Застосування галогенів та їх найважливіших сполук

Перша сполука фтору – флюорит (плавиковий шпат) Ca2 – описано в кінці 15 століття за назвою «флюор» (від латинського fluo – течу). В 1771 К. Шееле одержав плавикову кислоту. Вільний фтор виділив А. Муассан в 1886 р. електролізом рідкого безводного фтористого водню, що містить домішки кислого фториду калію KHF2.

Хімія фтору почала розвиватися з 1930-х років, особливо швидко – у роки 2-й світової війни 1939-45 рр. і після її у зв'язку з потребами атомної промисловості й ракетної техніки. Назва «фтор» (від грецького phthoros – руйнування, загибель), запропоноване А. Ампером в 1810 р., уживається тільки в російській та українській мові; у багатьох країнах прийнята назва «флюор».

Середній зміст фтору в земній корі  % по масі; у кисло вивержених породах (гранітах) вона становить  , в основних –  %, в ультра-основних – 10-2%. Фтор присутній у вулканічних газах і термальних водах. Найважливіші сполуки фтору – флюорит, кріоліт і топаз. Усього відомо 86 мінералів, що мають фтор. З'єднання фтору перебувають також в апатитах, фосфоритах й інших. Фтор – важливий біогенний елемент. В історії Землі джерелом надходження фтору в біосферу були продукти виверження вулканів (гази й ін.).

Газоподібний Фтор має щільність 1, 693 г/л (0 С і 0, 1 Мн/м2, або 1 кгс/см2), рідкий – 1, 5127 г/см3 (при температурі кипіння) ; tпл -219, 61 °С; tкип -188, 13 °С. Молекула фтору складається із двох атомів (F2) ; при 1000 °С 50% молекул дисоціює, енергія дисоціації близько 155±4 кдж/моль (37±1 ккал/моль). Фтор погано розчинний у рідкому фтористому водні. Конфігурація зовнішніх електронів атома фтору 2s22р5. У з'єднаннях проявляє ступінь окислювання -1. Ковалентний радіус атома 0, 72А, іонний радіус 1, 33А. Спорідненість до електрона 3, 62 эв., енергія іонізації (F  F+) 17, 418 эв.

Висока реакційна здатність фтору обумовлює екзотермічність фторування, що, у свою чергу, визначається аномально малою величиною енергії дисоціації молекули фтору й більших величин енергії зв'язків атома фтору з іншими атомами. Пряме фторування має ланцюговий механізм і легко може перейти в горіння й вибух. Фтор реагує з усіма елементами, крім гелію, неону й аргону. З киснем взаємодіє в тліючому розряді, утворює при низьких температурах фториди кисню. Реакції фтору з іншими галогенами екзотермічні, у результаті утворяться міжгалогенні з'єднання. Хлор взаємодіє із фтором при нагріванні до 200-250 С, даючи монофтористий хлор Сl і трьохфтористий хлор Сl3. Відомий також Сl3, одержуваний фторуванням Сl3 при високій температурі й тиску 25 Мн/м2 (250 кгс/см2). Бром й йод запалюються в атмосфері фтору при звичайній темпері, при цьому можуть бути отримані Br3, Br5, IF5, IF7. Фтор безпосередньо реагує із криптоном, ксеноном і радоном, утворюючи відповідні фториди (наприклад, Хe4, Хе6, Кr2).

Взаємодія фтору із сіркою супроводжується виділенням тепла й приводить до утворення численних фторидів сірки Селенів і телур утворять вищі фториди Sе6 і Те6. Фтор з воднем реагують із запаленням; при цьому утвориться фтористий водень. Фтор з азотом реагує лише в електричному розряді. Деревне вугілля при взаємодії із фтором запалюється при звичайній температурі.

БРОМ

БРОМ (Br) – хімічний елемент VII групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до галогенів, атомний номер 35, атомна маса 79, 904; червоно-бура рідина із сильним неприємним заходом. Бром відкритий в 1826 французьким хіміком А. Ж. Баларом при вивченні розсолів соляних промислів; названий від грецького bromos – сморід. Природний бром складається з 2 стабільних ізотопів 79Br (50, 34%) і 81Br (49, 46%). Зі штучно отриманих радіоактивних ізотопів брому найцікавіший 80Вr, на прикладі якого И. В. Курчатовим відкрите явище ізомерії атомних ядер.

Зміст брому в земній корі ( % по масі) оцінюється в 1015-1016 т. У головній своїй масі бром перебуває в магматичних породах, а також у широко розповсюджених галогенідах. Бром – постійний супутник хлору. Бромисті солі (NaBr, KBr, MgBr2) зустрічаються у відкладеннях хлористих солях (у кухоній солі до 0, 03% Br), а також у морській воді (0, 065% Br), ропі соляних озер (до 0, 2% Br) і підземних розсолах, звичайно пов'язаних із соляними й нафтовими родовищами (до 0, 1% Br). Завдяки гарній розчинності у воді бромисті солі накопляються в залишкових розсолах морських й озерних водойм. Бром мігрує у вигляді легко розчинних з'єднань, дуже рідко утворюються тверді мінеральні форми, представлені броміритом AgBr, емболітом Ag (Сl, Br) і йодемболітом Ag (Сl, Вr, I). Утворення мінералів відбувається в зонах окислювання сульфідних срібло-утримуючих родовищ, що формуються в посушливих пустельних областях.

При -7, 2°С рідкий бром застигає, перетворюючись у червоно-коричневі голчасті кристали зі слабким металевим блиском. Пари брому жовто-бурого кольору, tкип = 58, 78°С. Щільність рідкого брому (при 20°С) 3, 1 г/см3. У воді бром розчинний обмежено, але краще інших галогенів.

Особливо добре розчинний бром у багатьох органічних розчинниках, чим користуються для витягу його з водяних розчинів. Бром у твердому, рідкому й газоподібному стані складається з 2-атомних молекул. Помітна дисоціація на атоми починається при температурі близько 800°С; дисоціація спостерігається й при дії світла.

Конфігурація зовнішніх електронів атома брому 4s24p5. Валентність брому