Галогены (17-я группа)

Семь внешних электронов

У каждого галогена семь внешних электронов в конфигурации ns² np⁵, например у фтора ([He] 2s² 2p⁵) и хлора ([Ne] 3s² 3p⁵). Присоединив один электрон, они получают устойчивую конфигурацию следующего благородного газа, поэтому легко образуют галогенид-ионы с зарядом −1: F⁻, Cl⁻, Br⁻ и I⁻. Два атома галогена могут также обобществить пару электронов, поэтому эти элементы существуют в виде двухатомных молекул: F₂, Cl₂, Br₂ и I₂.

Физические свойства и закономерности

17-я группа — единственная, в которой при комнатной температуре есть газ, жидкость и твёрдое вещество. Фтор — бледно-жёлтый газ, хлор — жёлто-зелёный газ, бром — тёмная красновато-коричневая жидкость, а иод — блестящее серо-чёрное твёрдое вещество, превращающееся при нагревании в фиолетовый пар.

Вниз по группе молекулы становятся крупнее, а силы между ними сильнее, поэтому температуры плавления и кипения растут, а цвета темнеют. Электроотрицательность и реакционная способность уменьшаются: фтор — самый электроотрицательный и самый реакционноспособный из всех элементов, а иод гораздо мягче.

Типичные реакции

Галогены непосредственно реагируют с большинством металлов, образуя ионные соли, называемые галогенидами: 2Na + Cl₂ → 2NaCl. Более активный галоген вытесняет менее активный из его солей, поэтому хлор окрашивает раствор бромида калия в оранжевый цвет: Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂.

С водородом они образуют галогеноводороды (H₂ + Cl₂ → 2HCl), которые растворяются в воде, давая кислоты; плавиковая кислота — единственная слабая. В воде хлор образует хлорноватистую кислоту, убивающую бактерии: Cl₂ + H₂O ⇌ HCl + HOCl.

Применение галогенов

Хлор обеззараживает питьевую воду и воду в бассейнах, является основой бытового отбеливателя (гипохлорита натрия) и используется для производства пластика ПВХ. Фторид в зубной пасте помогает предотвращать кариес, а фтор входит в состав антипригарного покрытия ПТФЭ. Соединения брома используют как антипирены, а иод — антисептик и добавляется в поваренную соль для профилактики йододефицита.

Астат и теннессин

Все изотопы астата радиоактивны, самый долгоживущий имеет период полураспада около 8 часов, поэтому астат — один из самых редких элементов на Земле. Видимого образца никогда не получали, его свойства в основном оценочные, а некоторые расчёты показывают, что астат в компактном виде был бы металлом. Теннессин, впервые полученный в 2010 году, расположен под астатом, но существовало лишь несколько его атомов, и ожидается, что он будет вести себя менее похоже на типичный галоген.