Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Химия, элементы таблицы Менделеева



 Другие рефераты
Химия сегодня Химия супер-таблица Химия. Алюминий Химия. Белки

Седьмая группа периодической системы


      Из членов данной группы водород был рассмотрен ранее.  Непосредственно
следующие за ним элементы — F, Сl, Br и I — носят общее название г а л  о  г
е н о в. К ним же следует отнести и элемент № 85 — астат (Аt). Другую  часть
группы составляют элементы п о д г р у п п ы  м а р г а н ц а (Мп, Тс,  Rе).

      Как видно из приводимых электронных структур, атомы галогенов имеют  7
электронов во внешнем слое. Основываясь на этом,  можно  наметить  некоторые
черты их химической  характеристики:  так  как  до  устойчивой  конфигурации
внешнего слоя не хватает лишь по одному  электрону,  наиболее  типичным  для
галогенов должны быть соединения, в которых эти элементы играют роль о  д  н
о в а л е н т н ы х  м е т  а  л  л  о  и  д  о  в.  С  другой  стороны,  их
максимальную положительную валентность можно ожидать равной семи.
       Иначе  обстоит  дело  в  подгруппе  марганца.  Здесь   незаконченными
являются уже д в а внешних слоя. Так как в наиболее удаленном от  ядра  слое
находится  только  два  электрона,  тенденции  к  дальнейшему  присоединению
электронов не будет. Наоборот, при их отдаче и образовании валентных  связей
могут принять участие и 5 электронов следующего слоя.  Поэтому  максимальную
положительную валентность элементов подгруппы марганца также  можно  ожидать
равной семи. Таким образом, по  своим  основным  тенденциям  элементы  обеих
групп сильно отличаются друг от друга: тогда как  галоиды  должны  в  первую
очередь характеризоваться резко выраженной металлоидностью, марганец  и  его
аналоги будут вести себя как металлы.


                                       Фтор.

      На земной поверхности фтор встречается исключительно в составе  солей.
Общее его содержание в земной коре равняется 0,02 %.  Основная  масса  фтора
распылена по различным горным  породам.  Из  отдельных  форм  его  природных
скоплений наиболее важен минерал ф л ю о р и т — СаF2.
      Фтор является «чистым элементом»  —  состоит  только  из  атомов  19F.
Впервые он был обнаружен в плавиковой кислоте (1810  г.).  Попытки  выделить
этот элемент долгое время оставались безуспешными, и свободный фтор  удалось
получить лишь в 1886 г.
      Основная масса фтора земной поверхности обязана  своим  происхождением
горячим недрам Земли (откуда этот элемент выделяется вместе с парами воды  в
виде НF). Среднее содержание фтора в почвах составляет 0,02 %, в  водах  рек
— 2(10(5 % и в океане — 1(10(4 %. Человеческий организм  содержит  фтористые
соединения главным образом в зубах и костях. В вещество зубов  входит  около
0,01 % фтора, причем большая часть этого количества падает на эмаль  [состав
которой близок к формуле Са5F(РO4)3]. В отдельных  костях  содержание  фтора
сильно  колеблется.  Для  растительных  организмов   накопление   фтора   не
характерно. Из культурных растений относительно богаты им  лук  и  чечевица.
Обычное поступление фтора в организм  с  пищей  составляет  около  1  мг  за
сутки.
      Установлено, что содержание фтора в питьевой  воде  сильно  влияет  на
состояние зубов людей (и животных). Наилучшим является наличие  около  1  мг
фтора в литре. Содержание ниже 0,5 мг/л  способствует  развитию  кариеса,  а
выше 1,2 мг/л — крапчатости эмали. В обоих случаях зубы  подвергаются  более
или менее быстрому разрушению.
      Элементарный фтор получают  путем  электролиза  фтористых  соединений.
причем он выделяется на аноде по схеме:
                        2 F( ( 2 е( + 2 F ( 2 е + F2(
Электролитом обычно служит смесь состава  КF(2НF  (часто  с  добавкой  LiF).
Процесс проводят при температурах около 100 'С в стальных электролизерах  со
стальными катодами и угольными анодами.
      Удобная лабораторная установка для получения фтора показана на рис.
                               &&&&&&&&&& рис
 Электролизу подвергают легкоплавкую  смесь  состава  КF(3НF,  помещенную  в
служащую  катодом  внешний  медный  сосуд  А.  Анод  из  толстой   никелевой
проволоки помещается в медном цилиндре  Б,  нижняя  боковая  часть  которого
имеет отверстия. Выделяющийся фтор отводится по трубке В (а водород —  через
отвод Г). Все места соединения отдельных частей прибора  делают  на  пробках
из СаF2 и замазке из РbО и глицерина.
      Свободный фтор состоит из двухатомных  молекул  и  представляет  собой
почти бесцветный (в толстых слоях зеленовато -желтый) газ с резким  запахом.
Он сгущается в светло-желтую жидкость при (188 (С и  затвердевает  при  (220
(С.
      Критическая температура фтора равна (129 (С, критическое  давление  55
атм. При температуре кипения  жидкий  фтор  имеет  плотность  1,5  г/см3,  а
теплота его испарения составляет 1,6 кДж/моль. Жидкий фтор, как и его  смесь
с  жидким  кислородом  (“флокс”),  может  служить   энергичным   окислителем
реактивных топлив. С SiО2 или стеклом  фтор  не  реагирует.  При  охлаждении
ниже (252 (С его желтоватые кристаллы обесцвечиваются.
      С химической стороны фтор может быть охарактеризован как о д н о  в  а
л е н т н ы й  м е т а л л о и д  и притом с  а  м  ы  й  активный  из  всех
металлоидов. Обусловлено это рядом причин, в  том  числе  легкостью  распада
молекулы F2 на отдельные атомы — необходимая для  этого  энергия  составляет
лишь 159 кДж/моль (против 493 кДж/моль для  О2  и  242  кДж/моль  для  С12).
Атомы фтора обладают  значительным  сродством  к  электрону  и  сравнительно
малыми размерами. Поэтому их валентные  связи  с  атомами  других  элементов
оказываются  прочнее  аналогичных  связей  прочих   металлоидов   (например,
энергия связи Н(F составляет — 564 кДж/моль против 460  кДж/моль  для  связи
Н(О и 431 кДж/моль для связи Н(С1).
      Связь F(F характеризуется ядерным расстоянием 1,42 А. Для  термической
диссоциации фтора расчетным путем были получены следующие данные:

|Температура, (С      |300  |500  |700  |900  |1100 |1300 |1500 |1700 |
|Степень диссоциации, |5(10(|0,3  |4,2  |22   |60   |88   |97   |99   |
|%                    |3    |     |     |     |     |     |     |     |

      Атом фтора имеет в основном состоянии структуру внешнего  электронного
слоя 2s22p5 и одновалентен. Связанное с  переводом  одного  2р-элсктрона  на
уровень  3s  возбуждение  трехвалентного  состояния  требует  затраты   1225
кДж/моль и практически не реализуется.
      Сродство нейтрального  атома  фтора  к  электрону  оценивается  в  339
кДж/моль. Ион F( характеризуется эффективным  радиусом  1,33  А  и  энергией
гидратации 485 кДж/моль. Для ковалентного радиуса фтора  обычно  принимается
значение 71 пм (т. е. половина межъядерного расстояния в молекуле F2).
      Подавляющее большинство м е т а л л о в соединяется с фтором  уже  при
обычных условиях. Однако взаимодействие  часто  ограничивается  образованием
плотной поверхностной пленки  фтористого  соединения,  которая  предохраняет
металл от дальнейшего разъедания. Так ведут себя, например,  Сr,  Ni  и  Мg,
которые поэтому оказываются практически устойчивыми по отношению к фтору  (в
отсутствие воды).
      Так как фтористые производные м е т а л л  о  и  д  н  ы  х  элементов
обычно легколетучи образование их не предохраняет поверхность металлоида  от
дальнейшего  действия  фтора.   Поэтому   взаимодействие   часто   протекает
значительно энергичнее, чем со многими металлами. Например, кремний,  фосфор
и сера воспламеняются в газообразном фторе. Аналогично ведет  себя  аморфный
углерод (древесный уголь), тогда как графит реагирует лишь  при  температуре
красного  каления.  С  азотом   и   кислородом   фтор   непосредственно   не
соединяется.
      От водородных  соединений  других  элементов  фтор  отнимает  водород.
Большинство оксидов разлагается им с  вытеснением  кислорода.  В  частности,
вода взаимодействует по схеме
                             F2 + Н2О ( 2 НF + O
причем вытесняемые атомы кислорода соединяются не только друг  с другом,  но
частично также с молекулами воды и  фтора.  Поэтому,   помимо  газообразного
кислорода, при этой реакции всегда образуются   пероксид  водорода  и  оксид
фтора (F2О). Последняя представляет  собой  бледно-желтый  газ,  похожий  по
запаху на озон.
      Окись фтора (иначе — фтористый кислород —  ОF2)  может  быть  получена
пропусканием фтора в 0,5 н. раствор NаОН. Реакция идет по уравнению:
                      2 F2 + 2 NаОН = 2 NаF + Н2О + F2О
Молекула F2О имеет структуру равнобедренного треугольника [d(FО)  =  141  пм
(FОF = 103(] и небольшой дипольный момент (( = 0,30),  Для  средней  энергии
связи O(Г дается значение 192 кДж/моль.
      При охлаждении до (145 (С окcид  фтора  сгущается  в  желтую  жидкость
(плотность 1,5 г/см3), затвердевающую при (224 (С.  Критическая  температура
F2О  равна  (58  (С,  критическое  давление  49  атм.  Жидкая  оксид   фтора
смешивается в любых соотношениях с жидкими O2, F2, O3 и способен  растворять
большие  количества  воздуха.  Несмотря  на  эндотермичность  F2О   (теплота
образования 25 кДж/моль), он все же сравнительно устойчив, например  еще  не
разлагается  при  нагревании  до  200  (С  (энергия  активации  термического
разложения равна 171 кДж/моль). Почти неразлагается оксид фтора  и  холодной
водой, в которой он малорастворим (7: 100 по объему при 0 (С).  Напротив,  в
щелочной среде (или  под  действием  восстановителей)  разложение  F2О  идет
довольно быстро.  Смесь  его  с  водяным  паром  при  нагревании  взрывается
реакция идет по уравнению:
                       ОF2 + Н2О = 2 НF + O2 + 326 кДж
 Оксид фтора является сильным окислителем и очень ядовит.
      Формально отвечающая F2О, как ангидриду, ф т о р н о в а т и с т  а  я
к и с л о т а (НОF) частично образуется при взаимодействии  медленного  тока
фтора под уменьшенным давлением  с  охлаждаемой  водой.  Выделенная  лишь  в
очень малых коли
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
Неоклассический синтез Самуэльсона
Маркетинговая информационная система
Изобретение книгопечатания
Активные операции коммерческих банков


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ