Общая характеристика биогенных p-элементов VII A группы, их биологическая роль и значение в медицине

Общая характеристика элементов группы VIIA Элементы фтор F, хлор Сl, бром Вr, иод I, астат Аt, входящие в VIIА- группу, называются галогенами (общее обозначение Г). В переводе с греч. галогены означают «солепорождающие». В эту группу часто включают также водород Н, однако свойства его существенно отличаются от свойств галогенов, и в связи с этим химические свойства водорода целесообразно рассматривать отдельно. F, Cl, Br, J и At. Они называются галогенами, так как при взаимодействии с металлами образуют типичные соли (NaCl, KF и др.). Электронная формула внешнего валентного уровня: nS2np5, то есть имеют 7 валентных электронов, из которых один неспаренный np nS

В подгруппе галогенов свойства атомов периодически изменяются. От фтора к астату радиус атома и иона Э- увеличивается, значение энергии ионизации уменьшается, относительная электроотрицательность атомов сверху вниз в подгруппе уменьшается, поэтому окислительные и неметаллические свойства тоже уменьшаются. Имея семь валентных электронов, атомы галогенов в своих соединениях могут проявлять (за исключением фтора) степени окисления от минимальной (-1) до максимальной (+7). Самая характерная степень окисления равна (-1). Кроме того, для галогенов характерны нечётные положительные степени окисления +1, +3, +5, +7. Отметим, что у фтора в соединениях проявляется только С.О. = -1, так как фтор – самый электроотрицательный элемент и получить химическим путем F+ невозможно. Атомы галогенов могут образовывать ионные связи (NaCl, KF), ковалентные полярные связи (HCl, BF3), ковалентные неполярные Связи (Cl2, Br2).

Физические и химические свойства галогенов В ряду F2 – Cl2 – Br2 – J2 силы межмолекулярного взаимодействия увеличиваются, поэтому температуры кипения и плавления простых веществ увеличиваются.

Фтор – это светло–жёлтый газ с очень неприятным и резким запахом, ядовит

Хлор – газ жёлто–зеленого цвета с резким запахом, ядовит.

Йод – черно–фиолетовые кристаллы с металлическим блеском, астат – твердое вещество металлического вида.

Водородогалогениды. Среди соединений галогенов, в которых они проявляют степень окисления 1, одними из наиболее важных в практическом и теоретическом отношении являются водороодгалогениды. Химическая связь в газообразных НГ полярная ковалентная. Электронная пара, осуществляющая связь, сильно смещена к более электроотрицательному элементу галогену. С точки зрения метода ВС химическая связь в НГ имеет одинаковый характер. Так как электронная структура всех водород галогенидов одинакова, с ростом ионного радиуса галогена свойства НГ в ряду F I монотонно изменяются (исключение составляет НF). Снижение прочности химической связи в молекулах НГ в ряду НF НСl НВr НI находит отражение в уменьшении энтальпий диссоциации молекул НГ на атомы и в увеличении энтальпии и энергии Гиббса образования молекул НГ.

Как и в случае свободных галогенов, причиной падения прочности связи в ряду НFНСlНВrНI является понижение степени перекрывания орбиталей атомов водорода и галогенов. Дипольный момент, характеризующий полярность связи в ряду НFНСlНВr НI, уменьшается от 6,4 до 1,3. Исходя из максимальной полярности НF, можно предположить: 1) растворимость водород галогенидов в воде в этом ряду должна уменьшаться; 2) сила образующихся галогеноводородных кислот: НF (фтороводородная плавиковая), НСl (хлороводородная соляная), НВr (бромоводородная), НI (иодоводородная) также должна падать. Однако из экспериментальных данных следует, что степень ионизации, соответственно и сила кислот НГ в ряду от F к I, наоборот, возрастают. Растворимость от НF к НСl падает, но от НСl к НI растет. Причиной наблюдаемого изменения растворимости и силы водород галогенных кислот является увеличение радиуса Г--ионов от F- к I- и уменьшение их гидратации.

Биологическая роль и значение в медицине В организме все галогены находятся в с.о. –1. Хлор и бром в организме содержатся в виде гидратированных ионов, фтор и йод в связанной форме в составе биоорганических соединений. Хлор относится к макроэлементам, остальные являются микроэлементами. Соединения фтора концентрируются в костной ткани, ногтях, зубах. В состав зубов входит приблизительно 0,01% фтора. Наибольшее его количество находится в эмали зубов в виде Са 10(РО4)6ОНF. Недостаток фтора в организме приводит к кариесу зубов. Для профилактики кариеса питьевую воду фторируют, добавляя NaF. Избыток фтора в воде приводит к хрупкости зубной эмали, хрупкости костей, возникает общее истощение организма. Это заболевание, вызванное избытком фтора, называется флюороз. Ионы хлора активируют действие некоторых ферментов, участвуют в поддержании осмотического давления. Суточная потребность NaCl составляет 5-10 гр. Хлорид натрия необходим для выработки соляной кислоты, ионы хлора создают благоприятную среду для действия ферментов желудочного сока. Ионы хлора не обладают токсичным действием, но Cl2 является токсичным веществом.