Загальна характеристика галогенів
Елементи VII групи головної підгрупи називають галогенами (грец. hals — сіль і… genes — народжений,) — ті, що народжують солі.
На зовнішньому енергетичному рівні атомів галогенів є 7 електронів, електронна конфігурація – ns2np5. До завершення р підрівня і набуття стійкої електронної конфігурації благородного газу атомам галогенів не вистачає одного електрона, тому усі галогени є сильними окисниками. Найбільш характерний ступінь окиснення галогенів в сполуках ‑1.
Закономірності зміни будови атомів та їх властивостей показані в таблиці 1.
Таблиця 1.
Електронна будова і властивості галогенів
Символ елемента | Електронна формула зовнішнього шару | Радіус атома | Електронегативність | Окисні властивості |
|---|---|---|---|---|
F | 2s 22p5 | збільшується | послаблюється | послаблюються |
Cl | 3s 23p5 |
|||
Br | 4s 24p5 |
|||
I | 5s 25p5 |
Розглянемо електронну конфігурацію атомів Флуору і Хлору (Рис. 1)
Рис 1. Електронно-графічні формули Флуору і Хлору.
Із усіх галогенів лише Флуор, у атомів якого лише 2 енергетичних рівня, не має незаповненого d-підрівня, тому він не може мати більше одного неспареного електрона і проявляє сталу валентність І.
В атомах Хлору і решти галогенів d-підрівень незаповнений, що дозволяє їм переходити в збуджений стан і мати різну кількість неспарених електронів, відповідно проявляти валентність І, ІІІ, V та VII (Рис. 2).
Рис 2. Електронна будова атомів Галогенів у збудженому стані.
Найменший радіус атома в підгрупі – у Флуору, у решти елементів він зростає. В ряду F < Cl < Br < І радіус відповідно становить (нм): 0,039; 0,073; 0,085; 0,104.
При переході від Флуору до Йоду зменшуються електронегативність та окисні властивості елементів.
Флуор є найбільш електронегативним не тільки серед галогенів, а й взагалі серед усіх елементів періодичної системи, тому у сполуках він має ступінь окиснення лише ‑1.
Інші галогени в Оксигенвмісних сполуках проявляють позитивні ступені окиснення +1, +3, +5 та +7.
Поширення галогенів у природі
У зв’язку з високою хімічною активністю галогени в природі зустрічаються винятково у хімічно зв’язаному стані, головним чином у вигляді солей (галогенідів). Більш поширеними у земній корі є сполуки Флуору та Хлору, а Бром та Йод належать до розсіяних елементів.
Дані про склад мінералів галогенів наведені в таблиці 2.
Таблиця 2.
Поширення галогенів у природі
| Галогени |
Назва мінералу |
Формула |
|
F |
Флюорит (плавиковий шпат) |
CaF2 |
|
Кріоліт |
Na3AlF6 |
|
|
Cl |
Кам’яна сіль (галіт) |
NaCl |
|
Карналіт |
KCl·MgCl2·6H2O |
|
|
Сильвін |
KCl |
|
|
Сильвініт |
KCl·NaCl |
|
|
Br |
Морські води |
|
|
Домішки до мінералів хлору |
||
|
Бурові води нафтопромислових районів |
||
|
I |
Водорості («морська капуста»). |
|
|
Води бурових свердловин |
ВИСНОВКИ
Галогени — елементи VII-А групи. На зовнішньому енергетичному рівні атомів галогенів — 7 електронів, електронна конфігурація – ns2np5. Флуор проявляє сталу валентність І. Атоми решти галогенів можуть переходити в збуджений стан і відповідно проявляти валентність І, ІІІ, V та VII.Найбільш характерний ступінь окиснення галогенів в сполуках ‑1.В ряду F < Cl < Br < І радіус атомів збільшується, а електронегативність та окисні властивості послаблюються.Хлор, Бром і Йод в Оксигенвмісних сполуках проявляють позитивні ступені окиснення: +1, +3, +5 та +7.
Питання для закріплення знань.
- Порівняйте будову атомів Флуору і Хлору.
- Як змінюються електронегативність і окисні властивості галогенів зі збільшенням їхньої атомної маси? Чому?
- Які ступені окиснення можуть проявляти галогени в сполуках?
- Визначте ступені окиснення Хлору в сполуках, що мають формули: NaClО, KClО3, HClO2, KClO4. Поясніть, в якому стані знаходиться атом Хлору в кожному випадку?
