כאן הקורא ימצא מידע על הלוגנים, יסודות כימיים של הטבלה המחזורית של D. I. Mendeleev. תוכן המאמר יאפשר לכם להכיר את תכונותיהם הכימיות והפיזיקליות, מיקומם בטבע, דרכי היישום וכו'.
מידע כללי
הלוגנים הם כל היסודות של הטבלה הכימית של D. I. Mendeleev, שהם בקבוצה השבע-עשרה. לפי שיטת סיווג מחמירה יותר, כל אלו הם מרכיבים של הקבוצה השביעית, תת-הקבוצה הראשית.
הלוגנים הם יסודות המסוגלים להגיב כמעט עם כל החומרים מסוג פשוט, למעט כמות מסוימת של לא-מתכות. כולם הם סוכני חמצון אנרגיה, ולכן, בתנאים טבעיים, ככלל, הם נמצאים בצורה מעורבת עם חומרים אחרים. האינדיקטור לפעילות הכימית של הלוגנים יורד עם הגדלת המספור הסידורי שלהם.
היסודות הבאים נחשבים להלוגנים: פלואור, כלור, ברום, יוד, אסטטין וטנסין שנוצרה באופן מלאכותי.
כפי שהוזכר קודם לכן, כל ההלוגנים הם חומרי חמצון בעלי תכונות בולטות, וחוץ מזה, כולם אינם מתכות. ברמת האנרגיה החיצונית יש שבעה אלקטרונים.אינטראקציה עם מתכות מובילה ליצירת קשרים יוניים ומלחים. כמעט כל ההלוגנים, למעט פלואור, יכולים לפעול כחומר מפחית, להגיע למצב החמצון הגבוה ביותר של +7, אבל זה מחייב שהם יתקשרו עם יסודות שיש להם רמה גבוהה של אלקטרושליליות.
תכונות האטימולוגיה
בשנת 1841, הציע הכימאי השוודי J. Berzelius להציג את המונח הלוגנים, בהתייחס אליהם ה-F, Br, I הידועים אז. עם זאת, לפני הצגת המונח הזה ביחס לכל קבוצת היסודות הללו., בשנת 1811., המדען הגרמני I. Schweiger כינה כלור באותה מילה, המונח עצמו תורגם מיוונית כ"מלח".
מבנה אטומי ומצבי חמצון
תצורת האלקטרונים של המעטפת האטומית החיצונית של הלוגנים היא כדלקמן: אסטטין - 6s26p5, יוד - 5s 25p5, ברום 4s24p5, כלור – 3s 23p5, פלואור 2s22p5.
הלוגנים הם יסודות שיש להם שבעה אלקטרונים על מעטפת האלקטרונים מהסוג החיצוני, מה שמאפשר להם לחבר "בקלות" אלקטרון שאינו מספיק להשלמת הקליפה. בדרך כלל, מצב החמצון מופיע כ-1. Cl, Br, I ו- At, המגיבים עם יסודות בעלי דרגה גבוהה יותר, מתחילים להראות מצב חמצון חיובי: +1, +3, +5, +7. לפלואור יש מצב חמצון קבוע של -1.
הפצה
לאור שלההלוגנים בעלי תגובתיות גבוהה נמצאים בדרך כלל כתרכובות. רמת ההתפלגות בקרום כדור הארץ יורדת בהתאם לעלייה ברדיוס האטומי מ-F ל-I. אסטטין בקרום כדור הארץ נמדד בגרמים, וטניס נוצר באופן מלאכותי.
הלוגנים מופיעים באופן טבעי לרוב בתרכובות הליד, ויוד יכול גם ללבוש צורה של אשלגן או נתרן יודט. בשל מסיסותם במים, הם נמצאים במימי האוקיינוס ובתמיסות טבעיות. F הוא נציג מסיס לקוי של הלוגנים והוא נמצא לרוב בסלעי משקע, והמקור העיקרי שלו הוא סידן פלואוריד.
מאפייני איכות פיזיים
הלוגנים יכולים להיות שונים מאוד זה מזה, ויש להם את התכונות הפיזיקליות הבאות:
- פלואור (F2) הוא גז צהוב בהיר בעל ריח חריף ומגרה ואינו דחוס בתנאי טמפרטורה רגילים. נקודת ההיתוך היא -220 מעלות צלזיוס, ונקודת הרתיחה היא -188 מעלות צלזיוס.
- כלור (Cl2) הוא גז שאינו נדחס בטמפרטורה רגילה, גם בלחץ, בעל ריח מחניק, חריף וצבע ירוק-צהוב. הוא מתחיל להימס ב-101 מעלות צלזיוס, ולרתוח ב-34 מעלות צלזיוס.
- ברום (Br2) הוא נוזל נדיף וכבד בעל צבע חום וריח חריף ומצחיק. נמס ב-7°C ורותח ב-58°C.
- יוד (I2) - לחומר מסוג מוצק זה יש צבע אפור כהה, ויש לו ברק מתכתי, הריח די חד. תהליך ההיתוך מתחיל בשעהמגיע ל-113.5 מעלות צלזיוס, ורותח ב-184.885 מעלות צלזיוס.
- הלוגן נדיר הוא אסטטין (At2), שהוא מוצק ובעל צבע שחור-כחול עם ברק מתכתי. נקודת ההיתוך מתאימה ל-244 מעלות צלזיוס, והרתיחה מתחילה לאחר הגעה ל-309 מעלות צלזיוס.
הטבע הכימי של הלוגנים
הלוגנים הם יסודות בעלי פעילות חמצון גבוהה מאוד, שנחלשת בכיוון מ-F ל-At. פלואור, בהיותו הנציג הפעיל ביותר של הלוגנים, יכול להגיב עם כל סוגי המתכות, לא למעט אף מתכות ידועות. רוב נציגי המתכות, הנכנסים לאטמוספירה של פלואור, נתונים להצתה עצמית, תוך שחרור חום בכמויות אדירות.
מבלי לחשוף את הפלואור לחום, הוא יכול להגיב עם מספר רב של לא-מתכות, כגון H2, C, P, S, Si. סוג התגובות במקרה זה הוא אקסותרמי ועלול להיות מלווה בפיצוץ. כאשר מחומם, F מאלץ את ההלוגנים הנותרים להתחמצן, וכאשר הוא נחשף לקרינה, יסוד זה מסוגל להגיב לחלוטין עם גזים כבדים בעלי אופי אינרטי.
כאשר אינטראקציה עם חומרים מסוג מורכב, פלואור גורם לתגובות באנרגיה גבוהה, למשל, על ידי חמצון מים, הוא עלול לגרום לפיצוץ.
כלור יכול להיות גם תגובתי, במיוחד במצב חופשי. רמת הפעילות שלו פחותה מזו של הפלואור, אבל הוא מסוגל להגיב כמעט עם כל החומרים הפשוטים, אבל חנקן, חמצן וגזים אצילים לא מגיבים איתו.אינטראקציה עם מימן, כאשר הוא מחומם או באור טוב, כלור יוצר תגובה אלימה, מלווה בפיצוץ.
בנוסף לתגובות החלפה, Cl יכול להגיב עם מספר רב של חומרים מסוג מורכב. מסוגלים לעקור את Br ו-I כתוצאה מחימום מהתרכובות שנוצרו על ידם עם מתכת או מימן, ויכולים להגיב גם עם חומרים אלקליים.
ברום פחות פעיל מבחינה כימית מכלור או פלואור, אבל עדיין מראה את עצמו מאוד בהיר. זה נובע מהעובדה שברום Br משמש לרוב כנוזל, מכיוון שבמצב זה דרגת הריכוז הראשונית, בתנאים זהים אחרים, גבוהה מזו של Cl. בשימוש נרחב בכימיה, במיוחד אורגני. יכול להתמוסס ב-H2O ולהגיב איתו חלקית.
יסוד ההלוגן יוד יוצר חומר פשוט I2 ומסוגל להגיב עם H2O, מתמוסס בתמיסות יודיד, נוצר בזמן אניונים מורכבים. אני שונה מרוב ההלוגנים בכך שהוא לא מגיב עם רוב הנציגים של לא-מתכות ומגיב לאט עם מתכות, בזמן שהוא חייב להיות מחומם. הוא מגיב עם מימן רק כשהוא נתון לחימום חזק, והתגובה היא אנדותרמית.
הלוגן אסטטין נדיר (At) הוא פחות תגובתי מיוד, אבל יכול להגיב עם מתכות. דיסוציאציה מייצרת גם אניונים וגם קטיונים.
Applications
תרכובות הלוגן נמצאות בשימוש נרחב על ידי האדם במגוון רחב של תחומים. קריוליט טבעי(Na3AlF6) משמש להשגת Al. ברום ויוד משמשים לעתים קרובות כחומרים פשוטים על ידי חברות תרופות וכימיקלים. הלוגנים משמשים לעתים קרובות בייצור חלקי מכונות. פנסים הם אחד מהדברים האלה. חשוב מאוד לבחור את החומר המתאים לרכיב זה של הרכב, שכן הפנסים מאירים את הכביש בלילה ומהווים דרך לזהות גם אתכם וגם נהגים אחרים. קסנון נחשב לאחד החומרים המרוכבים הטובים ביותר ליצירת פנסים. ההלוגן, לעומת זאת, אינו נחות בהרבה באיכותו מהגז האינרטי הזה.
הלוגן טוב הוא פלואור, תוסף בשימוש נרחב במשחת שיניים. זה עוזר למנוע התרחשות של מחלות שיניים - עששת.
יסוד ההלוגן כמו כלור (Cl) מוצא את השימוש שלו בייצור HCl, המשמש לעתים קרובות בסינתזה של חומרים אורגניים כמו פלסטיק, גומי, סיבים סינתטיים, צבעים וממיסים וכו'. כמו גם תרכובות כלור משמש כהלבנה לפשתן, כותנה, נייר וכחומר לוחם בחיידקים במי שתייה.
שימו לב! רעיל
בשל התגובתיות הגבוהה מאוד שלהם, הלוגנים נקראים בצדק רעילים. היכולת להיכנס לתגובות בולטת ביותר בפלואור. להלוגנים יש תכונות מחנק בולטות והם מסוגלים להזיק לרקמות בעת אינטראקציה.
פלואור באדים ובאירוסולים נחשב לאחד הפוטנציאליים ביותרצורות מסוכנות של הלוגנים שמזיקות ליצורים חיים מסביב. זאת בשל העובדה שהוא נתפס בצורה גרועה בחוש הריח ומורגש רק לאחר הגעה לריכוז גבוה.
סיכום
כפי שאנו יכולים לראות, הלוגנים הם חלק חשוב מאוד בטבלה המחזורית של מנדלייב, יש להם תכונות רבות, נבדלים באיכויות פיזיקליות וכימיות, במבנה האטומי, במצב החמצון וביכולת להגיב עם מתכות ולא מתכות.. בתעשייה, הם משמשים במגוון דרכים, החל מתוספים במוצרי טיפוח אישי ועד לסינתזה של כימיקלים אורגניים או אקונומיקה. למרות שקסנון היא אחת הדרכים הטובות ביותר לתחזק וליצור אור בפנס הרכב, הלוגן עדיין טוב כמעט כמו קסנון והוא גם נמצא בשימוש נרחב ויש לו את היתרונות שלו.
עכשיו אתה יודע מה זה הלוגן. מילת סריקה עם שאלות כלשהן על החומרים האלה כבר לא מהווה מכשול עבורך.
