Фтор
Внешний вид
простого вещества
Жидкий фтор Жёлтая
жидкость (при криогенных температурах), бесцветный газ (в толстых слоях —
зеленовато-жёлтый, н.у.)
Свойства атома
Название, символ,
номер Фтор/Fluorum (F), 9
Атомная масса 18,9984032
Электронная
конфигурация 1s2 2s2 2p5
Степени окисления:
−1, 0
Температура
плавления: -219,70 °C
Температура
кипения: -188,12 °C
Кристаллическая
решётка простого вещества
Фтор — (от
др.-греч. φθόρος «разрушение, порча, вред», далее от φθείρω «уничтожать,
истреблять, губить») — элемент главной подгруппы 7-й группы, второго периода, с
атомным номером 9. Обозначается символом F (лат. Fluorum). Фтор — чрезвычайно
химически активный неметалл и самый сильный окислитель, является самым лёгким
элементом из группы галогенов. Простое вещество фтор при нормальных условиях —
двухатомный газ (формула F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом,
напоминающим озон или хлор.
История
Первое соединение
фтора — флюорит (плавиковый шпат) CaF2 — описано в конце XV века под названием
«флюор». В 1771 году Карл Шееле получил плавиковую кислоту.
Как один из атомов
плавиковой кислоты элемент фтор был предсказан в 1810 году, а выделен в
свободном виде лишь 76 лет спустя Анри Муассаном в 1886 году.
Распространение в
природе
В природе значимые
скопления фтора содержатся в основном в минерале флюорите CaF2
Относительно
богаты фтором чечевица и лук.
Содержанием в
почве фтор обязан вулканическим газам, за счёт того, что в их состав обычно
входит большое количество фтороводорода.
Физические свойства
Бледно-жёлтый газ,
в малых концентрациях запах напоминает одновременно озон и хлор, очень
агрессивен и ядовит.
Фтор имеет
аномально низкую температуру кипения (плавления). Это связано с тем, что фтор
не имеет d-подуровня и не способен образовывать полуторные связи, в отличие от
остальных галогенов
Химические
свойства
Самый активный
неметалл, бурно взаимодействует почти со всеми веществами, кроме фторидов в
высших степенях окисления и редких исключений — фторопластов, и с большинством
из них — с горением и взрывом, и всеми химическими элементами, кроме гелия,
неона и аргона. К фтору при комнатной температуре устойчивы некоторые металлы
за счёт образования плотной плёнки фторида, тормозящей реакцию со фтором — Al,
Mg, Cu, Ni. Контакт фтора с водородом приводит к воспламенению и взрыву даже
при очень низких температурах (до −252°C). В атмосфере фтора горят даже вода и
платина:
Проявляет
только окислительные свойства!
2F2 + 2H2O = 4HF + O2
Pt + 2F2
= PtF4
2Na + F2 = 2NaF
Фтор также
способен окислять в электрическом разряде кислород, образуя фторид кислорода OF2
и диоксидифторид O2F2.
Во всех
соединениях фтор проявляет степень окисления −1.
Хранение
Фтор хранят в
газообразном состоянии (под давлением) и в жидком виде (при охлаждении жидким
азотом) в аппаратах из никеля и сплавов на его основе (монель-металл), из меди,
алюминия и его сплавов, латуни, нержавеющей стали (это возможно потому, что эти
металлы и сплавы покрываются непреодолимой для фтора пленкой фторидов.
Применение
Фтор используется
для получения:
Фреонов — широко
распространенных хладагентов.
Фторопластов —
химически инертных полимеров.
Элегаза SF6
— газообразного изолятора, применяемого в высоковольтной электротехнике.
Гексафторида урана
UF6, применяемого для разделения изотопов урана в ядерной
промышленности.
Фтор и некторые
его соединения являются сильными окислителями, поэтому могут применяться в
качестве окислителя в ракетных топливах.
Фторированные
углеводороды (напр. перфтордекалин) применяются в медицине как кровезаменители.
Существует множество лекарств, содержащих фтор в структуре (фторотан,
фторурацил и др.).
Биологическая и
физиологическая роль
Фтор является
жизненно необходимым для организма элементом. В организме человека фтор, в
основном, содержится в эмали зубов в составе фторапатита — Ca5F(PO4)3.
При недостаточном (менее 0,5 мг/литр питьевой воды) или избыточном (более 1
мг/литр) потреблении фтора организмом могут развиваться заболевания зубов:
кариес и флюороз (крапчатость эмали) и остеосаркома, соответственно.
Малое содержание
фтора разрушает эмаль за счёт вымывания фтора из фторапатита с образованием
гидроксоапатита, и наоборот.
Для профилактики
кариеса рекомендуется использовать зубные пасты с добавками фторидов (натрия
и/или олова) или употреблять фторированную воду (до концентрации 1 мг/л), или
применять местные аппликации 1-2 % раствором фторида натрия или фторида олова.
Такие действия могут сократить вероятность появления кариеса на 30-50 %.
Токсикология
Фтор — чрезвычайно
агрессивное вещество. Действие объясняется возможностью фтора вступать в
свободнорадикальные реакции с тканями организма. Соприкосновение кожи с газом
на 2 секунды вызывает термический ожог II степени; воздействие в концентрации
0,15-0,30 мг/л приводит к раздражению открытых участков кожи. При обследовании
252 человек, подвергающихся воздействию фтора, у 57 обнаружены конъюнктивиты
или экзема век
Хлор
Cl 35,452
3s23p5
Хлор (от греч.
χλωρός — «зелёный») — элемент главной подгруппы VII группы, третьего периода, с
атомным номером 17.
Обозначается
символом Cl (лат. Chlorum). Химически активный неметалл. Входит в группу
галогенов.
Простое вещество
хлор при нормальных условиях — ядовитый газ желтовато-зелёного цвета, тяжелее
воздуха, с резким запахом и сладковатым, «металлическим» вкусом. Молекула хлора
двухатомная (формула Cl2).
История открытия
хлора[
Хлор был получен в
1774 г. шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле, описавшим его выделение при
взаимодействии пиролюзита с соляной кислотой в своём трактате о пиролюзите:
4HCl + MnO2 = MnCl2 + Cl2 + 2H2O
Шееле отметил
запах хлора, схожий с запахом царской водки, его способность взаимодействовать
с золотом и киноварью, а также его отбеливающие свойства. Однако Шееле, в
соответствии с господствовавшей в химии того времени теории флогистона,
предположил, что хлор представляет собой дефлогистированную муриевую (соляную)
кислоту. Бертолле и Лавуазье в рамках кислородной теории кислот обосновали, что
новое вещество должно быть оксидом гипотетического элемента мурия. Однако
попытки его выделения оставались безуспешными вплоть до работ Г. Дэви, которому
электролизом удалось разложить поваренную соль на натрий и хлор, доказав
элементарную природу последнего.
В 1811 г. Дэви
предложил для нового элемента название «хлорин» (chlorine). Спустя год Ж.
Гей-Люссак «сократил» название до хлора (chlore). В том же 1811 г. немецкий
физик Иоганн Швейгер предложил для хлора название «галоген» (дословно солерод).
Однако впоследствии этот термин закрепился за всей группой элементов, в которую
входит и хлор.
Распространение в
природе
В природе
встречаются два изотопа хлора 35Cl и 37Cl. В земной коре
хлор самый распространённый галоген. Хлор очень активен — он непосредственно
соединяется почти со всеми элементами периодической системы. Поэтому в природе
он встречается только в виде соединений в составе минералов: галита NaCl,
сильвина KCl, сильвинита KCl · NaCl, бишофита MgCl2 · 6Н2О,
карналлита KCl · MgCl2 · 6Н2O, каинита KCl · MgSO4
· 3Н2О. Самые большие запасы хлора содержатся в составе солей вод
морей и океанов В организме человека и животных хлор содержится в основном в
межклеточных жидкостях (в том числе в крови) и играет важную роль в регуляции
осмотических процессов, а также в процессах, связанных с работой нервных
клеток.
Физические и
химические свойства
При нормальных
условиях хлор — жёлто-зелёный газ с удушающим запахом. Некоторые его физические
свойства:
Цвет (газ) Жёлто-зелёный
Цвет (жидкость) Жёлтый
Температура
кипения −34 °C
Температура
плавления −100 °C
Атомный радиус 0,073
(нм)
Устойчивые степени
окисления −1, 0, +1, +3, +5, +7
Газообразный хлор
относительно легко сжижается. Начиная с давления в 0,8 МПа (8 атмосфер), хлор
будет жидким уже при комнатной температуре. При охлаждении до температуры в −34
°C хлор тоже становится жидким при нормальном атмосферном давлении. Жидкий хлор
— жёлтая жидкость, обладающая очень высоким коррозионным действием (за счёт
высокой концентрации молекул).
Химические
свойства
На валентном
уровне атома хлора содержится 1 неспаренный электрон: 1s22s22p63s23p5,
поэтому валентность равная 1 для атома хлора очень стабильна. За счёт присутствия
в атоме хлора незанятой орбитали d-подуровня, атом хлора может проявлять и
другие степени окисления. Схема образования возбуждённых состояний атома:
Валентность Степени
окисления Пример соединений
I +1, −1, 0
NaCl, NaClO, Cl2
III +3 NaClO2
V +5
KClO3
VII +7
KClO4
Взаимодействие с
металлами (окислительные свойства)
Хлор
непосредственно реагирует почти со всеми металлами (с некоторыми только в
присутствии влаги или при нагревании):
2Na + Cl2 = 2NaCl
2Sb + 3Cl2 = 2SbCl3
2Sb
+ 5Cl2 = 2SbCl5
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
Взаимодействие с
неметаллами (восстановительные свойства)
C неметаллами
(кроме углерода, азота, фтора, кислорода и инертных газов), образует
соответствующие хлориды.
5Cl2 + 2P = 2PCl5,
S + Cl2 = SCl2
На свету или при
нагревании активно реагирует (иногда со взрывом) с водородом по радикальному
механизму.
H2 + Cl2 = 2HCl.
С кислородом хлор
образует оксиды в которых он проявляет степень окисления от +1 до +7: Cl2O,
Cl2O3, Cl2O5, Cl2O7.
Они имеют резкий запах, термически и фотохимически нестабильны, склонны к
взрывному распаду.
При реакции с
фтором образуется не хлорид, а фториды:
Cl2 + F2 = 2ClF
Хлор вытесняет
бром и иод из их соединений с водородом и металлами:
Cl2 + 2HBr = Br2 + 2HCl
Cl2 + 2NaI = I2 + 2NaCl
При растворении в
воде или щелочах, хлор диспропорционирует, образуя хлорноватистую (а при
нагревании хлорноватую) и соляную кислоты, либо их соли:
Cl2 + H2O = HCl + HClO
Раствор хлора в
воде используется для отбеливания тканей и бумаги.
Окислительные
свойства хлора
Хлор — очень
сильный окислитель:
Cl2 + H2S = 2HCl + S
Применение
- Использовался
как боевое отравляющее вещество, а также для производства других боевых
отравляющих веществ: иприт, фосген.
- Для
обеззараживания воды — «хлорирования».
- В химическом
производстве соляной кислоты, хлорной извести, бертолетовой соли, хлоридов
металлов, ядов, лекарств, удобрений.
- В металлургии
для производства чистых металлов: титана, олова, тантала, ниобия.
- Как индикатор
солнечных нейтрино в хлор-аргонных детекторах.
Биологическая роль
- Хлор относится к
важнейшим биогенным элементам и входит в состав всех живых организмов в виде
соединений.
- У животных и
человека, ионы хлора участвуют в поддержании осмотического равновесия.
- Человек
потребляет 5-10 г NaCl в сутки. Минимальная потребность человека в хлоре
составляет около 800 мг в сутки. Младенец получает необходимое количество хлора
через молоко матери, в котором содержится 11 ммоль/л хлора. NaCl необходим для
выработки в желудке соляной кислоты, которая способствует пищеварению и
уничтожению болезнетворных бактерий. В настоящее время участие хлора в
возникновении отдельных заболеваний у человека изучено недостаточно хорошо,
главным образом из-за малого количества исследований. Достаточно сказать, что
не разработаны даже рекомендации по норме суточного потребления хлора. Мышечная
ткань человека содержит 0,20-0,52 % хлора, костная — 0,09 %; в крови — 2,89
г/л. В организме среднего человека (масса тела 70 кг) 95 г хлора. Ежедневно с
пищей человек получает 3-6 г хлора, что с избытком покрывает потребность в этом
элементе.
- Ионы хлора
жизненно необходимы растениям. Хлор участвует в энергетическом обмене у
растений, активируя окислительное фосфорилирование. Он необходим для
образования кислорода в процессе фотосинтеза изолированными хлоропластами,
стимулирует вспомогательные процессы фотосинтеза.
- Хлор
положительно влияет на поглощение корнями кислорода, соединений калия, кальция,
магния. Чрезмерная концентрация ионов хлора в растениях может иметь и
отрицательную сторону, например, снижать содержание хлорофилла, уменьшать
активность фотосинтеза, задерживать рост и развитие растений.
Но существуют
растения, которые в процессе эволюции либо приспособились к засолению почв,
либо в борьбе за пространство заняли пустующие солончаки на которых нет
конкуренции. Растения произрастающие на засоленных почвах называются —
галофиты, они накапливают хлориды в течение вегетационного сезона, а потом
избавляются от излишков посредством листопада или выделяют хлориды на
поверхность листьев и веток и получают двойную выгоду притеняя поверхности от
солнечного света.
Среди
микроорганизмов, так же известны галофилы — галобактерии — которые обитают в
сильносоленых водах или почвах.
Токсичность
Хлор — токсичный
удушливый газ, при попадании в лёгкие вызывает ожог лёгочной ткани, удушье.
Раздражающее действие на дыхательные пути оказывает при концентрации в воздухе
около 6 мг/м³ (то есть в два раза выше порога восприятия запаха хлора).
ПДК хлора в
атмосферном воздухе следующие: среднесуточная — 0,03 мг/м³; максимально разовая
— 0,1 мг/м³; в рабочих помещениях промышленного предприятия — 1 мг/м³.
При работе с хлором
следует пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, перчатками. На
короткое время защитить органы дыхания от попадания в них хлора можно тряпичной
повязкой, смоченной раствором сульфита натрия Na2SO3 или
тиосульфата натрия Na2S2O3.
Хлор был одним из
первых химических отравляющих веществ, использованных Германией в Первую
мировую войну, впервые применен в 1915 году во время битвы при Ипре.
Бром
Красно-бурая
жидкость с сильным неприятным запахом
Свойства атома
Название, символ,
номер Бром / Bromum (Br), 35
Атомная
масса 79,901
Электронная
конфигурация …. 3d10 4s2 4p5
Степени окисления
+7, +5, +3, +1, 0, -1
Плотность (при н.
у.) 3,102 (25 °C) г/см³
Температура
плавления -7,25 °C
Температура
кипения 331,9 K
Бром (от др.-греч.
βρῶμος «вонючка», «вонючий») — элемент главной подгруппы VII группы, четвёртого
периода, с атомным номером 35.
Обозначается
символом Br (лат. Bromum). Химически активный неметалл, относится к группе
галогенов. Простое вещество бром при нормальных условиях — тяжёлая едкая
жидкость красно-бурого цвета с сильным неприятным запахом. Молекула брома
двухатомна (формула Br2).
История
Бром был открыт в
1826 году молодым преподавателем колледжа города Монпелье А. Ж. Баларом.
Открытие Балара сделало его имя известным всему миру. Из одной популярной книги
в другую кочует утверждение, что огорчённый тем, что в открытии брома никому
неизвестный Антуан Балар опередил самого Юстуса Либиха, Либих воскликнул, что,
дескать, не Балар открыл бром, а бром открыл Балара. Однако это неправда, или,
точнее, не совсем правда: фраза принадлежала не Ю. Либиху, а Шарлю Жерару,
который очень хотел, чтобы кафедру химии в Парижском университете занял Огюст
Лоран, а не избранный на должность профессора А. Балар.
Название элемента
происходит от др.-греч. βρῶμος — дурной запах, зловоние.
Нахождение в
природе
В горных породах
бром присутствует главным образом в виде ионов, которые мигрируют вместе с
грунтовыми водами. Часть земного брома связана в организмах растений в сложные
и большей частью нерастворимые органические соединения. Некоторые растения
активно накапливают бром. Это в первую очередь бобовые — горох, фасоль,
чечевица, а также морские водоросли. В море сосредоточена большая часть брома.
Есть он и в воде солёных озёр, и в подземных водоносных пластах, сопутствующих
месторождениям горючих ископаемых, а также калийных солей и каменной соли. Есть
бром и в атмосфере, причем содержание этого элемента в воздухе приморских
районов всегда больше, чем в районах с резко континентальным климатом.
Физические
свойства
При обычных
условиях бром — красно-бурая жидкость с резким неприятным запахом, ядовит, при
соприкосновении с кожей образуются ожоги. Бром — одно из двух простых веществ
(и единственное из неметаллов), наряду со ртутью, которое при комнатной
температуре является жидким. Плотность при 0 °C — 3,19 г/см³. Температура
плавления брома −7,2 °C, кипения 58,8 °C, при кипении бром превращается из
жидкости в буро-коричневые пары, при вдыхании раздражающие дыхательные пути.
Химические
свойства
В свободном виде
существует в виде двухатомных молекул Br2.
Бром немного, но
лучше других галогенов растворим в воде (3,58 г в 100 г воды при 20 °C),
раствор называют бромной водой. В бромной воде протекает реакция с образованием
бромоводородной и неустойчивой бромноватистой кислот:
Br2 + H2O = HBr + HBrO
С большинством
органических растворителей бром смешивается во всех отношениях, при этом часто
происходит бромирование молекул органических растворителей.
По химической
активности бром занимает промежуточное положение между хлором и иодом. При
реакции брома с растворами иодидов выделяется свободный иод:
Br2 + 2KI = I2 + 2KBr
Напротив, при
действии хлора на бромиды, находящиеся в водных растворах, выделяется свободный
бром:
Cl2 + 2KBr = Br2 +
2KCl
Реакция брома с
водородом протекает при нагревании и приводит к образованию бромоводорода HBr.
Раствор HBr в воде — это бромоводородная кислота, по силе близкая к соляной
кислоте HCl. Соли бромоводородной кислоты — бромиды (NaBr, MgBr2,
AlBr3 и др.). Качественная реакция на присутствие бромид-ионов в
растворе — образование с ионами Ag+ светло-желтого осадка бромида серебра AgBr,
практически нерастворимого в воде.
С кислородом и
азотом бром непосредственно не реагирует. Бром образует большое число
различных соединений с остальными галогенами. Например, со фтором бром образует
неустойчивые BrF3 и BrF5, с иодом — IBr. Устойчивы к
действию брома тантал и платина, в меньшей степени — серебро, титан и свинец.
Жидкий бром легко
взаимодействует с золотом, образуя трибромид золота AuBr3
2Au + 3Br2= 2AuBr3
Бром — сильный
окислитель, он окисляет сульфит-ион до сульфата, нитрит-ион — до нитрата и т.
д.
Применение
- «Бромная вода»
(водный раствор брома) применяется как реагент для качественного определения
непредельных органических соединений.
- Бромид серебра
AgBr применяется в фотографии как светочувствительное вещество.
- Используется для
создания антипиренов — добавок, придающих пожароустойчивость пластикам, древесине,
текстильным материалам.
- Пентафторид
брома иногда используется как очень мощный окислитель ракетного топлива.
- 1,2-дибромэтан в
настоящее время применяют как антидетонирующую добавку в моторном топливе,
взамен тетраэтилсвинца.
- Растворы бромидов
используются в нефтедобыче.
- Многие
броморганические соединения применяются как инсектициды и пестициды.
- В медицине
бромид натрия и бромид калия применяют как успокаивающие средства.
- Со времен Первой
мировой войны бром используется для производства боевых отравляющих веществ.
Физиологическое
действие
Бром и его пары
сильно токсичны. Уже при содержании брома в воздухе в концентрации около 0,001
% (по объёму) наблюдается раздражение слизистых оболочек, головокружение,
носовые кровотечения, а при более высоких концентрациях — спазмы дыхательных
путей, удушье. ПДК паров брома 0,5 мг/м³. Летальная доза, при которой
происходит гибель 50 % животных, при пероральном введении для крыс составляет
1700 мг/кг. Для человека смертельная доза составляет 14 мг/кг. При отравлении
парами брома пострадавшего нужно немедленно вывести на свежий воздух (как можно
в более ранней стадии показаны ингаляции кислорода); для восстановления дыхания
можно на небольшое время пользоваться тампоном, смоченным нашатырным спиртом,
на короткое время периодически поднося его к носу пострадавшего. Дальнейшее
лечение должно проводиться под наблюдением врача. Особенно опасно отравление
парами брома людей, страдающих астмой и заболеваниями лёгких, так как при
вдыхании паров брома очень высока вероятность отёка лёгких. Жидкий бром при
попадании на кожу вызывает болезненные и долго не заживающие ожоги.
Утечкой брома из
железнодорожного вагона было вызвано чрезвычайное происшествие в городе
Челябинске, приведшее к отравлению сотен жителей. Более 50 из них на следующий
день были госпитализированы в больницы города. При работе с бромом следует
пользоваться защитной спецодеждой, противогазом, специальными перчатками. Из-за
высокой химической активности и токсичности как паров брома, так и жидкого
брома, его следует хранить в стеклянной, плотно закупоренной толстостенной
посуде. Сосуды с бромом располагают в ёмкостях с песком, который предохраняет
сосуды от разрушения при встряхивании. Из-за высокой плотности брома сосуды с
ним ни в коем случае нельзя брать только за горло (горло может оторваться, и
тогда бром окажется на полу).
Мифы и легенды
Существует широко
распространенная городская легенда о том, что в армии, местах лишения свободы и
психиатрических больницах будто бы добавляют соединения брома в еду для
снижения полового влечения. Происхождение этого мифа неизвестно.
Препараты брома
солёные на вкус и не влияют ни на влечение, ни на потенцию. Они обладают
снотворным и успокаивающим эффектом.
Ни в коем случае
нельзя путать «аптечный бром» (водные растворы бромида калия или натрия),
который применяют при расстройствах нервной системы, и элементарный бром,
который является высокотоксичным веществом. Принимать элементарный бром внутрь
ни в коем случае нельзя — это яд.
Иод
Блестящий
тёмно-серый неметалл. В газообразном состоянии — фиолетовый.
Название, символ,
номер Ио́д / Iodum (I), 53
Атомная
масса 126,90447
Электронная
конфигурация …..4d10 5s2 5p5
Степени окисления
+7, +5, +3, +1, 0, −1
Плотность (при н.
у.) 4,93 г/см³
Температура
плавления 113,5 °C
Температура
кипения 184,35 °C
Ио́д (тривиальное
(общеупотребительное) название — йод; от др.-греч. ἰώδης — «фиалковый
(фиолетовый)») — элемент главной подгруппы VII группы, пятого периода, с
атомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный
неметалл, относится к группе галогенов.
Простое вещество
иод при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым
металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким
запахом. Молекула вещества двухатомна (формула I2).
История
Иод был открыт в
1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал
рассматривать его как химический элемент.
Нахождение в
природе
Иод — редкий
элемент. Однако он чрезвычайно сильно рассеян в природе и, будучи далеко не
самым распространенным элементом, присутствует практически везде. Иод находится
в виде иодидов в морской воде (20—30 мг на тонну морской воды). Присутствует в
живых организмах, больше всего в водорослях (5 кг на тонну высушенной морской
капусты, ламинарии). Известен в природе также в свободной форме, в качестве
минерала, но такие находки единичны, — в термальных источниках Везувия и на
острове Вулькано (Италия). Запасы природных иодидов оцениваются в 15 млн тонн,
99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах
ведётся интенсивная добыча иода, например, чилийская.
Физические свойства
Конфигурация
внешнего электронного слоя 5s2p5. В соединениях проявляет
степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).
Иод при обычных
условиях — твёрдое вещество, чёрно-серые или тёмно-фиолетовые кристаллы со
слабым металлическим блеском и специфическим запахом.
Пары имеют
характерный фиолетовый цвет, так же как и растворы в неполярных органических
растворителях, например в бензоле — в отличие от бурого раствора в полярном
спирте. Слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных
растворах иодидов щелочных металлов с образованием трииодидов (напр. трииодид
калия).
При нагревании при
атмосферном давлении иод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары
фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары иода
кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Этим пользуются на практике для
очистки иода от нелетучих примесей.
Жидкий иод можно
получить, нагревая его под давлением.
Химические
свойства
Образует ряд
кислот: иодоводородную (HI), иодноватистую (HIO), иодистую (HIO2),
иодноватую (HIO3), иодную (HIO4).
Химически иод
довольно активен, хотя и в меньшей степени, чем хлор и бром.
Довольно известной
качественной реакцией на иод является его взаимодействие с крахмалом, при
котором наблюдается синее окрашивание в результате образования соединения
включения.
С металлами иод
при легком нагревании энергично взаимодействует, образуя иодиды:
Hg + I2 = HgI2
С водородом иод
реагирует только при нагревании и не полностью, образуя иодоводород:
H2 + I2 = 2HI
Иод является
окислителем менее сильным, чем фтор, хлор и бром.
При растворении в
воде иод частично реагирует с ней:
Применение
В медицине - 5 %
спиртовой раствор йода
5-процентный
спиртовой раствор иода используется для дезинфекции кожи вокруг повреждения
(рваной, резаной или иной раны), но не для приёма внутрь при дефиците иода в
организме.
При большом
количестве внутримышечных уколов, на месте уколов пациенту регулярно делается
иодная клетка (это научный медицинский термин), в просторечии называемая иодной
сеткой, — иодом рисуется сетка на площади, в которую делаются уколы (напр. на
ягодицах). Это нужно для того, чтобы быстро рассасывались желваки,
образовавшиеся в местах уколов.
- В криминалистике
пары иода применяются для обнаружения отпечатков пальцев на бумажных
поверхностях, например на купюрах.
- Иод используется
в источниках света:
галогеновых лампах
— в качестве компонента газового наполнителя колбы для осаждения
- Иод используется
в качестве компонента положительного электрода (окислителя) в литиево-иодных
аккумуляторах для электромобилей.
- В последние годы
резко повысился спрос на иод со стороны производителей жидкокристаллических
дисплеев.
Биологическая роль
- Иод относится к
микроэлементам и присутствует во всех живых организмах. Его содержание в
растениях зависит от присутствия его соединений в почве и водах. Некоторые
морские водоросли (морская капуста, или ламинария, фукус и другие) накапливают
до 1 % иода. Богаты иодом водоросли семейства рясковых. Иод входит в скелетный
белок губок и скелетопротеинов морских многощетинковых червей.
- У животных и
человека иод входит в состав так называемых тиреоидных гормонов, вырабатываемых
щитовидной железой — тироксина и трииодтиронина, оказывающих многостороннее
воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.
- В организме
человека (масса тела 70 кг) содержится 12-20 мг иода. Суточная потребность
человека в иоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой
тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник)
суточная доза иода составляет 0,15 мг.[15]
- Отсутствие или
недостаток иода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к
заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к
поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным
геохимическим дефицитом иода, с профилактической целью добавляют иодид калия,
иодид натрия или иодат калия (иодированная соль).
Недостаток иода
приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни,
кретинизму). Также при небольшом недостатке иода отмечается усталость, головная
боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность;
слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается
артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови.
Токсичность
Иод ядовит.
Смертельная доза 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы.
При вдыхании паров иода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть
отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение,
боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость,
головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли
в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня
появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает
летальный исход.
Астат
6s26p5
Аста́т (от
др.-греч. «неустойчивый») — радиоактивный химический элемент— элемент главной
подгруппы VII группы, шестого периода, с атомным номером 85. Обозначается
символом At (лат. Astatium). Простое вещество астат при нормальных условиях —
нестабильные кристаллы тёмно-синего цвета. Молекула астата, по всей видимости,
двухатомна (формула At2).
В лабораторных
условиях астат из-за сильной радиоактивности не удаётся получить в
макроскопических количествах, достаточных для глубокого изучения его свойств.
История
Предсказан (как
«эка-иод») Д. И. Менделеевым в 1898 году. В 1931—1943 годах были сделаны
многочисленные попытки обнаружить элемент № 85 в природе. Он мог быть спутником
иода, продуктом α-распада франция или β-распада полония, поэтому его пытались
найти в иоде, морской воде, продуктах распада изотопов радия и радона,
монаците, урановой смоляной руде, минералах железа и платины..
Впервые астат был
получен искусственно в 1940 Д. Корсоном, К. Р. Маккензи и Э. Сегре
(Калифорнийский университет в Беркли). В русской терминологии элемент до 1962
года назывался «астатин».
Нахождение в природе
Астат является
наиболее редким элементом среди всех, встречающихся в земной природе. Его
суммарное содержание в земной коре в любой момент времени не превышает одного
грамма. В поверхностном слое земной коры толщиной 1,6 км содержится всего 70 мг
астата.
Получение
Астат получают
только искусственно. В основном изотопы астата получают облучением
металлических висмута или тория α-частицами высокой энергии.
Физические свойства
Ввиду малого
количества доступного для изучения вещества, физические свойства этого элемента
плохо изучены и, как правило, построены на аналогиях с более доступными
элементами.
Астат — твёрдое
вещество сине-чёрного цвета, по внешнему виду похожее на иод. Для него
характерно сочетание свойств неметаллов (галогенов) и металлов (полоний, свинец
и другие). Как и иод, астат хорошо растворяется в органических растворителях и
легко ими экстрагируется. По летучести немного уступает иоду, но также может
легко возгоняться.
Температура
плавления 230 °C, кипения (возгонки) 302 °C (По другим источникам 244 °С, 309
°С соответственно).
Химические свойства
По
химическим свойствам астат близок как к иоду (проявляет свойства галогенов),
так и к полонию (свойства металла).
Астат в водном
растворе восстанавливается диоксидом серы SO2; как и металлы, он осаждается
даже из сильнокислых растворов сероводородом (H2S). Вытесняется из
сернокислых растворов цинком (свойства металла).
Как и все
галогены, астат образует нерастворимую соль AgAt (астатид серебра). Он
способен окисляться до состояния At(V), как и иод (например, соль AgAtO3
идентична по свойствам AgIO3).
Астат реагирует с
бромом и иодом, при этом образуются межгалогенные соединения — иодид астата AtI
и бромид астата AtBr:
При действии на
водный раствор астата водородом в момент реакции образуется газообразный
астатоводород HAt. Однако ввиду одинаковой электроотрицательности водорода и
астата астатоводород крайне неустойчив.
С металлами астат
образует соединения, в которых проявляет степень окисления −1, как и все
остальные галогены (NaAt — астатид натрия).
Биологическая роль.
Будучи схожим по
химическим свойствам с иодом, астат радиотоксичен. При попадании в организм
концентрируется в печени. Как и иод, астат способен накапливаться в щитовидной
железе. Альфа-излучение астата поражает близлежащие ткани, приводит к нарушению
их функции и в перспективе — к образованию опухолей.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.