загрузка...
загрузка...
На головну

БУДОВА та хімічні властивості ГАЛОГЕНОВ ТА ЇХ СПОЛУК

  1. З'єднання галогенів
  2. Divide; Побудова характеристик насосів
  3. VI. Хімічні опіки.
  4. X. Перевірка міцності шпонкових з'єднань
  5. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  6. Автоколивальні БІОХІМІЧНІ ПРОЦЕСИ
  7. Алюміній, його властивості та застосування в техніці

Галогени фтор F, хлор С1, бром Вг, йод I є елементами групи VILA. Електронна конфігурація валентної оболонки атомів галогенів в основному стані ns2np5. Наявність п'яти електронів на зовнішній р-орбіталі, в тому числі одного неспареного, є причиною високого спорідненості галогенів до електрону. Приєднання електрона приводить до утворення галогенид-аніонів (F-, С1-, Вг-, I-) зі стійкою 8-електронної оболонкою найближчого благородного газу. Галогени - яскраво виражені неметали.

Найбільш електронегативний елемент фтор має в з'єднаннях тільки одну ступінь окислення - 1, так як завжди є акцептором електронів. Інші галогени в з'єднаннях можуть мати ступінь окислення від -1 до +7. Позитивні ступеня окислення галогенів викликані переходом їх валентних електронів на вільні d-орбіталі зовнішнього рівня (розд. 2.1.3) при утворенні зв'язків з більш електронегативними елементами.

Молекули галогенів двоатомні: F2, З 12, Вг2, I2. При стандартних умовах фтор і хлор - гази, бром - летюча рідина (tКИП = 59 ° С), а йод - твердий, але він легко переганяється (переходить в газоподібний стан, минаючи рідкий).

Окислювально-відновні властивості.Галогени є сильними окислювачами, вступаючи у взаємодію майже з усіма металами і багатьма неметалами:

Особливо високу хімічну активність проявляє фтор, який при нагріванні реагує навіть з благородними газами ксеноном, криптоном і радоном:

Хімічна активність галогенів зменшується від фтору до йоду, тому що зі збільшенням радіуса атома здатність галогенів приєднувати електрони зменшується:

Більш активний галоген завжди витісняє менш активний з його сполук з металами. Так, фтор витісняє всі інші галогени з їх галогенідів, а бром - тільки йод з иодидов:

Різна окислювальна здатність галогенів проявляється і в їх дії на організм. Газоподібні хлор і фтор через дуже сильних окисних властивостей є потужними отруйними речовинами, що викликають важкі ураження легень і слизових оболонок очей, носа і гортані. Йод - м'якший окислювач, що виявляє антисептичні властивості, тому він широко використовується в медицині.

Відмінності в окисно-відновних властивостях галогенів проявляються і при їх взаємодії з водою. Фтор окисляє воду, при цьому відновником виступає атом кисню молекули воли:

 
 

 Взаємодія інших галогенів з водою супроводжується окислювально-відновної дисмутації їх атомів. Так, при реакції хлору з водою один з атомів молекули хлору, приєднуючи електрон від іншого атома, відновлюється, а інший атом хлору, віддаючи електрон, окислюється. При цьому утворюється хлорне вода, містить хлористий водень (соляну кислоту) і гіпохлорістую (хлорноватистую) кислоту:

 
 

 Реакція є оборотною, а її рівновагу сильно зміщене вліво. Гіпохлорістая кислота нестійка і легко розпадається, особливо на світлі, з утворенням дуже сильного окислювача -атомарного кисню:

Таким чином, хлорне вода містить в різних концентраціях три окислювача з різною окислювальну здатність: молекулярний хлор, гіпохлорістую кислоту і атомарний кисень, суму яких часто називають "Активний хлор".

Утворений атомарний кисень знебарвлює барвники і вбиває мікроби, що пояснює відбілюючий і бактерицидну дію хлорної води.

Гіпохлорістая кислота - сильніший окислювач, ніж газоподібний хлор. Вона реагує з органічними сполуками RH і як окислювач, і як хлорує реагент:

Тому під час хлорування питної води, що містить в якості домішок органічні речовини, вони можуть перетворитися в більш токсичні хлорорганічні сполуки RC1. Це обов'язково слід враховувати при розробці способів очищення води і їх застосуванні.

 
 

 При додаванні до хлорного воді луги рівновагу зміщується вправо внаслідок нейтралізації гіпохлорістой і соляної кислот:

 
 

 Отриманий розчин суміші солей, званий жавелевой водою, використовується як відбілюючий і дезинфікуючий засіб. Ці властивості обумовлені тим, що гіпохлорит калію під дією СО2 + Н20 і в результаті гідролізу перетворюється в нестійку гіпохлорістую кислоту, яка утворює атомарний кисень. В результаті жавелева вода руйнує барвники і вбиває мікроби.

 
 

 При дії газоподібного хлору на вологу гашене вапно Са (ОН)2 отримують суміш солей СаСl2 і Са (0С1)2, звану хлорним вапном:

 
 

 Хлорне вапно можна розглядати як змішану кальцієву сіль соляної і гіпохлорістой кислот CaCl (OCl). У вологому повітрі хлорне вапно, взаємодіючи з водою і вуглекислим газом, поступово виділяє гіпохлорістую кислоту, яка забезпечує її відбілюючий, дезінфікуючий і дегазуючі властивості:

При дії на хлорне вапно соляної кислоти відбувається виділення вільного хлору:

При нагріванні гіпохлорістая кислота в результаті окислювально-відновного диспропорціонування розкладається з утворенням соляної і хлорноватої кислот:

При пропущенні хлору через гарячий розчин лугу, наприклад КОН, утворюються хлорид калію і хлорат калію КClO3 (Бертолетова сіль):

Окислювальна здатність аніонів кисневмісних кислот хлору в водних розчинах в ряду СlO- - СlO4 (-) зменшується незважаючи на зростання в них ступеня окислення хлору:

Це пояснюється підвищенням стійкості аніонів в зазначеному ряду внаслідок посилення делокализации їх негативного заряду. У той же час перхлорати LiC104, КСlO4 в сухому стані при високих температурах є сильними окислювачами і використовуються для мінералізації різних біоматеріалів при визначенні в них містяться неорганічних компонентів.

Аніони галогенів (крім F-) здатні віддавати електрони, тому вони є відновниками. Відновлювальна здатність галогенид-аніонів в міру зростання їх радіусу збільшується від хлорид-аніону до йодид-аніони:

Так, іодоводородной кислота окислюється киснем повітря вже при звичайній температурі:

Соляна кислота не окислюється киснем, і тому хлорид-аніон стійкий в умовах організму, що дуже важливо з позиції фізіології і медицини.

Кислотно-основні властивості.Водородгалогеніди HF, НС1, HBr, HI внаслідок полярності їх молекул добре розчиняються у воді. При цьому відбувається гідратація молекул, що призводить до їх дисоціації з утворенням гідратованих протонів і галогенид-аніонів. Сила кислот в ряду HF, НС1, HBr, HI зростає внаслідок збільшення радіуса і поляризуемости аніонів від F- до I-.

Соляна кислота як компонент шлункового соку відіграє важливу роль в процесі травлення. В основному за рахунок соляної кислоти, масова частка якої в шлунковому соку складає 0,3%, його рН підтримується в інтервалі від 1 до 3. Соляна кислота сприяє переходу ферменту пепсину в активну форму, що забезпечує перетравлення білків за рахунок гідролітичного розщеплення пептидних зв'язків з освітою різних амінокислот:

Визначення змісту соляної кислоти та інших кислот в шлунковому соку було розглянуто в розд. 8.3.3.

В ряду кисневмісних кислот хлору в міру збільшення його ступеня окислення сила кислот збільшується.

Це пов'язано зі збільшенням полярності зв'язку О-Н через зсув її електронної щільності до атому хлору, а також через підвищення стійкості аніонів.

 
 

Комплексоутворюючі властивості.Аніони галогенів схильні до комплексоутворення в якості лігандів. Стійкість галогенідними комплексів зазвичай зменшується в ряду F-> Сl-> Вr->> I-. Саме процесом комплексоутворення пояснюється токсичну дію фторид-аніонів, які, утворюючи фторидні комплекси з катіонами металів, що входять в активні центри ферментів, пригнічують їх активність.

 
 

 Цікаві комплексоутворюючі властивості проявляє молекула йоду. Так, розчинність молекулярного йоду у воді різко зростає в присутності йодиду калію, що пов'язано з освітою комплексного аніону

Невисока стійкість цього комплексного іона забезпечує наявність молекулярного йоду в розчині. Тому в медицині використовується як бактерицидний засіб водний розчин йоду з додаванням KI. Крім того, молекулярний йод утворює комплекси включення з крохмалем (розд. 22.3) і полівініловим спиртом (Синій йод). У цих комплексах молекули йоду або їх асоціати з йодид-аніонами заповнюють канали, утворені спиралевидной структурою відповідних полігідроксіполімеров. Комплекси включення не дуже стійкі і здатні поступово віддавати молекулярний йод. Тому такий препарат, як синій йод, є ефективним, але м'яким бактерицидним засобом пролонгованої дії.

Біологічна роль і застосування галогенів та їхніх сполук в медицині.Галогени у вигляді різних сполук входять до складу живих тканин. В організмі все галогени мають ступінь окислення - 1. При цьому хлор і бром існують у вигляді гідратованих аніонів Сl- і Вr-, а фтор і йод входять до складу нерозчинних у воді биосубстратов :.

Сполуки фтору є компонентами кісткової тканини, нігтів і зубів. Біологічна дія фтору насамперед пов'язано з проблемою хвороб зубів. Фторид-аніон, заміщаючи в гідроксиапатит гідроксид-іон, утворює шар захисної емалі з твердого фторапатита:

Фторування питної води до концентрації фторид-іона 1 мг / л і додавання фториду натрію в зубну пасту значно знижують карієс зубів у населення. У той же час при концентрації фторид-аніону в питній воді вище 1,2 мг / л підвищується крихкість кісток, зубної емалі і з'являється загальне виснаження організму, зване флуорозом.

Хлорид-аніони забезпечують іонні потоки через клітинні мембрани, беруть участь в підтримці осмотичного гомеостазу, створюють сприятливе середовище для дії і активації протолітічеських ферментів шлункового соку.

Бромід-аніони в організмі людини локалізуються переважно в гіпофізі і інших залозах внутрішньої секреції. Встановлено наявність динамічної зв'язку між вмістом в організмі бромід- і хлорид-аніонів. Так, підвищений вміст в крові бромід-аніонів сприяє швидкому виділенню нирками хлорид-аніонів. Броміди локалізуються в основному в міжклітинної рідини. Вони підсилюють гальмівні процеси в нейронах кори головного мозку, в зв'язку з чим броміди калію, натрію і бромкамфора застосовуються в фармакології.

Йод і його сполуки впливають на синтез білків, жирів і гормонів. Більше половини кількості йоду знаходиться в щитовидній залозі в зв'язаному стані у вигляді тиреоїдних гормонів. При недостатньому надходженні йоду в організм розвивається ендемічний зоб. З метою профілактики цього захворювання до кухонної солі додають NaI або KI (1-2 г на 1 кг NaCl). Таким чином, всі галогени необхідні для нормального функціонування живих організмів.


 
 

глава 13



Попередня   172   173   174   175   176   177   178   179   180   181   182   183   184   185   186   187   Наступна

Умови зміщення іонного гетерогенного рівноваги. | Послідовність осадження іонів | Гетерогенність РІВНОВАГИ В РОЗЧИНАХ, ПОВ'ЯЗАНІ З процес розшарування | Гетерогенність РІВНОВАГИ В ЖИВИХ СИСТЕМАХ | ХІМІЯ ЕЛЕМЕНТІВ-органогенного | ВОДЕНЬ І ЙОГО СПОЛУКИ | ВУГЛЕЦЬ І ЙОГО СПОЛУКИ | АЗОТ І ЙОГО СПОЛУКИ | ФОСФОР І ЙОГО СПОЛУКИ | КИСЕНЬ ТА ЙОГО СПОЛУКИ |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати