Halogény

Halogény
I. Všeobecná charakteristika:
-halové prvky, čiže halogény sú fluór, chlór, bróm, jód
-patria do 7. skupiny periodickej sústavy prvkov→ na poslednej elektrónovej vrstve majú 7 elektrónov (ns²np²), okrem halogénov sa sem zaraďuje aj podskupina mangánu: Mn, Tc, Re
-okrem At sú halogény nekovové prvky
-tvoria molekuly typu X2, sú veľmi reaktívne, čo vyplýva z ich snahy získať 1e, aby nadobudli stabilnú el. konfiguráciu najbližšieho vzácneho plynu
-elektonegativita klesá v poradí F> Cl> Br> I> At
-voľné halogény sa v prírode nenachádzajú, pokiaľ sa dostanú do ovzdušia, pôsobia toxicky
-oxidačné čísla od –I po VII (iba F len v –I a 0)
-pretože všetky majú podobnú chem.štruktúru, ich body topenia a body varu závisia od m ich molekúl a pravidelne stúpajú od F po I
-Väzby: -v zlúčeninách s alkalickými kovmi a kovmi alkalických zemín tvoria soli -iónová väzba→ halogenidový ión X-
-silne polárna kovalentná väzba- HX- tieto molekuly obsahujú 1 σ-väzbu tvorenú 1s-orbitálom atómu vodíka a npx-orbitálom atómu halogénu, polarita väzby v molekulách HX sa v smere od HF k HI znižuje ( v tomto smere sa zmenšuje aj pevnosť väzby, takže termická stálosť HX klesá )
-v kovalentných zlúčeninách sú jednoväzbové, čo vyplýva z prítomnosti 1 nespáreného e-
-atómy všetkých halogénov sa môžu viazať vodíkovými mostíkmi: F vytvára pevné napr.v anióne HF2-,H---Cl sú pomerne pevné, H---Br a H---I sú slabé

II. A. FLUÓR
☼Charakteristika:
-zelenožltý plyn, dráždivý, jedovatý a mimoriadne reaktívny
-najreaktívnejší z halogénov, nereaguje iba s N, O a Cl
-pri zlúčení s vodíkom vybuchuje už pri -225˚C
-niektoré kovy napr.Cu a Ni sú ale oproti F pomerne stále, preto vytvára na ich povrchu vrstvičku fluoridu, ktorá zamedzuje ďalšej reakcii s F
-pri červenom žiare reaguje aj so zlatom a platinou
-sírovodík a amoniak v styku s F horia
-v styku s H2O: 2F2+ 2H2O → O2 + HF
-reaguje s väčšinou chem. zlúčenín, pričom v nich oxiduje ich elektronegatívnejšie zložky
-v okolí tovární na výrobu Al, kde sa pri tavení bauxitu používa umelý kryolit, sú pastviny zamorené fluórovým prachom a dobytok trpí zhubnou chorobou „fluorózou“, ktorá sa prejavuje nepohyblivosťou rebier a stavcov
☼Výskyt:
-F je veľmi reaktívny, preto sa v prírode vyskytuje vo forme zlúčenín, ktoré často tvoria veľké ložiská napr. kryolitu Na3AlF6, fluorit (kazivec) CaF2 a apatit Ca5(PO4)2F
-nachádza sa aj v zubnej sklovine a v kostiach- cca 0,02%
☼Príprava:
-elektrolýzou KHF2 hydrogénfluoridu draselného v špeciálnych aparatúrach odolných voči účinku F: 2KHF→ F2 + H2 + KHF
☼Použitie:
-fluorizácia pitnej vody
-na fluoráciu plastov a organ.zlúčenín odolných voči vyšším teplotám (teflónové panvice)
-na prípravu niektorých fluoridov, fluórderivát. organických zlúčenín
-HF- na vyleptávanie ozdôb, monogramov na pohároch a tabuliach a na matnenie skla
-NaF- na hubenie hmyzu (najmä švábov) a na zamedzenie mliečneho kvasenia v liehovníctve
-výroba nevysýchajúcich mastív nazývaných večné oleje, výroba insekticídov a fungicídov
-freón- difluórdichlórmetán-v domácej chladničke na ochladzovanie vnútorného priestoru
-fluorouhľovodíky- natieranie foriem na chlieb a cestoviny namiesto tukov
☼Biologický význam:
-biogénny prvok
-nedostatok F u človeka spôsobuje zvýšený výskyt zubného kazu, ale zistilo sa, že má aj mutagénne účinky, preto sa v niektorých štátoch zakázalo zvyšovanie jeho obsahu v potravinách
-nadbytok obsahu F v pitnej vode a v potravinách spôsobuje jeho uskladňovanie v kostnom tkanive, čo zapríčiňuje krehkosť a morfologické zmeny týchto častí organizmu
-odporúčajú sa zubné pasty s obsahom F, ale vo väčšom množstve spôsobuje poškodenie zubnej skloviny a černenie zubov

B. CHLÓR
☼Charakteristika:
-žltozelený jedovatý štipľavo zapáchajúci plyn, ktorý nezdravo pôsobí na oči a leptá sliznicu, môže vyvolať aj zápal pľúc
-voľný Cl je prudký jed, odoberá v rastlin. i živoč. tkanivách vodík, mení ich štruktúru a organizmus hynie
-Nemci ho použili v 1.svetovej vojne ako chem. zbraň hromadného ničenia
-reaguje s väčšinou prvkov, ale nie tak ako fluór
-s vodíkom sa zlučuje na chlorovodík HCl, ktorý s vodou dáva kys.chlorovodíkovú
-rozpustný vo vode len málo→ chlórová voda
-niektoré látky sa v Cl spaľujú napr.fosfor, antimón
-nezlučuje sa priamo s N,O a C
-ľahko skvapalniteľný ,skvapalnený sa prenáša v oceľových bombách
☼Výskyt:
-v prírode iba v zlúčeninách, najmä v mineráloch: halit- kamenná soľ NaCl, sylvín KCl, carnallit KCl.MgCl2.6 H2O, kainit KCl.MgSO4.3 H2O a v morskej vode
☼Príprava:
-elektrolýzou taveniny alebo vodného roztoku NaCl (na anóde)
-laboratórne oxidáciou kys.HCl manganistanom draselným
16HCl + 2 KMnO4 → 5 Cl 2+ 2 MnCl 2+ 2 KCl + 8 H2O
MnO2 + 4 HCl → Cl 2+ MnCl 2+2 H2O
☼Použitie:
-na výrobu chlórderivátov organických zlúčenín
-výroba herbicídov a insekticídov
-dezinfekcia pitnej vody
-výroba chlórového vápna- silný dezinfekčný prostriedok CaCl(ClO)Cl clorid-chlórnan vápenatý
-HCl-výroba chloridov, konzervovanie siláže, rozpúšťanie niektorých kovov a v domácnosti
-chlórová voda- bieli celulózu, sterilizuje pitnú vodu a vylúhuje Au z hornín, pomáha pri odcínovaní odpadov konzervového plechu
-CaCl2- vysušovadlo do exsikátorov a do sušiacich veží
-FeCl3- v železitej vate zastavuje kvácanie
-chloristany- pyrotechnika
-Mn(ClO3)2- využitie pri zbere bavlny
☼Biologický význam:
-najväčšie zastúpenie z halogénov ako biogénnych prvkov, v organizme sa nachádza vo forme iónovej (elektrolyt)
-chloridové anióny sa nachádzajú v krvi a v žalúdočnej šťave živočíchov, tvoria sa najmä z NaCl prijatého potravou, v malom množstve sú potrebné aj pre rastliny
-má význam z hľadiska osmotického tlaku a vodného režimu organizmu a z hľadiska acidobázickej rovnováhy
-v elementárnej forme je silne toxický
C. BRÓM
☼Charakteristika:
-ťažká červenohnedá prchavá kvapalina, v styku s pokožkou spôsobuje popáleniny, plynný bróm leptá sliznicu
-s vodou reaguje
-červený atrament je roztokom tetrabrómfluoresceínu čiže eosínu
☼Výskyt:
-biogénny prvok- zo živočíchov ho hromadí slimák purpurový v peknom červenom farbive- antickom purpure
-je rozptýlený v zemskej kôre v jemnej disperznej forme
-ako stály sprievodca chlóru sa dostáva do vody, kde ho preberá živá hmota
-v soľných ložiskách v morskej vode, z ktorej sa získava extrakciou alebo na ionexoch
-nasýtený roztok brómu sa nazýva brómová voda (používa sa ako oxidovadlo)

☼Príprava:
-vytesňovaním brómu z bromidov chlórom: Cl20 + MgBr2I- → Br20 + MgCl-
☼Použitie:
-na výrobu brómderivátov organických zlúčenín
-používa sa namiesto chlóru, lebo je menej reaktívny ako chlór a ľahšie sa s ním pracuje
-výroba liečiv (KBr a NaBr = prostriedky upokojujúce nervy a etylbromid CH3Br = dobrý
uspávací prostriedok)
-AgBr- citlivý na svetlo, preto sa z neho vyrábajú emulzie na fotografické papiere
-surovina na výrobu slzotvorných látok
☼Biologický význam:
-pôsobí tlmivo na centrálnu nervovú sústavu, preto niektoré jeho soli (NaBr) sa používajú
ako sedatíva
-v elementárnej forme (Br2) má dráždivý a toxický účinok podobne ako chlór
D. JÓD
☼Charakteristika:
-sivočierna kovovolesklá pevná látka, ktorá ľahko sublimuje
-jeho pary sú jedovaté a spôsobujú zápal nosovej a očnej sliznice
-je menej reaktívny ako ostatné halogény
-málo rozpustný vo vode, dobre rozpustný v mnohých organických rozpúšťadlách a vo
roztoku KI
-nejedovatý
-dôležitý stopový prvok pre niektoré živočíchy
-disperzný prvok, rozptýlený ako voľný vo všetkých horninách, vodách aj v ovzduší
-z pôdy sa jód dostáva do rastlín a živý organizmus ho prijíma najmä v zelenine (cibuľa),
v mlieku a v morských rybách

☼Výskyt:
-v prírode len v podobe zlúčenín, napr. v čílskom liadku ako (NaIO3),v morských riasach a organických zlúčeninách
-biogénny prvok
☼Príprava:
-redukciou jeho solí napr.
5 NaHSO4 + 2 NaIO 3 → 2 Na2SO4 + 3 NaHSO4 + I2 + H2O
-z naftových vôd
-z popola chalúh
☼Použitie:
-príprava liečív (jódová tinktúra = 10% roztok jódu v etanole, jodoform CH3I, KI ) – dezinfekčný účinok a podporujú hojenie rán
-v odmernej analytickej chémií
-na jódovanie kuchynskej soli
-výroba fotografických filmov a papierov- AgI
☼Biologický význam :
-potrebný na správnu funkciu štítnej žľazy- je kovalentne viazaný v štruktúre hormónu
štítnej žľazy –tyroxínu a 3,5,5´ -trijódtyronínu

E. ASTÁT
☼Charakteristika:
-tuhý, rádioaktívny
-člen rádioaktívneho rozpadu
-jeho najstálejší izotop je 210At, polčas premeny 8,3 h
-chemicky príbuzný s jódom, lebo tiež sublimuje, rozpúšťa sa v organických rozpúšťadlách a vyskytuje sa s jódom aj v štítnej žľaze
-ako jediný prvok z vodných roztokov sublimuje v molekulovej forme