Природные источники галогенов

Теоретические сведения

К галогенам относятся фтор, хлор, бром йод, астат (табл. 24). Они расположены в главной подгруппе VII группы ПСЭ Д. И. Менделеева. Сходство и различие галогенов обусловлены электронной конфигурацией их атомов. Строение внешнего электронного уровня этих атомов выражается формулой: ns²np⁵.

Таблица 24

Элемент	F	Cl	Br	I	At
Название	фтор	хлор	бром	иод	астат
Год открытия
Автор открытия	Г.Кавендиш	К.Шееле	К.Шееле	А.Балар	Д.Корсон К.Маккензи Э.Сегре
Содержание в земной коре	6,25∙10^-2	1,75∙10^-2	1,6∙10^-4	4,25∙10^-5
Основные природные соединения	CaF2-плавиковый шпат; Na3[AlF6]- криолит; Ca5F(PO4)3 - фторапатит	NaCl – каменная соль; KCl–сильвин KCl∙MgCl2∙6H2O карналлит	В виде бромидов- NaBr, KBr, MgBr2-в морской воде	KIO3, KIO4 – в залежах селитры, подземных буровых водах; морских растениях	неустойчив: τ1/2 = 8,3 час получают по реакции: ^209Bi(α,2n) At искусственным путем

Отсутствие d-подуровня у атома фтора является причиной ряда особенностей в физических и химических свойствах этого элемента по сравнению с остальными галогенами. Поскольку в структуре атомов галогенов недостает лишь по обному электрону до устойчивой конфигурации внешнего уровня, то для всех этих элементов характерна валентность I и степень окисления -1. Этим и исчерпываются валентные возможности фтора.

Хлор и другие галогены инеют незаполненный d-подуровень и разъединение спаренных электронов, спопровождающееся образованием новых связей, здесь может быть энергетически выгодным. Поскольку каждое распаривание электронов увеличивает валентность на две единицы, хлор, бром, йод проявляют характерную нечетную валентность I, III, V, VII. Электронная структура хлора в нормальном и возбужденном состояниях:

3s 3p 3s 3p 3d

Cl

↓↑

↑↓

↓↑

↑

Cl*

↑↓

↓↑

↓

↓

↓

Cl*

↓↑

↓

↓

↓

↓

↓

Cl*

↓

↓

↓

↓

↓

↓

↓

По электронной конфигурации фтор и хлор являются типическими элементами, а бром, йоди и астат относятся к подгруппе брома. Строение внешнего электронного слоя атомов галогенов показывает возможность перехода хлора, брома и астата в возбужденные состояния, отвечающие положительным степеням окисления; этим они отличаются от фтора, который имеет единственную не нулевую степень окисления - -1.

Подобно оксидам, фториды подразделяют на основные, кислотные и амфотерные. Причем, кислотными являются фториды IVа – VIIа групп ПСЭ. Они реагируют с основными фторидами:

2NaF + SiF₄ = Na₂[SiF₆]

Атомы этой группы энергично присоединяют недостающий электрон, проявляя степень окисления -1, валентность I-VII. С повышением порядкового номера элементов в ряду F – Cl – Br – I увеличиваются радиусы атомов, уменьшается электроотрицательность, ослабевают неметаллические свойства и окислительная способность элементов (табл. 25.).

Таблица 25

Дата добавления: 2015-05-09