При работе над исследовательским индивидуальным проектом по химии на тему "Химические свойства галогенов" учащаяся 9 класса изучила информацию о значении понятия "галогены" и этимологии их происхождения, рассмотрела и классифицировала их химические свойства.

Обучающаяся 9 класса в рамках исследовательской работы (проекта) по химии о химических свойствах галогенов пришла к выводу о том, что фтор, хлор и бром входят в состав животных и растительных тканей; микроэлементов, а йод крайне необходим как животным так и человеку.

Оглавление

Введение.

1. Что такое галогены?
2. Химические свойства

Заключение
Литература

В 9 классе одна из тем, которую проходят школьники по химии- галогены. Что такое галогены? Что они из себя представляют? Какими свойствами обладают?

Всем известно, что фтор вводят в состав зубной пасты, а хлором дезинфицируют воду в плавательных бассейнах. Бром применяют в качестве успокоительного средства, а спиртовой раствор йода как антисептическое средство. Фтор, хлор, бром и йод образуют семейство галогенов.

Вашему вниманию представляются кратное объяснение понятия и возникновения термина «галогены» и их химические свойства.

Галогены (от греч. ἁλός — «соль» и γένος — «рождение, происхождение»; иногда употребляется устаревшее название галоиды) — химические элементы 17-й группы периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева (по устаревшей классификации — элементы главной подгруппы VII группы).

Реагируют почти со всеми простыми веществами, кроме некоторых неметаллов. Все галогены — энергичные окислители, поэтому встречаются в природе только в виде соединений. С увеличением порядкового номера химическая активность галогенов уменьшается, химическая активность галогенид-ионов F−, Cl−, Br−, I−, At−уменьшается.
К галогенам относятся фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I, астат At, а также (формально) искусственный элемент Теннесин Ts.

Этимология
Термин «галогены» в отношении всей группы элементов (на тот момент были известны фтор, хлор, бром и йод) был предложен в 1841 году шведским химиком Й. Берцелиусом. Первоначально слово «галоген» (в буквальном переводе с греческого — «солерод») было предложено в 1811 году немецким учёным И. Швейггером в качестве названия для недавно открытого хлора, однако в химии закрепилось название, которое предложил Г. Дэви.

Строение атомов и степени окисления
Электронная конфигурация внешней электронной оболочки атомов галогенов ns2np5: фтор — 2s22p5, хлор — 3s23p5, бром — 4s24p5, йод — 5s25p5, астат — 6s26p5.
Имея на внешней электронной оболочке 7 электронов, атомы всех галогенов легко присоединяют недостающий до завершения оболочки 1 электрон и в своих соединениях проявляют степень окисления −1. Хлор, бром, йод и астат в соединениях с более электроотрицательными элементами проявляют положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7. Для фтора характерна постоянная степень окисления −1.

Галогены в свободном виде существуют в форме двухатомных молекул. Атомы в этих молекулах связаны между собой простой ковалентной связью. Каждая такая связь образуется в результате обобществления пары электронов - по одному от каждого атома:

Взаимодействие с ксеноном. Наибольшей химической активностью обладает фтор, это сильнейший окислитель, который реагирует даже с инертными газами.
2F2 + Xe = XeF4.

Взаимодействие с металлами. Все галогены взаимодействуют практически со всеми простыми веществами, наиболее энергично протекает реакция с металлами. Фтор при нагревании реагирует со всеми металлами, включая золото и платину, на холоде взаимодействует с щелочными металлами, свинцом и железом. Хлор, бром и йод при обычных условиях реагируют со щелочными металлами, а при нагревании – с медью, железом и оловом. В результате взаимодействия образуются галогениды, которые являются солями:
2М + nHal2 = 2MHaln.

Галогены в этой реакции проявляют окислительные свойства.
Взаимодействие с водородом. При обычных условиях фтор реагирует с водородом в темноте со взрывом, взаимодействие с хлором протекает на свету, бром и йод реагируют только при нагревании, причем реакция с йодом обратима.
Н2 + Hal2 = 2НHal.

Галогены в этой реакции проявляют окислительные свойства.
Взаимодействие с неметаллами. С кислородом и азотом галогены непосредственно не взаимодействуют, реагируют с серой, фосфором, кремнием, проявляя окислительные свойства, химическая активность у брома и йода выражена слабее, чем у фтора и хлора:
2P + 3Cl2 = 2PCl3;
Si + 2F2 = SiF4.

Взаимодействие с водой. Галогены реагируют со многими сложными веществами. С водой фтор и остальные галогены реагируют по-разному:
F2 + H2O = 2HF + O или
3F2 + 3H2O = OF2 + 4HF + H2O2;

Эта реакции является реакцией диспропорционирования, где галоген одновременно является окислителем и восстановителем.
Взаимодействие со щелочами. Также галогены диспропорционируют в растворах щелочей:
Cl2 + KOH = KClO + KCl (на холоде);
3Cl2 + 6KOH = KClO3 + 5KCl + 3Н2О (при нагревании).

Гипобромид-ион существует только при температуре ниже 0 °С, гипойодит-ион в растворах не существует.
Взаимодействие с сероводородом. Галогены способны отнимать водород от других веществ:
H2S + Br2 = S + 2HBr.

Реакция замещения водорода в предельных углеводородах:
CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl.
Реакция присоединения к непредельным углеводородам:
C2H4 + Cl2 = C2H4Cl2.

Взаимное замещение галогенов. Реакционная способность галогенов снижается при переходе от фтора к йоду, поэтому предыдущий элемент вытесняет последующий из галогеноводородных кислот и их солей:
2KI + Br2 = 2KBr+ I2;
2HBr + Cl2 = 2HCl + Br2.

В заключении исследовательского индивидуального проекта по химии «Химические свойства галогенов» следует сказать несколько слов о галогенах как об элементах в клетках нашего организма.

Фтор постоянно входит в состав животных и растительных тканей; микроэлементов. В виде неорганических соединений содержится главным образом в костях животных и человека - 100-300 мг/кг; особенно много фтора в зубах.

Хлор - один из биогенных элементов, постоянный компонент тканей растений и животных. Содержание хлора в растениях (много хлора в галофитах) - от тысячных долей процента до целых процентов, у животных - десятые и сотые доли процента.

Бром - постоянная составная часть тканей животных и растений. Наземные растения содержат в среднем 7*10-4% брома на сырое вещество, животные 10-4%. Бром найден в различных секретах (слезах, слюне, поте, молоке, желчи). В крови здорового человека содержание брома колеблется от 0,11 до 2,00 мг%.

Йод - необходимый для животных и человека микроэлемент. В почвах и растениях таежно-лесной нечерноземной, сухостепной, пустынной и горных биогеохимических зон.

1. Габриелян О.С. Химия 9 класс: учебник/- 2-е изд., стереотип-М.: Дрофа, 2014. - 175 с.: ил.
2. Шульпин Г.Б. Эта увлекательная химия. М.; Химия, 1984.
3. Стёпин Б.Д., Аликберова Л.Ю. Книга по химии для домашнего чтения. М., Химия, 1994.
4. Книга для чтения по неорганической химии. Часть I /Сост.В.А.Крицман.М.;Просвещение, 1994.
5. Энциклопедический словарь юного химика. /Сост.В.А.Крицман, В.В.Стацко.– М.;Педагогика, 1982.