lection8 (1113306)
Текст из файла
Биологический факультет (Специальность биофизика)Факультет биоинженерии и биоинформатики2005/2006Общая и неорганическая химияЛЕКЦИИЛекция 8. ГалогеныСвойства атомов галогеновFАтомная масса, г/моль19,0Ковалентный радиус атома, 10-12 м71-12Радиус аниона Э , 10 м (пм)133Сродство к электрону, кДж/моль328Энергия ионизации до Э+, кДж/моль1681Cl35,5991813491251Br79,91141963251140I126,91332202951008Свойства молекулярных галогенов Э2Температура плавления, 0С-223-101,40Температура кипения, С-188-34-12Межъядерное расстояние, 10 м (пм)142199Энтальпия диссоциации, кДж/моль151243-7,258,2228199113,6184,5267151Свойства галогенводородов НЭТемпература кипения, С-19,5-85,0Станд. энтальпия образования, кДж/моль-271-92Энтальпия диссоциации, кДж/моль566432Степень ионизации 0,1 М водн.
раств-ра0,090,93-66,7-363600,94-35,3+272980,950В таблице подчеркнуты величины, выходящие из монотонного ряда свойств.Свойства анионов галогенов в водном раствореFClBr-12Ковалентный радиус атома, 10 м7199114Радиус аниона Э- , 10-12 м (пм)133181196Е0 процесса, В: Э2 + 2 e– = 2 Э–+2,87+1,36+1,07I133220+0,54Максимальным сродством к электрону обладает не фтор, а хлор, потому что из-замалого размера атома фтора у него сильнее, чем у хлора, межэлектронное отталкивание.У фтора самая высокая электроотрицательность (χ), наиболее распространенныйспособ вычисления которой (по Малликену) – полусумма энергии ионизации атома (I) иего сродства к электрону (F) [1]: χ = Ѕ(I + F) . Для упрощения шкалыэлектроотрицательностей элементов их сравнивают с χ углерода, принятой за 2,5.Бо’льшая прочность молекулы Cl2 по сравнению с F2 объясняется участиемсвободных d-орбиталей в образовании связи в молекуле хлора.Аномально высокая температура кипения фтороводорода обусловлена вкладомводородных связей в межмолекулярное взаимодействие в HF.Демонстрации:а) возгонка иода;б) экстракция иода из иодной воды;в) взаимодействие брома с алюминиевыми стружками.1Галогены – типичные активные неметаллы, реагируют с другими неметаллами и сметаллами; реакции обычно экзотермические:5 Cl2 + 2 P = 2 PCl53 Br2 + 2 Al = 2 AlBr3реакция начинается при слабом нагреванииреакция начинается самопроизвольноОкислительные свойства галогенов ослабевают сверху вниз по подгруппе, поэтомувышестоящие молекулярные галогены вытесняют из галогенид-ионов нижестоящие:Cl2 + 2 NaBr = 2 NaCl + Br2Br2 + 2 KI = 2 KBr + I2Фтор – самый сильный окислитель из простых веществ.
Он реагирует даже снекоторыми “инертными” газами:Xe + 2 F2 = XeF4∆H = - 252 кДжФтор отличается от остальных галогенов в реакции с водой. Фтор реагирует толькокак окислитель:2 F2 + 2 H2O = 4 HF + O2Остальные галогены при взаимодействии с водой диспропорционируют:Cl2 + H2O = HCl + HClOПри взаимодействии галогенов с растворами щелочей состав продуктов реакциизависит от температуры:Cl2 + 2 NaOH =200C= NaCl + NaClO + H2OCl2 + 6 NaOH =800C= 5 NaCl + NaClO3 + 3 H2OДемонстрация:взаимодействие бромной воды с раствором NaOH, затем с соляной кислотой.Реакция диспропорционирования галогенов обратима:Br2 + 2 KOH = KBr + KBrO + H2Oв щелочной средев кислой средеHBr + HBrO = Br2 + H2OВ отличие от всех остальных кислот, плавиковая HF растворяет стекло пореакциям:SiO2 + 4 HF = SiF4 + 2 H2OSiF4 + 2 HF = H2[SiF6]Галогенводороды, кроме HF, проявляют восстановительные свойства, которыеусиливаются от HCl к HI :2 KMnO4 + 16 HCl = 2 MnCl2 + 2 KCl + 5Cl2 + 8 H2O2 H2SO4(конц.) + 2 KBr = K2SO4 + SO2 + Br2 + 2 H2O5 H2SO4(конц.) + 8 KI = 4 K2SO4 + H2S + I2 + 4 H2O2Кислородные кислоты хлораКислотагипохлористаяхлористаяхлорноватаяхлорнаяСольгипохлоритхлоритхлоратперхлоратФормулаHClOHClO2HClO3HClO4Конст.
дисс. Ка3,4*10–81,1*10–2101010Рост силы к-ты------------------------------------------------------------------------>>Рост силы ок-ля<<-----------------------------------------------------------------------Демонстрация:воспламенение смеси хлората калия с сахаром при действии конц. серной кислотыХлорная кислота устойчива в концентрированных растворах; это одна из самых сильныхкислот.Галогены и их соединения в быту и техникеХлор долго получали по реакции Шееле (К.Шееле, 1774):MnO2 + 4 HCl = MnCl2 + Cl2 + 2 H2OИли по стадиям:MnO2 + 6 HCl = H2[MnCl6] + 2 H2OH2[MnCl6] = MnCl2 + Cl2 + 2 HClШироко применяется хлорная известь CaCl(OCl) – для отбеливания, дегазации идезинфекции, ее получение:2 Ca(OH)2 + 2 Cl2 = Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2 H2OОтбеливающее действие гипохлоритов связано с образованием атомарного кислорода:ClO– + CO2 + H2O = HClO + HCO3–HClO =hν= HCl + [O]Выделяющийся атомарный кислород – сильный окислитель, обесцвечивает красители иубивает микроорганизмы..Хлорат калия (бертолетова соль) KClO3 используется в спичках (около 50% составаспичечной головки) и капсюлях-воспламенителях.Главный компонент современных твердых ракетных топлив (65-75% от составаТРТ) – перхлорат аммония NH4ClO4 .
Пример реакции горения ТРТ:6 NH4ClO4 + 10 Al = 3 N2 + 9 H2O + 6 HCl + 5 Al2O3Перхлорат магния используется в сельском хозяйстве как дефолиант (например,при уборке хлопка).Демонстрация:искристый фонтан (смесь на основе перхлората аммония с чугуном)Главный светочувствительный компонент всех фотоэмульсий – смесь галогенидовсеребра с преобладанием бромида. В цветных процессах соединения серебра вымываютсяиз эмульсии в процессе обработки и готовые негативы и фотографии (диапозитивы) ихуже не содержат.Содержание в живом организме и биологическое действиеСодержание фтора в организме человека около 10-5% – в костной ткани, ногтях изубах. В зубах в виде фторапатита Ca5(PO4)3F содержится 0,01% фтора. В земной коресодержание фтора 9,5*10-2 % [2].
При избытке фтора повышается хрупкость костей(флюороз). У рабочих электролизных цехов алюминиевых заводов со стажем работыболее 10 лет заболеваемость флюорозом превышает 10%.3Содержание хлора в организме человека около 0,15%, в земной коре 0,013% .Массовая доля соляной кислоты в желудочном соке (рН 1÷3) около 0,3%. Она необходимадля перехода фермента пепсина в активную форму.
Хлорид-анион участвует вместе скатионами калия и натрия в солевом обмене между клетками и межклеточными тканями.Суточная потребность в хлориде натрия – 5-10 г.Содержание брома в организме человека 10-5% – преимущественно в гипофизе; вземной коре 3,7*10-5 % брома . Бромид-анионы накапливаются в мозге и действуютуспокаивающе. В 1910 г. один из учеников И.П.Павлова, П.М.Никифоровский, установилв опытах на собаках, что бромиды не снижают возбудимость, а усиливают торможение [3].Больше половины содержащегося в человеке иода (всего 4*10-5% ) находится вщитовидной железе – в составе гормонов тироксина и трииодтиронина.
В земной коре1,4*10-5% иода.Содержание галогенов в организме человека и в земной кореFClBr-5В организме человека, % по массе10 %0,1510-5-2В земной коре, % по массе9,5*10 %0,0133,7*10-5Токсические свойства галогенов [4]F2Cl23ПДК (8 часов в сутки), мг/м0,21,03Раздражение глаз и носа, мг/м306Смертельно за 1 - 3 часа, мг/м3320360Br20,5131200Токсические свойства галогеноводородовHFHClHBr3ПДК (8 часов в сутки), мг/м0,55,02,03Раздражение глаз и носа, мг/м2530263Смертельно за 1 - 3 часа, мг/м705000I4*10-51,4*10-5I21,01,5HIФлюороз (спутник производства алюминия) [5]При профессиональном флюорозе (у рабочих алюминиево-магниевогопроизводства, имеющих контакт с криолитом Na3[AlF6] и окисью алюминия, а также приизготовлении фторсодержащих минеральных удобрений), эмаль не меняется, носистемные проявления флюороза имеются.
На биохимическом уровне повышенноесодержание фтора влияет на многие биохимические процессы. Фтор взаимодействует скальцием, магнием, марганцем, железом и другими металлами. Кроме того, он оказываетугнетающее действие на ферменты, что вносит нарушения в обмен веществ; фторспособен замещать йод в таких неорганических соединениях или изменять их свойства.Специфическое действие фтора на ферменты объясняется взаимодействием его с Ca, Mn,Fe, Mg, входящими в состав ферментов, а также с фосфопротеинами.Фтор способен снижать гликолиз в связи с торможением фермента энолазы, чтоприводит к задержке мешуточного обмена углеводов на уровне образования 2фосфорнопировиноградной кислоты.
Это объясняется тем, что фтор вступает вовзаимодействие с магнием с образованием магний фторфосфата.Обмен липидов блокируется фтором на этапе окисления жирных кислот. Тормозит фтор иаденозинтрифосфатазу, обуславливающую расщепление АТФ с образованиемнеорганического фосфата.Влияние фтора на холиэстеразу, фермент, гидролизующий ацетилхолин на холин иуксусную кислоту, опосредуется взаимодействием фтора с Mg, Mn, Ca, Ba, которыеактивируют этот фермент.
При этом повышается уровень ацетилхолина в синаптической4щели холинергических нейронов, что приводит к повышению чувствительности какскелетных мышц, так и гладкой мускулатуры кишечника и желез к ацетилхолину.Фтор нарушает и процессы кальцификации. Известно, что процесс кальцификациисостоит из двух этапов. На первом этапе происходит гидролиз фосфорнокислого эфиращелочной фосфатазой с образованием фосфорной кислоты. На втором - фосфорнаякислота взаимодействует с кальцием с образованием трикальцийфосфата, которыйвыпадает в осадок и откладывается.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
