Химичните елементи флуор (F), хлор (Cl), бром (Br) и йод (I) формита халогенната група. Те проявяват еднаква валентност към водорода и кислорода.
Наименованието халогенна група произлиза от опитите на учените да дадат най-точно наименование на хлора. Немският учен Швейгер през 1811 г. предложил той да се нарича халоген, тоест солерод (от халос - сол и генао - ражда), защото хлорът има свойството да образува твърде много соли. Това предложение не се приело, но останало като наименование на химичната група.
Всички химични групи имат закономерности в изменението на свойствата на простите вещества с нарастване на относителната им атомна маса
Строеж на халогенните елементи, състояние, физични свойства и физиологично действие
Халогенните елементи са двуатомни молекули.
Флуорът F2 е бледожълт газ с остра миризма, а бромът Br2 е единственият течен неметал. Бромът Br2 може да се разтваря във вода, която се нарича бромна вода.
Йодът I2 е твърдо кристално вещество с метален блясък и черно-виолетов цвят. Йодът I2 може да се разтваря в спирт и бензин, като спиртните разтвори на този химичен елемент се наричат тинктури. Йодът е слаборазтворим във вода и образува разтвор, който се нарича йодна вода. С помощта на йод може да се открива нишесте - това свойство го прави изключително ценен в хранително-вкусовата промишленост. Впрочем с нишесте лесно може да се открие йод.
Халогенните елементи не провеждат топлина и електричен ток. Техните физични свойства се променят закономерно с нарастването на относителната им атомна маса - плътността на елементите нараства, а темперетурата им на топене и кипене се повишава, миризмата им отслабва, а цветът става по-наситен. При йода I2 се проявяват химични свойства, типични за металите (твърдо състояние, метален блясък).
Всички халогени са отровни, а отровното им действие намалява с повишаване на относителната им атомна маса.
Химични свойства и съединения на халогените
Халогените са реактивоспособни химични елементи и могат да взаимодействат с метали и неметали, а с кислорода не взаимодействат пряко. С водорода халогените се свързват при обикновени условия, а химичната им активност към него намалява с нарастване на относителната атомна маса на елементите.
H2 + F2 -> 2HF (флуороводород).
H2 + Br2 -> 2Hbr (бромоводород).
2Al + 3I2 -> AlI3 (алуминиев трийодид).
Водородни съединения (халогеноводороди)
Халогеноводородите са газове с молекулен строеж. Миризмата на тези газове е задушлива, а техните разтвори имат киселинен химичен характер и се наричат халогеноводородни киселини. Халогеноводородните киселини се дисоциират във воден разтвор, като дават водородни положителни йони. Тяхната сила нараства с увеличаването на относителната атомна маса на елементите. Примери за хлогеноводороди:
- HF - флуороводородна киселина;
- HCl - солна киселина;
- HBr - бромоводородна киселина;
- HI - йодоводородна киселина.
Откриване на халогеноводородни киселини
Халогеноводородните киселини могат да бъдат откривани със сребърен нитрат, който е с химична формула AgNO3, пример: HBr + AgNO3 -> AgBr + HNO3.
Оксиди и кислородсъдържащи киселини
От халогенните елементи само флуора не образува киселинни оксиди. В съединенията си с кислород халогенните елементи са от нисша първа или от висша седма валентност. Такива оксиди, на които съответстват кислородсъдържащи киселини, се наричат киселинни оксиди. Силата на тези киселини намалява с нарастване на относителната маса на халогенните елементи.
Кислородсъдържащи киселини на халогенните елементи са са хипохлористата киселина (HClO), хипобромистата киселина (HBrO), хипойодистата киселина (HIO).
Оксиди на халогенните елементи са Cl2O7 (дихлорен хептаоксид), Br2O7 (дибромен хептаоксид), I2O7 (дийоден хептаоксид).
Разпространение и употреба на халогенните елементи
Халогенните елементи са широко разпространени. Само минералите на елемента флуор са над 100, най-известен от които е флуоритът CaF2. Флуорът участва и в био процесите в човешкото тяло и е жизненоважен за здравината на костите и зъбите.
Малки количества хлор може да се открият във вулканичните газове, а в атмосферата този газ може да попадне и като замърсител на въздуха от химични предприятия или при изгаряне на полимери като пластмасата.
Едно от най-употребяваните в практиката химични съединения е натриевият хлорид. От него се произвеждат натриева основа, солна киселина, калцинирана сода и други.
Солната киселина е една от най-употребяваните киселини в химическите лаборатории. Може да се ползва и за производство на метални хлориди. Също така разредена солна киселина се използва и в медицината при недостатъчна киселинност на стомашния сок.
Бромът и йодът също добре разпространени в природата, а йодът играе важна роля при обмяната на веществата в човешкото тяло. Благодарение на йода в щитовидната жлеза се образуват хормони, които са изключително важни за нормалното функциониране на човешките органи. Йодът се използва и в медицината за пробиване на рани, най-често под формата на йодна тинктура.
Фреоните също са важни за промишлеността. Те съдържат елементите флуор и хлор и се втечняват лесно, а при изпарението си поглъщат голямо количество топлина. Това им свойство определя приложението им в хладилната технике, за пълнене на флакони за аерозолно разпръскване на парфюмерийни и други препарати. Фреоните отделят атомен хлор, когато попаднат в атмосферата, който разрушава озоновия слой.
Флорът и хлорът влизат в състава на някои пластмаси като тефлон, PVC и други.
Вреди, които халогеносъдържащите вещества нанасят
Всички халогени са отровни вещества, а хлорът е първото бойно вещество, ползвано по време на Първата световна война. С хлор са били нанасяни огромни поражения на вражеските войски.
Безразборното и некомпетентно използване на различни препарати за растителна защита, съдържащи халогенни елементи, може да нанесе изключително големи щети на реколтата и дори да я унищожи, правейки я негодна за консумация.
Интересни факти за халогените
Добавянето на йодни съединения към храната на животните може да увеличи произвеждането на мляко, вълна, яйца и други животински продукти.
Флуороводородната киселина разяжда стъклото и с нея могат да се правят различни гравюри и рисунки.
Липсата на флуор в човешкото тяло е основна причина за поява на кариеси и остеопороза, но при предозиране костите стават чупливи, а по зъбите се появяват петна. Масово в пастите за съби има флуор.