Галоген - Halogen

Галогены
Водород Гелий
Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон
Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон
Калий Кальций Скандий Титана Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон
Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебряный Кадмий Индий Банка Сурьма Теллур Йод Ксенон
Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Меркурий (элемент) Таллий Вести Висмут Полоний Астатин Радон
Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Беркелиум Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Бориум Калий Мейтнерий Дармштадтиум Рентгений Копернициум Нихоний Флеровий Московиум Ливерморий Tennessine Оганессон
Номер группы ИЮПАК 17
Имя по элементу группа фтора
Банальное имя галогены
Номер группы CAS
(США, образец ABA)
VIIA
старый номер IUPAC
(Европа, образец AB)
VIIB

↓  Период
2
Изображение: жидкий фтор при криогенных температурах
Фтор (F)
9 Галоген
3
Изображение: газообразный хлор
Хлор (Cl)
17 Галоген
4
Изображение: Жидкий бром
Бром (Br)
35 Галоген
5
Изображение: кристалл йода
Йод (I)
53 Галоген
6 Астатин (At)
85 галоген
7 Tennessine (Ts)
117 Галоген

Легенда

изначальный элемент
элемент от распада
Синтетический
Цвет атомного номера:
черный = твердое тело , зеленый = жидкость , красный = газ

В галогены ( / ч æ л ə ə п , ч -, - л -, - ˌ ɛ п / ) представляют собой группу , в периодической таблице , состоящей из пяти или шести химически связанных элементов : фтора (F) , , хлор (Cl), бром (Br), йод (I) и астат (At). Искусственно созданный элемент 117, теннессин (Ts), также может быть галогеном. В современной номенклатуре ИЮПАК эта группа известна как группа 17 .

Название «галоген» означает «солеобразователь». Когда галогены реагируют с металлами, они образуют широкий спектр солей , включая фторид кальция , хлорид натрия (обычная поваренная соль), бромид серебра и иодид калия .

Группа галогенов - единственная группа периодической таблицы, которая содержит элементы в трех основных состояниях вещества при стандартной температуре и давлении . При связывании с водородом все галогены образуют кислоты. Большинство галогенов обычно получают из минералов или солей . Средние галогены - хлор, бром и йод - часто используются в качестве дезинфицирующих средств . Броморганические соединения являются наиболее важным классом антипиренов , а элементарные галогены опасны и могут быть смертельно токсичными.

История

Фторсодержащий минерал фторошпар был известен еще в 1529 году. Ранние химики поняли, что соединения фтора содержат неоткрытый элемент, но не смогли его выделить. В 1860 году английский химик Джордж Гор пропустил электрический ток через фтористоводородную кислоту и, вероятно, произвел фтор, но тогда он не смог доказать свои результаты. В 1886 году, Муассано , химик в Париже, проводил электролиз на дифториде калия , растворенный в безводном фтористом водороде , и успешно изолированный фторе.

Соляная кислота была известна алхимикам и ранним химикам. Однако элементарный хлор не производился до 1774 года, когда Карл Вильгельм Шееле нагрел соляную кислоту с диоксидом марганца . Шееле назвал этот элемент «дефлогистированной соляной кислотой», так хлор был известен в течение 33 лет. В 1807 году Хамфри Дэви исследовал хлор и обнаружил, что это реальный элемент. Хлор в сочетании с соляной кислотой, а также серной кислотой в некоторых случаях создавал газообразный хлор, который был ядовитым газом во время Первой мировой войны . Он вытеснил кислород на загрязненных территориях и заменил обычный насыщенный кислородом воздух токсичным газообразным хлором. При котором газ будет сжигать человеческие ткани снаружи и внутри, особенно легкие, что затрудняет или делает невозможным дыхание в зависимости от уровня загрязнения.

Бром был открыт в 1820-х годах Антуаном Жеромом Баларом . Балард открыл бром, пропустив газообразный хлор через образец рассола . Первоначально он предложил название мурид для нового элемента, но Французская академия изменила название элемента на бром.

Йод был открыт Бернаром Куртуа , который использовал золу из морских водорослей в процессе производства селитры . Куртуа обычно кипятил золу морских водорослей с водой, чтобы получить хлорид калия . Однако в 1811 году Куртуа добавил серную кислоту в свой процесс и обнаружил, что в результате его процесса образуются пурпурные пары, которые конденсируются в черные кристаллы. Подозревая, что эти кристаллы были новым элементом, Куртуа отправил образцы другим химикам для исследования. Йод был доказан Жозефом Гей-Люссаком как новый элемент .

В 1931 году Фред Эллисон утверждал, что открыл элемент 85 с помощью магнитооптической машины , и назвал этот элемент алабамином, но ошибся. В 1937 году Раджендралал Де утверждал, что обнаружил элемент 85 в минералах, и назвал этот элемент дакинэ, но он также ошибался. Попытка обнаружения элемента 85 в 1939 году Хория Hulubei и Иветт Кошуа с помощью спектроскопии был также не увенчались успехом, так как была попытка в том же году Вальтер моторист , который обнаружил йод-подобный элемент в результате бета - распада с полонием . Элемент 85, теперь называется астатин, был успешно произведен в 1940 году Дейл Р. Корсоном , К.Р. Маккензи и Эмилио Сегре Г. , который при бомбардировке висмута с альфа - частицами .

В 2010 году группа под руководством физика-ядерщика Юрия Оганесяна с участием ученых из ОИЯИ , Окриджской национальной лаборатории , Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса и Университета Вандербильта успешно бомбардировала атомы берклия-249 атомами кальция-48, чтобы получить теннессин-294. По состоянию на 2021 год это самый последний обнаруженный элемент.

Этимология

В 1811 году немецкий химик Иоганн Швайггер предложил заменить название «галоген», которое раньше было предложен английским химиком Хэмфри Дэви . Имя Дэви для элемента превалировало. Однако в 1826 году шведский химик барон Йенс Якоб Берцелиус предложил термин «галоген» для элементов фтора, хлора и йода, которые при образовании соединения с щелочным металлом образуют вещество, напоминающее морскую соль .

Все имена элементов имеют окончание -ine . Название фтора происходит от латинского слова fluere , что означает «течь», потому что он образовался от минерала флюорита , который использовался в качестве флюса в металлообработке. Название хлора происходит от греческого слова chloros , что означает «зеленовато-желтый». Название Брома происходит от греческого слова bromos , что означает «зловоние». Название Йода происходит от греческого слова iodes , что означает «фиолетовый». Имя Астатина происходит от греческого слова astatos , что означает «нестабильный». Tennessine назван в честь американского штата Теннесси .

Характеристики

Химическая

Галогены показывают тенденции изменения энергии химической связи, перемещающейся сверху вниз в столбце таблицы Менделеева, при незначительном отклонении фтора. Он следует тенденции иметь самую высокую энергию связи в соединениях с другими атомами, но он имеет очень слабые связи внутри двухатомной молекулы F 2 . Это означает, что ниже по группе 17 в периодической таблице химическая активность элементов уменьшается из-за увеличения размера атомов.

Энергии галогенных связей (кДж / моль)
Икс Х 2 HX BX 3 AlX 3 CX 4
F 159 574 645 582 456
Cl 243 428 444 427 327
Br 193 363 368 360 272
я 151 294 272 285 239

Галогены обладают высокой реакционной способностью и, как таковые, в достаточных количествах могут быть вредными или смертельными для биологических организмов . Эта высокая реакционная способность обусловлена ​​высокой электроотрицательностью атомов из-за их высокого эффективного заряда ядра . Поскольку галогены имеют семь валентных электронов на их внешнем энергетическом уровне, они могут получить электрон, реагируя с атомами других элементов, чтобы удовлетворить правилу октетов . Фтор - самый реактивный из всех элементов; это единственный элемент, более электроотрицательный, чем кислород, он разрушает инертные материалы, такие как стекло, и образует соединения с обычно инертными благородными газами . Это едкий и очень токсичный газ. Реакционная способность фтора такова, что при использовании или хранении в лабораторной посуде он может реагировать со стеклом в присутствии небольших количеств воды с образованием тетрафторида кремния (SiF 4 ). Таким образом, с фтором необходимо обращаться с такими веществами, как тефлон (который сам по себе является фторорганическим соединением), чрезвычайно сухим стеклом или металлами, такими как медь или сталь, которые образуют на своей поверхности защитный слой фторида.

Высокая реакционная способность фтора позволяет использовать одни из самых прочных возможных связей, особенно с углеродом. Например, тефлон связан фтором с углеродом, чрезвычайно устойчив к термическим и химическим воздействиям и имеет высокую температуру плавления.

Молекулы

Двухатомные молекулы галогена

Галогены образуют гомоядерные двухатомные молекулы (для астата не доказано). Из-за относительно слабых межмолекулярных взаимодействий хлор и фтор входят в группу, известную как «элементарные газы».

галоген молекула состав модель d (X − X) / pm
(газовая фаза)
d (X − X) / pm
(твердая фаза)
фтор F 2 Difluorine-2D-sizes.png Фтор-3D-vdW.png 143 149
хлор Cl 2 Dichlorine-2D-sizes.png Хлор-3D-vdW.png 199 198
бром Br 2 Дибром-2D-sizes.png Бром-3D-vdW.png 228 227
йод Я 2 Diiodine-2D-sizes.png Йод-3D-vdW.png 266 272

По мере увеличения атомного номера элементы становятся менее химически активными и имеют более высокие температуры плавления. Более высокие температуры плавления вызваны более сильными лондонскими дисперсионными силами, возникающими из-за большего количества электронов.

Соединения

Галогениды водорода

Все галогены реагируют с водородом с образованием галогенидов водорода . Для фтора, хлора и брома эта реакция протекает в форме:

Н 2 + Х 2 → 2НХ

Однако йодистый водород и астатид водорода могут расщепляться на составляющие их элементы.

Реакции водород-галоген постепенно становятся менее реактивными по отношению к более тяжелым галогенам. Фтор-водородная реакция взрывоопасна, даже когда темно и холодно. Реакция хлор-водород также взрывоопасна, но только в присутствии света и тепла. Бром-водородная реакция еще менее взрывоопасна; он взрывоопасен только при воздействии огня. Йод и астат лишь частично реагируют с водородом, образуя равновесие .

Все галогены образуют бинарные соединения с водородом, известные как галогениды водорода: фтористый водород (HF), хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr), йодоводород (HI) и водородный астатид (HAt). Все эти соединения образуют кислоты при смешивании с водой. Фтористый водород - единственный галогенид водорода, который образует водородные связи . Соляная кислота, бромистоводородная кислота, йодистоводородная кислота и гидростатическая кислота - все сильные кислоты , а фтористоводородная кислота - слабая кислота .

Все галогениды водорода являются раздражителями . Фтороводород и хлористый водород очень кислые . Фтористый водород используют в качестве INDU strial химического и обладает высокой токсичностью, вызывая отек легкого и повреждение клеток. Хлороводород также является опасным химическим веществом. Вдыхание газа, содержащего более пятидесяти частей на миллион хлористого водорода, может привести к смерти человека. Бромистый водород даже более токсичен и раздражает, чем хлористый водород. Вдыхание газа, содержащего более тридцати частей на миллион бромистого водорода, может быть смертельным для человека. Йодистый водород, как и другие галогениды водорода, токсичен.

Галогениды металлов

Все галогены , как известно, реагирует с натрием с образованием фторида натрия , хлорид натрия , бромид натрия , иодид натрия и astatide натрия. Реакция нагретого натрия с галогенами дает ярко-оранжевое пламя. Реакция натрия с хлором протекает в форме:

2Na + Cl 2 → 2NaCl

Железо реагирует с фтором, хлором и бромом с образованием галогенидов железа (III). Эти реакции имеют форму:

2Fe + 3X 2 → 2FeX 3

Однако когда железо реагирует с йодом, оно образует только йодид железа (II) .

Fe + I 2 → FeI 2

Железная вата может быстро реагировать с фтором с образованием белого фторида железа (III) даже при низких температурах. Когда хлор вступает в контакт с нагретым железом, они реагируют с образованием хлорида черного железа (III) . Однако, если условия реакции влажные, эта реакция вместо этого приведет к красновато-коричневому продукту. Железо также может реагировать с бромом с образованием бромида железа (III) . В сухих условиях это соединение имеет красновато-коричневый цвет. Реакция железа с бромом менее реактивна, чем реакция с фтором или хлором. Горячее железо также может реагировать с йодом, но образует йодид железа (II). Это соединение может быть серым, но реакция всегда сопровождается избытком йода, поэтому это точно не известно. Реакция железа с йодом менее интенсивна, чем реакция с более легкими галогенами.

Межгалогенные соединения

Межгалогенные соединения имеют форму XY n, где X и Y - галогены, а n - один, три, пять или семь. Межгалогенные соединения содержат не более двух различных галогенов. Большие интергалогены, такие как ClF 3, могут быть получены реакцией чистого галогена с меньшим межгалогеном, таким как ClF . Все интергалогены, кроме IF 7, могут быть получены путем прямого объединения чистых галогенов в различных условиях.

Межгалогены обычно более реакционноспособны, чем все двухатомные молекулы галогена, кроме F 2, потому что межгалогенные связи слабее. Однако химические свойства интергалогенов по-прежнему примерно такие же, как у двухатомных галогенов. Многие интергалогены состоят из одного или нескольких атомов фтора, связанных с более тяжелым галогеном. Хлор может связываться с 3 атомами фтора, бром может связываться с пятью атомами фтора, а йод может связываться с семью атомами фтора. Большинство межгалогенных соединений - ковалентные газы. Однако некоторые интергалогены являются жидкостями, например BrF 3 , а многие йодсодержащие интергалогены - твердыми веществами.

Галогенорганические соединения

Многие синтетические органические соединения, такие как пластичные полимеры , и несколько природных, содержат атомы галогена; они известны как галогенированные соединения или органические галогениды . Хлор на сегодняшний день является самым распространенным из галогенов в морской воде и единственным, в котором человек нуждается в относительно больших количествах (в виде ионов хлора). Например, ионы хлора играют ключевую роль в функционировании мозга , опосредуя действие ингибирующего передатчика ГАМК, а также используются организмом для выработки желудочного сока. Йод необходим в незначительных количествах для производства гормонов щитовидной железы, таких как тироксин . Органогалогены также синтезируются посредством реакции нуклеофильного отрыва .

Полигалогенированные соединения

Полигалогенированные соединения - это промышленно созданные соединения, замещенные множеством галогенов. Многие из них очень токсичны и биоаккумулируются в организме человека и имеют очень широкий спектр применения. Они включают ПХД , ПБДЭ и перфторированные соединения (ПФУ), а также множество других соединений.

Реакции

Реакции с водой

Фтор бурно реагирует с водой с образованием кислорода (O 2 ) и фтороводорода (HF):

2 F 2 (г) + 2 H 2 O (л) → O 2 (г) + 4 HF (водн.)

Хлор имеет максимальную растворимость ок. 7,1 г Cl 2 на кг воды при температуре окружающей среды (21 ° C). Растворенный хлор реагирует с образованием соляной кислоты (HCl) и хлорноватистой кислоты , раствора, который можно использовать в качестве дезинфицирующего средства или отбеливателя :

Cl 2 (г) + H 2 O (л) → HCl (водн.) + HClO (водн.)

Бром имеет растворимость 3,41 г на 100 г воды, но он медленно реагирует с образованием бромистого водорода (HBr) и бромистоводородной кислоты (HBrO):

Br 2 (г) + H 2 O (л) → HBr (водн.) + HBrO (водн.)

Однако йод минимально растворим в воде (0,03 г / 100 г воды при 20 ° C) и не вступает с ней в реакцию. Однако йод образует водный раствор в присутствии иодид-иона, например, при добавлении иодида калия (KI), поскольку образуется трииодид- ион.

Физический и атомный

В таблице ниже приведены основные физические и атомные свойства галогенов. Данные, отмеченные вопросительными знаками, либо недостоверны, либо являются оценками, частично основанными на периодических тенденциях, а не на наблюдениях.

Галоген Стандартный атомный вес
( u )
Точка плавления
( K )
Точка плавления
( ° C )
Точка кипения
( K )
Точка кипения
( ° C )
Плотность
(г / см 3 при 25 ° C)
Электроотрицательность
( Полинг )
Энергия первой ионизации
( кДж · моль -1 )
Ковалентный радиус
( пм )
Фтор 18.9984032 (5) 53,53 −219,62 85,03 -188,12 0,0017 3,98 1681,0 71
Хлор [35,446; 35.457] 171,6 −101,5 239,11 -34,04 0,0032 3,16 1251,2 99
Бром 79,904 (1) 265,8 −7,3 332,0 58,8 3,1028 2,96 1139,9 114
Йод 126,90447 (3) 386,85 113,7 457,4 184,3 4,933 2,66 1008,4 133
Астатин [210] 575 302 ? 610 ? 337 ? 6,2–6,5 2.2 ? 887,7 ? 145
Tennessine [294] ? 623-823 ? 350-550 ? 883 ? 610 ? 7.1-7.3 - ? 743 ? 157
Z Элемент Кол-во электронов на оболочку
9 фтор 2, 7
17 хлор 2, 8, 7
35 год бром 2, 8, 18, 7
53 йод 2, 8, 18, 18, 7
85 астатин 2, 8, 18, 32, 18, 7
117 Tennessine 2, 8, 18, 32, 32, 18, 7 (прогноз)

Изотопы

У фтора есть один стабильный и встречающийся в природе изотоп - фтор-19. Тем не менее, есть следовые количества в природе радиоактивного изотопа фтора-23, которое происходит с помощью кластерного распада от протактиния-231 . Всего было открыто восемнадцать изотопов фтора с атомными массами от 14 до 31.

Хлор имеет два стабильных и встречающихся в природе изотопа : хлор-35 и хлор-37. Однако в природе есть следовые количества изотопа хлора-36 , который возникает при расщеплении аргона-36. Всего было обнаружено 24 изотопа хлора с атомными массами от 28 до 51.

Есть два стабильных и встречающихся в природе изотопа брома , бром-79 и бром-81. Всего было обнаружено 33 изотопа брома с атомными массами от 66 до 98.

Существует один стабильный и встречающийся в природе изотоп йода - йод-127 . Однако в природе существуют следовые количества радиоактивного изотопа йода-129 , который возникает в результате расщепления и радиоактивного распада урана в рудах. Несколько других радиоактивных изотопов йода также были созданы естественным путем в результате распада урана. Всего было обнаружено 38 изотопов йода с атомными массами от 108 до 145.

Нет стабильных изотопов астата . Однако есть четыре встречающихся в природе радиоактивных изотопа астатина, образующихся в результате радиоактивного распада урана , нептуния и плутония . Эти изотопы - астат-215, астат-217, астат-218 и астат-219. Всего был открыт 31 изотоп астата с атомными массами от 191 до 227.

Теннессин содержит только два известных синтетических радиоизотопа , теннессин-293 и теннессин-294.

Производство

Слева направо: хлор , бром и йод при комнатной температуре. Хлор - это газ, бром - жидкость, а йод - твердое вещество. Фтор не мог быть включен в изображение из-за его высокой реакционной способности , а астат и теннессин из-за их радиоактивности.

Ежегодно производится около шести миллионов метрических тонн фторсодержащего минерала флюорита . Ежегодно производится четыреста тысяч метрических тонн плавиковой кислоты. Газообразный фтор получают из фтористоводородной кислоты, образующейся в качестве побочного продукта при производстве фосфорной кислоты . Приблизительно 15 000 метрических тонн газообразного фтора производится в год.

Минерал галит - это минерал, который чаще всего добывается для получения хлора, но минералы карналлит и сильвит также добываются для получения хлора. Сорок миллионов метрических тонн хлора ежегодно производится с помощью электролиза из рассола .

Ежегодно производится около 450 000 метрических тонн брома. Пятьдесят процентов всего производимого брома производится в Соединенных Штатах , 35% в Израиле и большая часть оставшейся части в Китае . Исторически бром производился путем добавления серной кислоты и отбеливающего порошка в природный рассол. Однако в наше время бром производят путем электролиза, метода, изобретенного Гербертом Доу . Также можно производить бром, пропуская хлор через морскую воду, а затем пропуская воздух через морскую воду.

В 2003 году было произведено 22 000 метрических тонн йода. Чили производит 40% всего производимого йода, Япония - 30%, а меньшие количества производятся в России и США. До 1950-х годов йод добывался из ламинарии . Однако в наше время йод производят другими способами. Один из способов получения йода - смешивание диоксида серы с нитратными рудами, которые содержат некоторое количество йодатов . Йод также добывается из месторождений природного газа .

Хотя астатин встречается в природе, его обычно получают путем бомбардировки висмута альфа-частицами.

Теннессин производится с помощью циклотрона, сплавления берклия-249 и кальция-48 для получения теннессина-293 и теннессина-294.

Приложения

Дезинфицирующие средства

И хлор, и бром используются в качестве дезинфицирующих средств для питьевой воды, бассейнов, свежих ран, спа, посуды и поверхностей. Они убивают бактерии и другие потенциально опасные микроорганизмы с помощью процесса, известного как стерилизация . Их реакционная способность также используется при отбеливании . Гипохлорит натрия , производимый из хлора, является активным ингредиентом большинства отбеливателей для тканей , а при производстве некоторых бумажных изделий используются отбеливатели на основе хлора . Хлор также реагирует с натрием с образованием хлорида натрия , который является поваренной солью.

Осветительные приборы

Галогенные лампы представляют собой тип лампы накаливания, в которой в лампах используется вольфрамовая нить с добавлением небольшого количества галогена, например йода или брома. Это позволяет производить лампы гораздо меньшего размера, чем безгалогенные лампы накаливания, при той же мощности . Газ уменьшает истончение нити накала и почернение внутренней части колбы, в результате чего колба имеет гораздо больший срок службы. Галогенные лампы светятся при более высокой температуре (от 2800 до 3400 кельвинов ) и имеют более белый цвет, чем другие лампы накаливания. Однако для этого необходимо, чтобы лампы были изготовлены из плавленого кварца, а не из кварцевого стекла, чтобы уменьшить поломку.

Компоненты препарата

При открытии лекарств включение атомов галогена в ведущее лекарство-кандидат приводит к появлению аналогов, которые обычно являются более липофильными и менее растворимыми в воде. Как следствие, атомы галогена используются для улучшения проникновения через липидные мембраны и ткани. Отсюда следует, что некоторые галогенированные препараты имеют тенденцию накапливаться в жировой ткани .

Химическая реакционная способность атомов галогена зависит как от точки их присоединения к свинцу, так и от природы галогена. Ароматические галогенные группы гораздо менее реакционноспособны, чем алифатические галогеновые группы, которые могут проявлять значительную химическую активность. Для алифатических связей углерод-галоген связь CF является самой прочной и обычно менее химически реактивной, чем алифатические связи CH. Другие связи алифатического галогена более слабые, их реакционная способность увеличивается вниз по таблице Менделеева. Обычно они химически более активны, чем алифатические связи CH. Как следствие, наиболее распространенными галогенными заменами являются менее реакционноспособные ароматические группы фтора и хлора.

Биологическая роль

Анионы фтора содержатся в слоновой кости, костях, зубах, крови, яйцах, моче и волосах организмов. Анионы фтора в очень малых количествах могут быть необходимы человеку. На литр крови человека приходится 0,5 миллиграмма фтора. В костях человека содержится от 0,2 до 1,2% фтора. Ткани человека содержат примерно 50 частей на миллиард фтора. Типичный 70-килограммовый человек содержит от 3 до 6 граммов фтора.

Хлорид-анионы необходимы для большого числа видов, в том числе для человека. Концентрация хлора в сухой массе зерновых составляет от 10 до 20 частей на миллион, а в картофеле концентрация хлорида составляет 0,5%. На рост растений отрицательно влияет уровень хлоридов в почве ниже 2 частей на миллион. Кровь человека содержит в среднем 0,3% хлора. Кости человека обычно содержат 900 частей на миллион хлора. Ткани человека содержат приблизительно от 0,2 до 0,5% хлора. В среднем на человека с весом 70 кг содержится 95 граммов хлора.

Некоторое количество брома в форме бромид-аниона присутствует во всех организмах. Биологическая роль брома в организме человека не доказана, но некоторые организмы содержат броморганические соединения . Люди обычно потребляют от 1 до 20 миллиграммов брома в день. Обычно в человеческой крови содержится 5 частей на миллион брома, 7 частей на миллион брома в человеческих костях и 7 частей на миллион брома в тканях человека. Типичный 70-килограммовый человек содержит 260 миллиграммов брома.

Люди обычно потребляют менее 100 микрограммов йода в день. Дефицит йода может вызвать умственную отсталость . Органические соединения йода встречаются у людей в некоторых железах , особенно в щитовидной железе , а также в желудке , эпидермисе и иммунной системе . Йодосодержащие продукты включают треску , устрицы , креветки , сельдь , омаров , семена подсолнечника , водоросли и грибы . Однако не известно, что йод играет биологическую роль в растениях. Обычно 0,06 миллиграммов на литр йода в крови человека, 300 частей на миллиард йода в человеческих костях и от 50 до 700 частей на миллиард йода в тканях человека. Типичный 70-килограммовый человек содержит от 10 до 20 миллиграммов йода.

Астатин , хотя и очень дефицитный, был обнаружен на Земле в микрограммах. Он не имеет известной биологической роли из-за его высокой радиоактивности, чрезвычайной редкости и имеет период полураспада всего около 8 часов для наиболее стабильного изотопа.

Теннессин создан исключительно человеком и не имеет других ролей в природе.

Токсичность

Галогены имеют тенденцию к снижению токсичности по отношению к более тяжелым галогенам.

Газообразный фтор чрезвычайно токсичен; вдыхание фтора с концентрацией 25 частей на миллион потенциально смертельно. Плавиковая кислота также токсична, способна проникать через кожу и вызывать очень болезненные ожоги . Кроме того, анионы фтора токсичны, но не так токсичны, как чистый фтор. Фторид может быть смертельным в количестве от 5 до 10 граммов. Длительное употребление фторида выше концентрации 1,5 мг / л связано с риском флюороза зубов , эстетического состояния зубов. При концентрациях выше 4 мг / л повышается риск развития флюороза скелета - состояния, при котором переломы костей становятся более частыми из-за их затвердевания. Текущие рекомендуемые уровни фторирования воды , способа предотвращения кариеса зубов , находятся в диапазоне от 0,7 до 1,2 мг / л, чтобы избежать пагубного воздействия фторида и в то же время воспользоваться преимуществами. Люди с уровнем между нормальным уровнем и уровнем, необходимым для флюороза скелета, как правило, имеют симптомы, похожие на артрит .

Газообразный хлор очень токсичен. Вдыхание хлора с концентрацией 3 частей на миллион может быстро вызвать токсическую реакцию. Вдыхание хлора с концентрацией 50 частей на миллион очень опасно. Вдыхание хлора с концентрацией 500 частей на миллион в течение нескольких минут смертельно. Вдыхание газообразного хлора очень болезненно.

Чистый бром несколько токсичен, но менее токсичен, чем фтор и хлор. Сто миллиграммов брома смертельно опасны. Бромид-анионы также токсичны, но в меньшей степени, чем бром. Смертельная доза бромида составляет 30 грамм.

Йод в некоторой степени токсичен, способен раздражать легкие и глаза, его предел безопасности составляет 1 миллиграмм на кубический метр. При пероральном приеме 3 грамма йода могут быть смертельными. Иодид-анионы в основном нетоксичны, но они также могут быть смертельными при попадании внутрь в больших количествах.

Астатин очень радиоактивен и, следовательно, очень опасен, но он не производится в макроскопических количествах, и поэтому маловероятно, что его токсичность будет иметь большое значение для обычного человека.

Теннесин не может быть химически исследован из-за того, насколько короток его период полураспада, хотя его радиоактивность делает его очень опасным.

Супергалоген

Некоторые алюминиевые кластеры обладают суператомными свойствами. Эти кластеры алюминия образуются в виде анионов ( Al-
п
с n = 1, 2, 3, ...) в газообразном гелии и реагировал с газом, содержащим йод. При масс-спектрометрическом анализе одним основным продуктом реакции оказывается Al
13
я-
. Эти кластеры из 13 атомов алюминия с добавленным дополнительным электроном, по-видимому, не реагируют с кислородом, когда он вводится в тот же газовый поток. Предполагая, что каждый атом высвобождает свои 3 валентных электрона, это означает, что присутствует 40 электронов, что является одним из магических чисел для натрия и подразумевает, что эти числа являются отражением благородных газов.

Расчеты показывают, что дополнительный электрон находится в кластере алюминия в месте, прямо противоположном атому йода. Следовательно, кластер должен иметь более высокое сродство к электрону, чем йод, и поэтому алюминиевый кластер называется супергалогеном (то есть вертикальные энергии отрыва электрона фрагментов, составляющих отрицательные ионы, больше, чем у любого атома галогена). Кластерная составляющая в Al
13
я-
ион похож на иодид-ион или бромид-ион. Связанный с Al
13
я-
2
Ожидается, что кластер будет вести себя химически подобно трииодид- иону.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

дальнейшее чтение