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Õèìèÿ 9 êëàññ ñ ÃÄÇ. Ãàáðèåëÿí § 22. ÃàëîãåíûÑòðîåíèå è ñâîéñòâà àòîìîâ. Ýëåìåíòû ãëàâíîé ïîäãðóïïû VII ãðóïïû Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìû Ä. È. Ìåíäåëååâà, îáúåäèí¸ííûå ïîä îáùèì íàçâàíèåì ãàëîãåíû, — ôòîð F, õëîð Ñl, áðîì Âã, èîä I, àñòàò At (ðåäêî âñòðå÷àþùèéñÿ â ïðèðîäå) — òèïè÷íûå íåìåòàëëû.
Ýòî è ïîíÿòíî, âåäü èõ àòîìû ñîäåðæàò íà âíåøíåì ýíåðãåòè÷åñêîì óðîâíå ñåìü ýëåêòðîíîâ, è èì íåäîñòà¸ò ëèøü îäíîãî ýëåêòðîíà, ÷òîáû çàâåðøèòü åãî. Àòîìû ãàëîãåíîâ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ ìåòàëëàìè ïðèíèìàþò ýëåêòðîí îò àòîìîâ ìåòàëëîâ. Ïðè ýòîì âîçíèêàåò èîííàÿ ñâÿçü è îáðàçóþòñÿ ñîëè. Îòñþäà è ïðîèñõîäèò îáùåå íàçâàíèå ïîäãðóïïû «ãàëîãåíû», ò. å. «ðîæäàþùèå ñîëè». Ãàëîãåíû — î÷åíü ñèëüíûå îêèñëèòåëè. Ôòîð â õèìè÷åñêèõ ðåàêöèÿõ ïðîÿâëÿåò òîëüêî îêèñëèòåëüíûå ñâîéñòâà, è äëÿ íåãî õàðàêòåðíà òîëüêî ñòåïåíü îêèñëåíèÿ -1 â ñîåäèíåíèÿõ. Îñòàëüíûå ãàëîãåíû ïðîÿâëÿþò è âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ áîëåå ýëåêòðîîòðèöàòåëüíûìè ýëåìåíòàìè — ôòîðîì, êèñëîðîäîì, àçîòîì. Èõ ñòåïåíè îêèñëåíèÿ ìîãóò ïðèíèìàòü çíà÷åíèÿ +1, +3, +5, +7. Âîññòàíîâèòåëüíûå ñâîéñòâà ãàëîãåíîâ óñèëèâàþòñÿ îò õëîðà ê èîäó, ÷òî ñâÿçàíî ñ óâåëè÷åíèåì ðàäèóñîâ èõ àòîìîâ: àòîìû õëîðà ïðèìåðíî â ïîëòîðà ðàçà ìåíüøå, ÷åì èîäà. Ãàëîãåíû — ïðîñòûå âåùåñòâà. Âñå ãàëîãåíû ñóùåñòâóþò â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè â âèäå äâóõàòîìíûõ ìîëåêóë ñ êîâàëåíòíîé íåïîëÿðíîé õèìè÷åñêîé ñâÿçüþ ìåæäó àòîìàìè.  òâ¸ðäîì ñîñòîÿíèè F2, Ñl2, Âã2, I2 èìåþò ìîëåêóëÿðíûå êðèñòàëëè÷åñêèå ðåø¸òêè, ÷òî è ïîäòâåðæäàåòñÿ èõ ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè (òàáë. 7). Êàê ìîæíî çàìåòèòü, ñ óâåëè÷åíèåì ìîëåêóëÿðíîé ìàññû ãàëîãåíîâ ïîâûøàþòñÿ èõ òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ è êèïåíèÿ (ðèñ. 88), âîçðàñòàåò ïëîòíîñòü: ôòîð è õëîð — ãàçû, áðîì — æèäêîñòü, èîä — òâ¸ðäîå âåùåñòâî. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ñ óâåëè÷åíèåì ðàçìåðîâ àòîìîâ è ìîëåêóë ãàëîãåíîâ (ðèñ. 89) âîçðàñòàþò è ñèëû ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ìåæäó íèìè.
Îò F2 ê I2 óñèëèâàåòñÿ èíòåíñèâíîñòü îêðàñêè ãàëîãåíîâ. Êðèñòàëëû èîäà èìåþò ìåòàëëè÷åñêèé áëåñê. Õèìè÷åñêàÿ àêòèâíîñòü ãàëîãåíîâ, êàê íåìåòàëëîâ, îò ôòîðà ê èîäó îñëàáåâàåò. Êàæäûé ãàëîãåí ÿâëÿåòñÿ ñàìûì ñèëüíûì îêèñëèòåëåì â ñâî¸ì ïåðèîäå. Îêèñëèòåëüíûå ñâîéñòâà ãàëîãåíîâ îò÷åòëèâî ïðîÿâëÿþòñÿ ïðè èõ âçàèìîäåéñòâèè ñ ìåòàëëàìè. Ïðè ýòîì, êàê âû óæå çíàåòå, îáðàçóþòñÿ ñîëè.
Òàê, ôòîð óæå ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ ðåàãèðóåò ñ áîëüøèíñòâîì ìåòàëëîâ, à ïðè íàãðåâàíèè — è ñ çîëîòîì, ñåðåáðîì, ïëàòèíîé, èçâåñòíûìè ñâîåé õèìè÷åñêîé ïàññèâíîñòüþ. Àëþìèíèé è öèíê â àòìîñôåðå ôòîðà âîñïëàìåíÿþòñÿ:
Îñòàëüíûå ãàëîãåíû ðåàãèðóþò ñ ìåòàëëàìè â îñíîâíîì ïðè íàãðåâàíèè. Òàê, â êîëáå, íàïîëíåííîé õëîðîì, êðàñèâî âñïûõèâàþò è ñãîðàþò êðèñòàëëèêè èçìåëü÷¸ííîé ñóðüìû (ðèñ. 90), îáðàçóÿ ïðè ýòîì ñìåñü äâóõ õëîðèäîâ ñóðüìû (III) è (V):
Íàãðåòûé ïîðîøîê æåëåçà òàêæå çàãîðàåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñ õëîðîì. Îïûò ìîæíî ïðîâåñòè è ñ ñóðüìîé, íî òîëüêî æåëåçíûå îïèëêè íóæíî ïðåäâàðèòåëüíî íàêàëèòü â æåëåçíîé ëîæå÷êå, à çàòåì âûñûïàòü èõ íåáîëüøèìè ïîðöèÿìè â êîëáó ñ õëîðîì. Òàê êàê õëîð ÿâëÿåòñÿ ñèëüíûì îêèñëèòåëåì, òî â ðåçóëüòàòå ðåàêöèè îáðàçóåòñÿ õëîðèä æåëåçà (III) (ðèñ. 91):
 ïàðàõ áðîìà ñãîðàåò ðàñêàë¸ííàÿ ìåäíàÿ ïðîâîëîêà:
Èîä îêèñëÿåò ìåòàëëû ìåäëåííåå, íî â ïðèñóòñòâèè âîäû, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ êàòàëèçàòîðîì, ðåàêöèÿ èîäà ñ ïîðîøêîì àëþìèíèÿ ïðîòåêàåò î÷åíü áóðíî:
Ðåàêöèÿ ñîïðîâîæäàåòñÿ âûäåëåíèåì ôèîëåòîâûõ ïàðîâ èîäà (ïî÷åìó?). Îá óìåíüøåíèè îêèñëèòåëüíûõ è óâåëè÷åíèè âîññòàíîâèòåëüíûõ ñâîéñòâ ãàëîãåíîâ îò ôòîðà ê èîäó ìîæíî ñóäèòü è ïî èõ ñïîñîáíîñòè âûòåñíÿòü äðóã äðóãà èç ðàñòâîðîâ ñîëåé. Òàê, õëîð âûòåñíÿåò áðîì è èîä èç ðàñòâîðîâ èõ ñîëåé (ðèñ. 92), íàïðèìåð:
Ñâîáîäíûé áðîì âûòåñíÿåò èîä èç ñîëåé:
Äëÿ ôòîðà ýòà ðåàêöèÿ íå õàðàêòåðíà, òàê êàê îíà ïðîòåêàåò â ðàñòâîðå, à ôòîð âçàèìîäåéñòâóåò ñ âîäîé, âûòåñíÿÿ èç íå¸ êèñëîðîä:
Çäåñü êèñëîðîä âûñòóïàåò â íåïðèâû÷íîé äëÿ ñåáÿ ðîëè âîññòàíîâèòåëÿ. Ýòî, ïîæàëóé, åäèíñòâåííûé ñëó÷àé, êîãäà êèñëîðîä â ðåàêöèè ãîðåíèÿ ÿâëÿåòñÿ íå îäíèì èç èñõîäíûõ âåùåñòâ, à å¸ ïðîäóêòîì. Îñëàáëåíèå îêèñëèòåëüíûõ ñâîéñòâ ãàëîãåíîâ îò ôòîðà ê èîäó íàãëÿäíî ïðîÿâëÿåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè èõ ñ âîäîðîäîì. Óðàâíåíèå ýòîé ðåàêöèè ìîæíî çàïèñàòü â îáùåì âèäå:
(à — óñëîâíîå õèìè÷åñêîå îáîçíà÷åíèå ãàëîãåíîâ). Åñëè ôòîð âçàèìîäåéñòâóåò ñ âîäîðîäîì â ëþáûõ óñëîâèÿõ ñî âçðûâîì, òî ñìåñü õëîðà ñ âîäîðîäîì ðåàãèðóåò ñî âçðûâîì òîëüêî ïðè ïîäæèãàíèè èëè îáëó÷åíèè ïðÿìûì ñîëíå÷íûì ñâåòîì, áðîì âçàèìîäåéñòâóåò ñ âîäîðîäîì ïðè íàãðåâàíèè è áåç âçðûâà. Ýòè ðåàêöèè ýêçîòåðìè÷åñêèå. Ðåàêöèÿ æå ñîåäèíåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîãî èîäà ñ âîäîðîäîì ñëàáîýíäîòåðìè÷åñêàÿ, îíà ïðîòåêàåò ìåäëåííî äàæå ïðè íàãðåâàíèè.  ðåçóëüòàòå ýòèõ ðåàêöèé îáðàçóþòñÿ ñîîòâåòñòâåííî ôòîðîâîäîðîä HF, õëîðîâîäîðîä ÍÑl, áðîìîâîäîðîä ÍÂr è èîäîâîäîðîä HI. Îòêðûòèå ãàëîãåíîâ. Ôòîð â ñâîáîäíîì âèäå ïîëó÷èë âïåðâûå â 1886 ã. ôðàíöóçñêèé õèìèê À. Ìóàññàí, êîòîðûé áûë óäîñòîåí çà ýòî Íîáåëåâñêîé ïðåìèè. Ñâî¸ íàçâàíèå ýëåìåíò ïîëó÷èë îò ãðå÷åñêîãî ôòîðîñ — « ðàçðóøàþùèé ». Õëîð îòêðûò øâåäñêèì õèìèêîì Ê. Øååëå â 1774 ã. Ýëåìåíò ïîëó÷èë íàçâàíèå çà öâåò ïðîñòîãî âåùåñòâà (îò ãðå÷. õëîðîñ — æ¸ëòî-çåë¸íûé).
Áðîì îòêðûò â 1826 ã. ôðàíöóçñêèì õèìèêîì À. Áà- ëàðîì. Ýëåìåíò íàçâàí òàê çà çàïàõ ïðîñòîãî âåùåñòâà (îò ãðå÷. áðîìîñ — çëîâîííûé). Èîä ïîëó÷åí â 1811 ã. ôðàíöóçñêèì ó÷¸íûì Á. Êóð- òóà, à íàçâàíèå ïîëó÷èë çà öâåò ïàðîâ ïðîñòîãî âåùåñòâà (îò ãðå÷. èîäýñ — ôèîëåòîâûé).
1. Îáðàòèòåñü ê ýëåêòðîííîìó ïðèëîæåíèþ. Èçó÷èòå ìàòåðèàë óðîêà è âûïîëíèòå ïðåäëîæåííûå çàäàíèÿ. 2. Íàéäèòå â Èíòåðíåòå ýëåêòðîííûå àäðåñà, êîòîðûå ìîãóò ñëóæèòü äîïîëíèòåëüíûìè èñòî÷íèêàìè, ðàñêðûâàþùèìè ñîäåðæàíèå êëþ÷åâûõ ñëîâ è ñëîâîñî÷åòàíèé ïàðàãðàôà. Ïðåäëîæèòå ó÷èòåëþ ñâîþ ïîìîùü â ïîäãîòîâêå íîâîãî óðîêà — ñäåëàéòå ñîîáùåíèå ïî êëþ÷åâûì ñëîâàì è ñëîâîñî÷åòàíèÿì ñëåäóþùåãî ïàðàãðàôà.
1. Ðàññ÷èòàéòå ìàññó 1 ë ôòîðà è õëîðà ïðè í. ó. Íàéäèòå èõ îòíîñèòåëüíóþ ïëîòíîñòü ïî âîäîðîäó è âîçäóõó. 2. Ðàñòâîðû õëîðà, áðîìà è èîäà â âîäå ñîîòâåòñòâåííî íàçûâàþò õëîðíîé, áðîìíîé è éîäíîé âîäîé. Ïî÷åìó íåò ôòîðíîé âîäû? 3. Ïðîâåäèòå àíàëîãèþ ìåæäó ðåàêöèÿìè ùåëî÷íûõ ìåòàëëîâ è ôòîðà ñ ðàñòâîðàìè ñîëåé. 4. Ðàññ÷èòàéòå ñòåïåíè îêèñëåíèÿ àòîìîâ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ â ñëåäóþùèõ ñîåäèíåíèÿõ: ÊÑlO3 (áåðòîëåòîâà ñîëü), ÍÑlO (õëîðíîâàòèñòàÿ êèñëîòà), ÍÑlO4 (õëîðíàÿ êèñëîòà). Íàïèøèòå ôîðìóëû îêñèäîâ, ñîîòâåòñòâóþùèõ êèñëîòàì. 5. Âû÷èñëèòå îáú¸ì õëîðà (í. ó.), êîòîðûé ïîòðåáóåòñÿ äëÿ âûòåñíåíèÿ âñåãî èîäà èç 300 ã 15%-ãî ðàñòâîðà èîäèäà êàëèÿ. Âû÷èñëèòå êîëè÷åñòâî âåùåñòâà íîâîé ñîëè, êîòîðîå ïðè ýòîì îáðàçóåòñÿ. 6. Âû÷èñëèòå îáú¸ì õëîðîâîäîðîäà, êîòîðûé îáðàçóåòñÿ ïðè âçàèìîäåéñòâèè 150 ë õëîðà ñ 200 ë âîäîðîäà. Êàêîé ãàç âçÿò â èçáûòêå? Âû÷èñëèòå îáú¸ì, êîòîðûé çàéì¸ò èçáûòîê ýòîãî ãàçà. 7. Âî ìíîãèõ ñòðàíàõ ôòîð íîñèò äðóãîå íàçâàíèå — ôëþîð, ÷òî â ïåðåâîäå ñ ëàòèíñêîãî îçíà÷àåò «òåêó÷èé». Íàéäèòå îáúÿñíåíèå ýòîãî íàçâàíèÿ, èñïîëüçóÿ õèìè÷åñêèå ñëîâàðè è äðóãóþ ëèòåðàòóðó.
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