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
Магнитные материалы для микроэлектроники
Генофонд және геном
Великий график Добужинский М.В.
Абай Құнанбаевтың педагогикалық көзқарасы


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ