Глава 3. Галогены

3.1. Общая характеристика. Нахождение в природе

К галогенам (Г) относятся следующие элементы: фтор (что по-гречески означает «разрушающий»), хлор («желто-зеленый»), бром («зловонный») и иод («цвета фиалки»). Они являются р-элементами VII группы, т.е. их валентный слой – .

Если не считать VIIIА подгруппу, то каждый галоген в своем периоде имеет самый высокий заряд ядра и минимальный атомный радиус (r); а следовательно, наибольшие ЭО. Даже у иода ЭО=2,6, а ЭО(F)=4 (максимальное значение).

По электронной формуле Г видно, что для образования стабильной конфигурации недостает одного электрона. И атомы галогенов, имея высокие значения сродства к е, стремятся его принять (переходя в степень окисления –1), вследствие чего нулевая ст.ок. Г (в виде простого вещества Г₂) неустойчива.

Кроме того, из-за больших значений энергий ионизации атомы галогенов с большим трудом отдают электроны, поэтому положительные ст.ок. Г тоже не стабильны.

Итак, наиболее характерна для галогенов ст.ок. –1. Поэтому именно в ней Г находятся в природе – это соли (галиды). Из Г меньше всего на Земле иода (кларк – 10^-7%), а больше всего фтора (0,028%); много и хлора (0,026%); F и Cl входят в 17 наиболее распространенных элементов. Причем хлор и его аналоги чаще встречаются в виде галидов натрия, калия, кальция и магния, т.е. металлов, входящих в восьмерку самых распространенных элементов.

Поскольку галогены в каждом периоде таблицы Менделеева являются максимально электроотрицательными элементами, то образуют с металлами самые ионные связи. Причем достаточно ионные, чтобы большинство галидов металлов хорошо растворялось в воде ⁴, поэтому они вымываются природными водами из литосферы в гидросферу. (Например, средняя соленость океанов 35 г на 1 кг воды, а в т.н. «мертвом море» – 240 г/кг Н₂О.)

Благодаря растворимости в природных водах, галиды вовлечены в биосферу и являются жизненно необходимыми элементами для растений, животных и человека.

Так, при недостатке фторид-ионов в эмали зубов развивается кариес. Для его предупреждения в зубную пасту добавляют, например, . Кроме того, советуют больше есть лука и чечевицы, которые содержат F в повышенных дозах. Фторируют также питьевую воду, но концентрация анионов фтора в ней не должна превышать 1 мг/л, ибо при их избытке происходит разрушение эмали зубов.

Ионы входят в состав крови и лимфы. Норма потребления хлорида натрия человеком – 5-10 г в сутки. Она, в основном, обеспечивается при приеме пищи даже без подсаливания. Избыточное же содержание NaCl в организме выводит кальций, способствует гипертонии и, как следствие, склерозу.

Бромид-ионы содержатся в нервных тканях и регулируют процессы возбуждения и торможения. Поэтому врачи прописывают «бром» (КВr) как успокаивающее, а органические производные Br используются в качестве снотворных. Из растений повышенное содержание бромид-анионов имеют бобовые.

Ионы накапливаются организмом человека в щитовидной железе (60% от общего содержания, составляющего 25 мг) и регулируют обменные процессы. Чрезмерное потребление соединений иода способствует простудным заболеваниям, т.к. иод пассивирует витамин А. В то же время, малые дозы веществ, содержащих иодид-ионы полезны, их прописывают больным атеросклерозом или гиперфункцией щитовидной железы. Для профилактики этих болезней рекомендуют, есть богатые иодом морепродукты.

Полезно и введение небольшого количества соединений иода в корм животным: повышает удои молочного скота, настриг шерсти овец, а также яйценоскость птиц и т.д.