19.Галогени,властивості,сполуки,застосування,отримання
Галогени - хімічні елементи 17-ї групиперіодичної таблиці хімічних елементів (по застарілої класифікації - елементи головної підгрупи VII групи) [1].
Реагують майже з усіма простими речовинами, крім деяких неметалів. Всі галогени - енергійні окислювачі, тому зустрічаються в природі тільки у вигляді сполук. Зі збільшенням порядкового номера хімічна активність галогенів зменшується, хімічна активність галогенід-іонів F -, Cl -, Br -, I -зменшується.
До галогенам відносяться фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I, астат At. Отриманий в Об'єднаному інституті ядерних досліджень в Дубні, Росія в 2009 -2010 роках 117-й елемент, унунсептію Uus, також знаходиться формально в групі галогенів, проте за хімічними властивостями може істотно відрізнятися від них, як і астат. Являють собою:
Фтор - зеленувато-жовтий газ, дуже отруйний і реакционноспособен.
Хлор - зеленуватий газ. Важкий, також дуже отруйний, має характерний неприємний запах (запах хлорки).
Бром - червоно-бура рідина. Отруйна. Вражає нюховий нерв. Дуже леткий, тому міститься в запаяних ампулах.
Йод - фіолетово-чорні кристали. Дуже легко переганяється (пари фіолетового кольору). Отруйний.
Астат - синьо-чорні кристали. Дуже радіоактивний, тому про нього порівняно мало відомо. Період напіврозпаду найбільш долгоживущего ізотопу - астату-210 - дорівнює 8,1 години.
Неметали. На зовнішньому енергетичному рівні 7 електронів, є сильними окислювачами. При взаємодії з металами виникає іонний зв'язок, і утворюються солі. Можуть бути і відновниками (крім F) при взаємодії з більш електронегативними елементами.
1. Поширеність елементів і отримання простих речовин
Як вже було сказано вище, галогени мають високу реакційну здатність, тому зустрічаються в природі зазвичай у вигляді сполук.
Їх поширеність в земній корі зменшується при збільшенні атомного радіусу від фтору до иоду. Кількість астату в земній корі вимірюється грамами, а унунсептію в природі відсутня. Фтор, хлор, бром і йод виробляються у промислових масштабах, причому хлор проводиться в набагато більших кількостях.
У природі ці елементи зустрічаються в основному у вигляді галогенідів (за винятком йоду, який також зустрічається у вигляді иодата натрію або калію в родовищах нітратів лужних металів). Оскільки багато хлориди, броміди та іодіди розчиняються у воді, то ці аніони присутні в океані і природних розсолах. Основним джерелом фтору є фторид кальцію, який дуже малорастворим і знаходиться в осадових породах (як флюорит CaF 2).
Основним способом одержання простих речовин є окислення галогенідів. Високі позитивні стандартні електродні потенціали E o (F 2 / F -) = +2,87 В іE o (Cl 2 / Cl -) = +1,36 В показують, що окислити іони F - і Cl - можна тільки сильними окислювачами. У промисловості застосовується тільки електролітичне окислення. При отриманні фтору не можна використовувати водний розчин, оскільки вода окислюється при значно більш низькому потенціалі (+1,32 В) і утворений фтор став би швидко реагувати з водою. Вперше фтор був отриманий в 1886 р. французьким хіміком Анрі муассаніт при електролізі розчинугідрофторіда калію KHF 2 в безводній плавикової кислоті.
У промисловості хлор в основному отримують електролізом водного розчину хлориду натрію в спеціальних електролізерах. При цьому протікають наступніреакції :
напівреакцій
на аноді : 
напівреакцій
на катоді : 
Окислення води на аноді пригнічується використанням такого матеріалу електрода, який має вищу перенапруження по відношенню до O 2, ніж до Cl 2 (таким матеріалом виявився RuO 2).
У сучасних електролізерах катодне і анодне простору розділені полімерної іонообмінної мембраною. Мембрана дозволяє катионам Na + переходити з анодного простору в катодного. Перехід катіонів підтримує електронейтральність в обох частинах електролізера, так як протягом електролізу негативні іони віддаляються від анода (перетворення 2Cl - в Cl 2) і накопичуються у катода (освіта OH -). Переміщення OH - в протилежну сторону могло б теж підтримувати електронейтральність, але іон OH - реагував би з Cl 2 і зводив нанівець весь результат.
Бром одержують хімічним окисленням бромід-іона, що знаходиться в морській воді. Подібний процес використовується і для одержання йоду з природнихрозсолів, багатих I -. В якості окислювача в обох випадках використовують хлор, що володіє більш сильними окисними властивостями, а утворюються Br 2 і I 2видаляються з розчину потоком повітря.