галогены

ГАЛОГЕНЫ (галоиды) (от греч. hals, род. падеж halos — соль и — genes — рождающий, рождённый)

хим. элементы главной подгруппы VII гр. периодической системы: фтор, хлор, бром, иод и астат. Молекулы двухатомны. Внеш. электронная оболочка атомов имеет конфигурацию s²p⁵. С увеличением ат. массы Г. возрастают их ионный и ковалентный радиусы, уменьшаются энергии ионизации и электроотрицательность (см. табл.).

^{ХАРАКТЕРИСТИКА ГАЛОГЕНОВ}

Г. характеризуются наибольшими среди всех элементов значениями сродства к .электрону. Наиб. электроотрицателен фтор. Сродство атомов Г. к электрону и энергия диссоциации молекул возрастают от фтора к хлору, а затем уменьшаются к иоду.

Степени окисления Г.: −1 (наиб. характерная); + 1 (НОF, НХО и др.); + 3 у С1 и Br (НХO₂, XF₃); + 4 у С1, Br, I (ХO₂); + 5 (НХO₃, XF₅ и др.); + 6 у С1 (Cl₂O_б); + 7 у С1, Br и I (HClO₄, C1₂O₇, HBrO₄, IF₇ и др.).

При обычных условиях F₂ и Cl₂-газы, Br₂-жидкость, I₂ и At₂- твердые вещества. С увеличением ат. массы окраска Г. становится более интенсивной — от бледно-желтой у фтора до темно-красной у брома и темно-фиолетовой у иода. В твердом состоянии Г. образуют молекулярные кристаллы. Жидкие Г. — диэлектрики. Все Г., кроме фтора, раств. в воде; иод раств. хуже, чем хлор и бром; F₂ окисляет воду до O₂, O₃ и фторидов кислорода. В водных растворах Cl₂ и Br₂ образуют гидраты Х₂*_nH₂O и гипогалогенитионы ОХ⁻ ; Br₂ и I₂ хорошо раств. в CHCl₃, CS₂, этаноле и др. органических растворителях.

Невысокие энергии диссоциации молекул Г. (существенно меньшие, чем у O₂, H₂ и N₂) и большое сродство атомов к электрону определяют их высокую реакц. способность. Г. — сильные окислители. Наиб. активен фтор, образующий соед. со всеми хим. элементами, кроме Не, Ne и Ar. Реакц. способность Г. убывает с увеличением ат. массы и обычно возрастает в присутствии влаги и других Г. Водород с Г. образует галогеноводороды НХ. Энтальпии их образования очень мало зависят от температуры и уменьшаются от HF к HI. Термич. устойчивость в этом ряду также уменьшается. Растворы HCl, HBr и HI в воде — сильные кислоты, раствор HF-кислота средней силы.

• см. также бромистый водород, иодистый водород, соляная кислота, фтористый водород

С металлами и неметаллами Г. образуют галогениды, друг с другом-межгалогенные соединения. С кислородом Cl₂, Br₂ и I₂ дают оксиды, F₂-фториды кислорода. Все Г. (кроме фтора) образуют неустойчивые кислородсодержащие кислоты НХО, НХO₂, НХO₃ и НХО₄; их кислотные свойства в указанном ряду усиливаются, а окислит. активность убывает. Особые группы соед. — гидрогалогениды (среди которых наиб. устойчивы гидрофториды металлов), напр. М H₂Х₃, и полигалогениды, напр. K[C1F₂].

Фтор вытесняет хлор из его соед. с более электроположит. элементами, хлор вытесняет бром, а бром-иод (¹/₂ F₂ + Cl⁻ → F⁻ + ¹/₂C1₂). С др. стороны, иод вытесняет бром и хлор из кислородсодержащих кислот и их солей, в которых Г. заряжены положительно (¹/₂I₂ + [СIO₃]⁻ → [IO₃]⁻ + ¹/₂Cl₂). Высшие степени окисления мн. хим. элементов стабилизируются фтором. Известны, напр., NiF₃, AuF₅, ReF₇, криптона дифторид, ксенона фториды, соединения, содержащие в молекуле катион NF⁺₄, анион FeFg₆²⁻, CoFg₆²⁻. Г. взаимод. со многими орг. соед., замещая атомы Н, присоединяясь по кратным связям или разлагая орг. вещества до галогенопроизводных метана. Мн. углеводороды горят или взрываются в атмосфере F₂.

Ионы Г. в виде лигандов входят в состав молекул многочисленных комплексных соед., фтор и хлор участвуют в образовании мостиковых связей, напр. в Al₂Cl_б, Ta₄F₂₀. Наиб. активны атомарные и ионизированные Г., которые получают в плазме, газовых разрядах или термокаталитич. разложением молекул Х₂ и используют для синтеза термически нестойких галогенидов или ионного травления поверхностей металлов, полупроводниковых материалов.

Г. (за исключением астата) широко распространены в природе; они входят в состав мн. минералов, содержатся в морской воде; в своб. виде не встречаются. Все Г. ядовиты и обладают бактерицидными свойствами.

Соединения, напоминающие по химическим свойствам Г., напр. дициан (CN)₂, диоксоциан (CON)₂, дитиоциан (SCN)₂, наз. псевдогалогенами, а соли металлов, содержащие группы CN, CON, SСN,-псевдогалогенидами.

_{Э. Г. Раков}