Skip to main content
All Chemistry

Глава XII. Галогены

Николай Глинка - Общая химия

Входящие в главную подгруппу VII группы элементы фтор (Fluorum), хлор (Chlorum), бром (Bromum), иод (Jodum) и астат (Astatine) называются галогенами. Это название, которое буквально означает «солерождающие», элементы получили за способность взаимодействовать с металлами с образованием типичных солей, например хлорида натрия NaCl.

Во внешнем электронном слое атомы галогенов содержат семь электронов — два на s- и пять на p-орбиталях (ns2np5). Галогены обладают значительным сродством к электрону (табл. 23) — их атомы легко присоединяют электрон, образуя однозарядные отрицательные ионы, обладающие электронной структурой соответствующего благородного газа (ns2np6). Склонность к присоединению электронов характеризует галогены как типичные неметаллы. Аналогичное строение наружного электронного слоя обусловливает большое сходство галогенов друг с другом, проявляющееся как в их химических свойствах, так и в типах и свойствах образуемых ими соединений. Но, как показывает сопоставление свойств галогенов, между ними имеются и существенные различия.

В табл. 23 приведены некоторые свойства атомов галогенов и образуемых ими простых веществ.

Таблица 23. Свойства галогенов *

ФторХлорБромИодАстат
Строение внешнего электронного слоя атома2s22p53s23p54s24p55s25p56s26p5
Энергия ионизации атома, эВ17,4212,9711,8410,45~ 9,2
Сродство атома к электрону, эВ3,453,613,373,08~ 2,8
Относительная электроотрицательность4,03,02,82,6~ 2,2
Радиус атома, нм0,0640,0990,1140,133…
Радиус иона Э−, нм0,1330,1810,1960,2200,23
Межъядерное расстояние в молекуле Э2, нм0,1420,1990,2280,267…
Стандартная энтальпия диссоциации молекул Э2 при 25 °C, кДж/моль159243192151109
Физическое состояние при обычных условияхБледно-зеленоватый газЗеленовато-желтый газКрасно-бурая жидкостьЧерно-фиолетовые кристаллыЧерно-синие кристаллы
Температура плавления, °C−219,6−101,0−7,3113,6227
Температура кипения, °C−188,1−34,159,2185,5317
Степень термической диссоциации молекул Э2
при 1000 К
при 2000 К

0,043
0,99

0,00035
0,37

0,0023
0,72

0,28
0,89

…
…

С повышением порядкового номера элементов в ряду F—At увеличиваются радиусы атомов, уменьшается электроотрицательность, ослабевают неметаллические свойства и окислительная способность элементов.

В отличие от других галогенов, фтор в своих соединениях всегда находится в степени окисленности −1, поскольку среди всех элементов он обладает самой высокой электроотрицательностью. Остальные галогены проявляют различные степени окисленности от −1 до +7.

За исключением некоторых оксидов, которые будут рассмотрены ниже, все соединения галогенов соответствуют нечетным степеням окисленности. Такая закономерность обусловлена возможностью последовательного возбуждения спаренных электронов в атомах Cl, Br, I и At на d-подуровень, что приводит к увеличению числа электронов, принимающих участие в образовании ковалентных связей, до 3, 5 или 7 (см. схему на стр. 123).

* Символом Э здесь и ниже обозначен атом рассматриваемого элемента.