas dos mares e oceanos, mas também pode ser encontrado em alguns lagos. Você também pode encontrar esse halogênio na forma sólida, o chamado sal-gema.

Bromo (Br) - em condições naturais tem a forma de sais de sódio e potássio emparelhados com sais de cloreto. Como regra, é encontrado em lagos e mares salgados.

O iodo (J) é um elemento químico que também se encontra frequentemente na água do mar, mas em quantidades muito pequenas, pelo que o seu isolamento da humidade é um procedimento bastante difícil. Observe que existe um certo tipo de alga marinha - alga marinha, em seus tecidos há um acúmulo de iodo. O iodo é extraído das cinzas dessas algas. Você também pode encontrar iodo em águas de perfuração subterrâneas.

Astatine (At) é um elemento químico que praticamente não é encontrado em condições naturais. Para obtê-lo, as reações nucleares são realizadas artificialmente. Astatine tem o isótopo de vida mais longa, com meia-vida de 8,3 horas.

Características químicas dos halogênios

Fazendo a pergunta, halogênios - o que é, você deve responder que todos são elementos da tabela periódica, onde cada um tem seu próprio indicador de atividade química. Ao considerar o último em flúor, deve-se notar que é o mais alto possível. Acadêmico A. E. Fersman chama o flúor de onívoro. Então, se medirmos a temperatura ambiente, ferro, chumbo e metais alcalinos queimarão em uma atmosfera de flúor.

Importante! O flúor não tem efeito sobre certos metais (cobre, níquel), em cuja superfície é formada uma camada protetora na forma de flúor. Mas se você aquecer o flúor, a reação começa a aparecer.

Observe a reação do flúor com muitos não metais, incluindo hidrogênio, iodo, carbono, boro e outros. Sob condições frias, são formados compostos correspondentes que podem levar a uma explosão ou à formação de uma chama. O flúor não é capaz de reagir apenas com oxigênio, nitrogênio e carbono (este último deve estar na forma de diamante).

Uma reação muito energética foi observada para substâncias complexas. Em uma atmosfera de flúor, até substâncias bastante resistentes na forma de vidro (lã) e vapor de água queimam. Deve-se notar que o flúor não pode ser dissolvido em água, pois é capaz de dissolvê-lo vigorosamente.

Observação! O flúor é o agente oxidante mais forte.

Cada composto de halogênio possui características próprias, por exemplo, o cloro também possui uma alta atividade química, embora inferior ao flúor. Este elemento é capaz de atuar sobre todas as substâncias simples, excluindo apenas oxigênio, nitrogênio e gases nobres. Sob condições de alta temperatura, os seguintes não metais: fósforo, arsênio, silício e antimônio, reagindo com o cloro, liberam grande quantidade de calor. À temperatura ambiente e na ausência de luz, o cloro tem pouco ou nenhum efeito sobre o hidrogênio, mas se for aquecido ou se for adicionada luz solar intensa, a reação pode explodir.

A reação do cloro com a água é a seguinte: formam-se ácido clorídrico e ácido hipocloroso. Se o fósforo for adicionado ao cloro, este último pegará fogo, resultando na formação de tri e pentacloreto de fósforo.

Para obter o cloro, é necessário realizar a eletrólise de soluções aquosas concentradas de NaCl. Do lado do ânodo de carbono, o cloro começará a ser liberado e no cátodo - hidrogênio. Com cloro, obtém-se cloreto de hidrogênio e ácido clorídrico, que são usados ​​para branquear papéis e tecidos e, se necessário, para desinfetar a água potável.

Compostos de halogênio com bromo têm uma atividade química menor do que com cloro. Bromo e hidrogênio combinam-se apenas sob condições de aquecimento. Para obter bromo, é necessário oxidar o HBr. Em condições industriais, brometos e solução de cloreto são usados. No território da Rússia, a principal fonte de bromo é a água de perfuração subterrânea e soluções saturadas de certos lagos salgados.

O iodo tem um indicador de reatividade ainda menor que outros compostos de halogênio. Apesar de ser menos ativo, esse elemento também é capaz de reagir com muitos não metais em condições normais, resultando na formação de sais (se você prestar atenção, a palavra "halogênio" vem das palavras "nascimento de sal").

A reação do iodo com o hidrogênio requer um aquecimento bastante forte. A reação em si é incompleta, pois o hidrogênio líquido começa a se decompor.

Comparando compostos de halogênio, nota-se que sua atividade se torna menor de flúor para astato. A peculiaridade dos halogênios é que eles reagem com muitas substâncias simples. No caso dos metais, observa-se uma reação rápida, na qual uma grande quantidade de calor é liberada.

Características da extração e uso de halogênios

Em condições naturais, os halogênios são ânions, portanto, para obter halogênios livres, é usado o método de oxidação por eletrólise ou usando agentes oxidantes. Por exemplo, para obter cloro, é necessário hidrolisar uma solução de sal comum. Os compostos de halogênio são usados ​​em muitas indústrias:

• Flúor. Apesar da alta reatividade, este elemento químico é frequentemente utilizado na indústria. Por exemplo, o flúor é um elemento chave no Teflon e outros fluoropolímeros. Também na forma de produtos químicos orgânicos apresentaremos os clorofluorcarbonos, anteriormente usados ​​como refrigerantes e propulsores em aerossóis. Posteriormente, foram descontinuados, pois havia a possibilidade de afetar o meio ambiente. O flúor é frequentemente encontrado na composição dos cremes dentais, visando manter a integridade dos dentes. Além disso, este halogênio pode ser encontrado na argila, onde é relevante para a produção de cerâmica;
• Cloro. O uso mais comum do cloro é a desinfecção de água potável e piscinas. E um composto como o hipoclorito de sódio é o principal componente do alvejante. Estruturas industriais e laboratórios não podem prescindir do uso de ácido clorídrico. A composição do cloreto de polivinila também inclui flúor, bem como outros polímeros, que são usados ​​para isolar tubos, fiação e outras comunicações. O cloro também tem sido usado em produtos farmacêuticos, onde os medicamentos são produzidos com base, com a ajuda de que infecções, alergias e diabetes são tratadas. Como observado acima, o cloro desinfeta bem, de modo que o equipamento hospitalar é esterilizado com ele;
• Bromo. A principal característica deste elemento químico é que ele não é combustível. Por esta razão, tem sido usado com sucesso para a supressão de incêndios. O bromo na composição com outros elementos ao mesmo tempo foi usado para a produção de produtos especiais para o jardim, devido ao qual todas as bactérias morreram. Mas com o tempo, a ferramenta foi banida com o pretexto de que esta última tem um impacto negativo na camada de ozônio do planeta. O bromo também é relevante nessas áreas: produção de gasolina, fabricação de filme fotográfico, extintores e alguns medicamentos;
• Iodo. Um importante elemento químico do qual depende o bom funcionamento da glândula tireóide. Devido à falta de iodo no corpo, este último pode até começar a aumentar de tamanho. O iodo provou ser um anti-séptico. O iodo é encontrado em soluções usadas para limpar feridas;
• Astatine. Este halogênio não é apenas terra rara, mas também radioativo, por isso não encontra uso particular.

Halogênios e suas propriedades físicas

A presença de certas propriedades químicas e físicas depende diretamente da estrutura do átomo do elemento. Na maioria das vezes, todos os halogênios têm propriedades semelhantes, mas ainda existem alguns recursos:

• Flúor. Um elemento na forma de um gás verde claro com propriedades venenosas;
• Cloro. Um gás verde-amarelado, também venenoso, de odor pungente, sufocante e desagradável. O elemento é capaz de se dissolver facilmente na água, devido ao qual a água de cloro é formada;
• Bromo. Atua como o único não-metal líquido. Este é um elemento pesado, feito na cor marrom-avermelhada. Se você colocar bromo em qualquer recipiente, as paredes deste último ficarão marrom-avermelhadas, liberadas com vapor de halogênio. O cheiro de bromo é pesado e desagradável. O bromo é armazenado em frascos especiais com rolhas e tampas moídas. É importante observar que este último não deve ser feito de borracha, pois o elemento pode corroer facilmente esse material;
• Iodo. Substância cristalina cinza escura, púrpura em vapor. As condições normais não permitem levar o iodo a um estado de fusão, e ainda mais de ebulição, pois mesmo um leve aquecimento do elemento leva à sua sublimação: quando passa do estado sólido para o gasoso. Essa propriedade é possuída não apenas pelo iodo, mas também por algumas outras substâncias. Esta propriedade foi útil na purificação de substâncias de impurezas. O iodo é um daqueles elementos que são pouco solúveis em água. Este último fica com uma cor amarela clara. Especialmente bem, o iodo é capaz de se dissolver no álcool, como resultado, eles começaram a fazer uma solução de iodo de 5 a 10%, chamada tintura de iodo.

Compostos de halogênio e seu papel no corpo humano

Ao escolher um creme dental, muitos prestam atenção à composição: contém flúor. Esse componente é adicionado por um motivo, pois é ele quem contribui para a construção do esmalte e dos ossos dos dentes, além de ser capaz de tornar os dentes mais resistentes à cárie. Os processos metabólicos também não estão completos sem a ajuda do flúor.

No corpo humano, o cloro também desempenha um papel importante, que participa ativamente na manutenção do equilíbrio água-sal, além de manter a pressão osmótica. Graças ao cloro, o metabolismo e a construção de tecidos funcionam de forma mais eficiente. É o ácido clorídrico que contribui para uma melhor digestão, sem o qual seria impossível digerir os alimentos.

O cloro é essencial para o corpo humano e deve ser fornecido em determinadas quantidades. Se você negligenciar a taxa de entrada do elemento no corpo, poderá encontrar inchaço, dores de cabeça e outras sensações desagradáveis.

O bromo é encontrado em pequenas quantidades no cérebro, rins, sangue e fígado. Na medicina, o bromo é um excelente tipo sedativo. No entanto, deve ser administrado em proporções estritas, pois as consequências de uma overdose não são as melhores: um estado de depressão do sistema nervoso.

O iodo é estritamente necessário para a glândula tireóide, ajudando-a a combater ativamente as bactérias que entram no corpo. Se não houver iodo suficiente no corpo humano, a doença da tireóide pode começar.

Como conclusão, observamos que os halogênios são necessários não apenas para a implementação de muitas coisas cotidianas, mas também para o funcionamento eficaz do nosso corpo. Esses elementos químicos possuem certas características que encontram sua aplicação em vários ramos da vida humana.

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características gerais

Os halogênios incluem cinco elementos não metálicos principais, localizados no grupo VII da tabela periódica. Este grupo inclui elementos químicos como flúor F, cloro Cl, bromo Br, iodo I, astato At.

Os halogênios receberam o nome da palavra grega, que na tradução significa formador de sal ou “formador de sal”, pois em princípio a maioria dos compostos que contêm halogênios são chamados de sais.

Os halogênios reagem com quase todas as substâncias simples, com exceção de apenas alguns metais. São agentes oxidantes bastante energéticos, possuem odor muito forte e pungente, interagem bem com a água e também possuem alta volatilidade e alta eletronegatividade. Mas na natureza eles podem ser encontrados apenas como compostos.

Propriedades físicas dos halogênios

1. Produtos químicos simples como halogênios são compostos de dois átomos;
2. Se considerarmos os halogênios em condições normais, você deve saber que o flúor e o cloro estão em estado gasoso, enquanto o bromo é uma substância líquida e o iodo e o astato são substâncias sólidas.

3. Para halogênios, o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade aumentam com o aumento da massa atômica. Além disso, ao mesmo tempo, sua cor muda, fica mais escura.
4. A cada aumento no número de série, a atividade química, a eletronegatividade diminui e as propriedades não metálicas tornam-se mais fracas.
5. Os halogênios têm a capacidade de formar compostos entre si, como o BrCl.
6. Os halogênios à temperatura ambiente podem estar em todos os três estados da matéria.
7. Também é importante lembrar que os halogênios são produtos químicos bastante tóxicos.

Propriedades químicas dos halogênios

Ao reagir quimicamente com metais, os halogênios atuam como agentes oxidantes. Se, por exemplo, tomarmos flúor, mesmo em condições normais, ele reage com a maioria dos metais. Mas alumínio e zinco inflamam mesmo na atmosfera: + 2-1: ZnF2.

Obtenção de halogênios

Na produção de flúor e cloro em escala industrial, são utilizadas soluções de eletrólise ou sal.

Se você observar atentamente a figura abaixo, verá como o cloro pode ser obtido em laboratório usando uma usina de eletrólise:

A primeira figura mostra uma planta para derreter cloreto de sódio, e a segunda é para obter uma solução de cloreto de sódio.

Tal processo de eletrólise de uma fusão de cloreto de sódio pode ser representado na forma desta equação:

Com a ajuda de tal eletrólise, além de obter cloro, hidrogênio e hidróxido de sódio também são formados:

É claro que o hidrogênio é obtido de maneira mais simples e barata, o que não pode ser dito sobre o hidróxido de sódio. Ele, como o cloro, é quase sempre obtido apenas por eletrólise de uma solução de cloreto de sódio.

Se você observar a imagem acima, verá como o cloro pode ser obtido em laboratório. E é obtido pela interação do ácido clorídrico com o óxido de manganês:

Na indústria, o bromo e o iodo são obtidos pelo deslocamento dessas substâncias com cloro de brometos e iodetos.

Aplicação de halogênios

O flúor, ou mais corretamente chamado de fluoreto de cobre (CuF2), tem uma aplicação bastante ampla. É utilizado na fabricação de cerâmicas, esmaltes e vidrados diversos. A frigideira de teflon que toda casa tem e o refrigerante em geladeiras e condicionadores de ar também surgiram graças ao flúor.

Além das necessidades domésticas, o Teflon também é usado para fins médicos, pois é usado na fabricação de implantes. O flúor é essencial na fabricação de lentes em óptica e em cremes dentais.

O cloro também é encontrado em nossas vidas literalmente a cada passo. O uso mais massivo e difundido do cloro é, obviamente, o sal de mesa NaCl. Também atua como desintoxicante e é usado na luta contra o gelo.

Além disso, o cloro é indispensável na produção de plástico, borracha sintética e cloreto de polivinila, graças aos quais obtemos roupas, sapatos e outras coisas necessárias em nossa vida diária. É usado na produção de alvejantes, pós, corantes e outros produtos químicos domésticos.

O bromo é geralmente necessário como agente fotossensível na impressão fotográfica. Na medicina, é usado como sedativo. O bromo também é usado na produção de inseticidas e pesticidas, etc.

Bem, o conhecido iodo, que está disponível no kit de primeiros socorros de cada pessoa, é usado principalmente como anti-séptico. Além de suas propriedades antissépticas, o iodo está presente em fontes de luz e também é um auxiliar na detecção de impressões digitais na superfície do papel.

O papel dos halogênios e seus compostos para o corpo humano

Ao escolher um creme dental em uma loja, provavelmente, cada um de vocês prestou atenção ao fato de que seu rótulo indica o conteúdo de compostos de flúor. E isso não é por acaso, uma vez que este componente está envolvido na construção do esmalte dos dentes e dos ossos, aumenta a resistência dos dentes à cárie. Também desempenha um papel importante nos processos metabólicos, participa da construção do esqueleto ósseo e previne a ocorrência de uma doença tão perigosa como a osteoporose.

Um papel importante no corpo humano é atribuído ao cloro, pois participa ativamente na manutenção do equilíbrio água-sal e na manutenção da pressão osmótica. O cloro está envolvido no metabolismo do corpo humano, na construção dos tecidos e, o que também é importante, na eliminação do excesso de peso. O ácido clorídrico, que faz parte do suco gástrico, é de grande importância para a digestão, pois sem ele o processo de digestão dos alimentos é impossível.

O cloro é necessário para o nosso corpo e deve ser fornecido diariamente nas doses necessárias. Mas se, no entanto, sua taxa de ingestão no corpo for excedida ou drasticamente reduzida, sentiremos imediatamente na forma de edema, dores de cabeça e outros sintomas desagradáveis ​​que podem não apenas interromper o metabolismo, mas também causar doenças intestinais.

Em humanos, uma pequena quantidade de bromo está presente no cérebro, rins, sangue e fígado. Para fins médicos, o bromo é usado como sedativo. Mas com sua overdose, pode haver consequências adversas que podem levar a um estado de depressão do sistema nervoso e, em alguns casos, a distúrbios mentais. E a falta de bromo no corpo leva a um desequilíbrio entre os processos de excitação e inibição.

Nossa glândula tireóide não pode ficar sem iodo, pois é capaz de matar os micróbios que entram em nosso corpo. Com uma deficiência de iodo no corpo humano, uma doença da tireóide chamada bócio pode começar. Com esta doença, aparecem sintomas bastante desagradáveis. Uma pessoa que tem bócio sente fraqueza, sonolência, febre, irritabilidade e perda de força.

De tudo isso, podemos concluir que sem halogênios, uma pessoa pode não apenas perder muitas coisas necessárias na vida cotidiana, mas sem eles nosso corpo não seria capaz de funcionar normalmente.