17.1.3. Нахождение в природе, изотопный состав

Все галогены - элементы с нечетным атомным номером, ядра их атомов имеют тип по массе 4п+3 и 4п+1 (табл. 17.3). Последний тип относится к менее распространенным изотопам: ₃₇Сl (24,23%) и ₈₁Вr (49,31%). Астат, являющийся членом естественно радиоактивных рядов и поэтому встречающийся в природе, хотя и в следовых количествах, выделен химическим путем в форме изотопа ²¹⁹At (тип 4п+3) с Т_1/2 = 0,9 мин. Тот же тип ядра по массе 4п+3 имеет изотоп ²¹¹At (Т_1/2 = 7,2 ч), искусственно синтезированный и первый зафиксированный из изотопов элемента № 85. Будучи «нечетными» элементами, галогены имеют мало стабильных изотопов, например, F и I - элементы-одиночки.

Таблица 17.3. Распространенность, изотопный состав, важнейшие природные соединения элементов 17-й группы

Элемент	Содержание в земной коре (кларк). %(масс.)	Место по распро-страненнос-ти в земной коре	Изотопный состав		Важнейшие природные соединения
			Число стабильных изотопов	Главный изотоп, тип ядра по массе (% в природной плеяде изотопов)
9F	0,063	13	1	19F, тип 4n+3(100%)	CaF2 (флюорит), Na3AlF6 (криолит), Ca5(PO4)3F(фторапатит)
17Cl	0,017	20	2	35Cl тип 4n+3(75,77%)	NaСl(галит), КCl (сильвин), NaClКСl (сильвинит)
35Br	210–4	46	2	79Br	Бромиды в воде морей и горьких озер (0,00001%)
53I	410 –5	60	1	127I, тип 4n+3 (100%)	Иодиды в морской воде и нефтяных водах (0,006 – 0,4%)
85At	―	Следовые количества	Только радионуклиды	210At, тип 4n+2 Т1/2 8,1ч	Следовые количества в продуктах распада урана и тория

17.1.4. Краткие исторические сведения

Соединения фтора известны давно и широко применяются в металлургии и производстве стекла. Первые упоминания о флюорите (CaF₂) под названием плавиковый шпат (Fliisspat) относятся к XVI в. В одном из сочинений упоминаются окрашенные в различные цвета камни - флюссе (от латинского «флуере» - «течь», «литься»), которые применялись в качестве плавней при выплавке металлов. С плавиковой кислотой химики, видимо, познакомились не позднее XVII в. В более или менее чистом виде плавиковая кислота была получена в 1809 г. французскими учеными Ж.Л. Гей-Люссаком и Л.Ж. Тенаром путем обработки плавикового шпата серной кислотой в свинцовой или серебряной реторте. Истинную природу этой кислоты установил в 1810 г. французский ученый А.М. Ампер, который из-за сильного разъедающего действия плавиковой кислоты на стекло, растительные и животные ткани назвал элемент, содержащийся в ней, фтором (от греческого «фторос» - «разрушение», «гибель»). Английский ученый Г. Дэви, безуспешно затративший немало усилий на получение «свободного» фтора электролизом плавиковой кислоты и другими путями, предложил другое название - «флюорин» по аналогии с тогдашним названием хлора - «хлорин». Оба названия употребляются до сих пор в английском языке; в русском - сохранилось название, данное Ампером. Лишь в 1886 г. французскому ученому А. Муассану удалось получить простое вещество - фтор в виде газа бледно-желтого цвета.

Соединения хлора (хлориды натрия и аммония) известны очень давно. В XVI— XVII вв. стала известна соляная кислота, подробно описанная немецким химиком И.Р.Глаубером, разработавшим способ се получения из смеси хлорида натрия с серной кислотой. Хлор как простое вещество открыт шведом К.В. Шееле, который в 1774 г. обнаружил, что пиролюзит растворяется в соляной кислоте с выделением газа, обесцвечивающего живые цветы, разъедающего пробку, действующего на все металлы, кроме золота. Шееле назвал этот газ соляной или муриевой («муриа» - «рассол», «соленая вода») кислотой. Дэви, также исследовавший новый газ, дал новое название «хлорин» (от греческого «хлорос» «желто-зеленый»). В 1812 г. Гей-Люссак предложил изменить название на «хлор». С тех пор оно стало общепринятым во всех странах, кроме Англии и США. Свойство хлора легко соединяться со щелочными металлами с образованием хлоридов дало повод Дж.С.С. Швейгеру предложить для хлора в 1811 г. название «галоген», т.е. «солеобразователь, солетвор» (от греческих «алс» - «соль», «геннао» - «рождаю»).

Бром впервые получен в 1825 г. Левигом - студентом Гейдельбергского университета, работавшим у Л.Гмелина. Левиг выделил бром из воды источника в Крейцнахе, воздействуя на нее хлором. Но пока он готовил большее количество препарата для исследования, появилось сообщение (в 1826 г.) препаратора из Монпелье (Франция) А. Ж. Балара. Он описывал тяжелую темно-бурую жидкость, которую выделил из золы морских водорослей, признал ее новым элементарным веществом и назвал «муридом» (от латинского «муриа» - «рассол»). Комиссия Парижской академии наук, проверявшая опыты Балара, отвергла это название из-за схожести его с муриатами - используемым тогда названием солей соляной кислоты (муриевой). Комиссией было предложено назвать новый элемент «бромом» от греческого «бромос» - «зловонный». Оно и было принято во всех странах.

Иод открыт в 1811 г. французским фабрикантом мыла и селитры Б. Куртуа. С давних пор из золы морских водорослей получали щелочное вещество (соду). Куртуа обнаружил, что раствор, оставшийся после отделения соды, сильно разъедает медный котел в котором производилось выпаривание. Добавляя к этому раствору различные реагенты, Куртуа заметил, что в некоторых случаях образуются фиолетовые пары, принадлежащие, видимо, какому-то неизвестному веществу. В 1813г Гей-Люссак исследовал новое вещество и дал ему название «иод». Позже, когда установили его сходство с хлором, Дэви предложил именовать элемент «иодином» (по аналогии с хлорином). Это слово произведено от греческого слова «иоэидес» - «темно-синий», «фиалковый», «фиолетовый».

Астат до своего открытия был известен под названием экаиод, предложенным предсказавшим его Менделеевым. Было очевидно, что экаиод должен обладать промежуточными свойствами: с одной стороны, активностью галогенов, с другой - металлическими свойствами. Интенсивные поиски этого элемента в различных минералах велись с конца XIX в., и несколько раз появлялись сообщения о его открытии, которые в дальнейшем не подтверждались. Авторы «открытии» давали различные названия этому элементу.

Только в 1940 г. ученые США Д.Р. Корсон, К.Р. Маккензи и Э. Сегре получили в циклотроне бомбардировкой висмута быстрыми α-частицами один из изотопов элемента № 85 с массовым числом 211 и Т_1/2 = 7,2 ч:

²⁰⁹₈₃Ве + ⁴₂Не → ²¹¹₈₅At + 2¹₀n.

В 1942-1943 гг. установили, что изотопы этого элемента образуются во всех трех природных рядах радиоактивного распада (см. разд. 3.10.3). Название «астат» предложили авторы открытия этого элемента в 1947 г. Оно произведено от греческого «астатос» - «неустойчивый», «шаткий», так как все изотопы астата оказались короткоживущими.