Номер 1, страница 254 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 35. Галогены - номер 1, страница 254.

Условие.

1. Охарактеризуйте строение атомов и молекул галогенов.

Решение.

Решение 2.

Галогены — это химические элементы 17-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VII группы) периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. К галогенам относятся фтор ($\text{F}$), хлор ($\text{Cl}$), бром ($\text{Br}$), иод ($\text{I}$) и астат ($\text{At}$).

Строение атомов галогенов

Атомы всех галогенов имеют сходное строение внешнего электронного слоя. На их внешней электронной оболочке находится 7 валентных электронов. Общая электронная формула внешнего слоя атомов галогенов — $ns^2np^5$, где $\text{n}$ — номер периода, в котором находится элемент.

Например:

• Атом фтора ($\text{F}$), 2-й период: $1s^22s^22p^5$.
• Атом хлора ($\text{Cl}$), 3-й период: $1s^22s^22p^63s^23p^5$ или $[Ne]3s^23p^5$.

Из-за наличия семи валентных электронов атомам галогенов не хватает всего одного электрона для завершения внешней электронной оболочки (достижения стабильной конфигурации благородного газа — октета). Это определяет их ключевые химические свойства:

• Высокая электроотрицательность: Галогены обладают самой высокой электроотрицательностью в своих периодах. Фтор является самым электроотрицательным элементом во всей периодической системе. В группе электроотрицательность уменьшается сверху вниз (от фтора к астату).
• Высокая химическая активность: Галогены являются сильными окислителями, так как они легко принимают один электрон, превращаясь в отрицательно заряженный ион (анион) $X^-$. Окислительная способность уменьшается в группе от фтора к иоду.
• Степени окисления: В соединениях с менее электроотрицательными элементами (металлами, водородом) галогены проявляют характерную степень окисления -1. Все галогены, кроме фтора, могут также проявлять положительные степени окисления (+1, +3, +5, +7) в соединениях с более электроотрицательными элементами (кислородом, фтором).

С увеличением порядкового номера в группе (сверху вниз) атомный радиус галогенов увеличивается, а энергия ионизации и сродство к электрону уменьшаются.

Строение молекул галогенов

В свободном состоянии (в виде простых веществ) галогены существуют в виде двухатомных молекул — $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$.

В молекуле $X_2$ атомы галогенов связаны между собой одинарной ковалентной неполярной связью. Каждый атом предоставляет по одному неспаренному электрону для образования общей электронной пары, что позволяет обоим атомам завершить свой внешний электронный слой до октета.

Схематично образование связи можно представить так: $:\ddot{X}· + ·\ddot{X}: \rightarrow :\ddot{X}:\ddot{X}:$

Молекулы галогенов неполярны. Между ними действуют слабые межмолекулярные силы (силы Ван-дер-Ваальса, а именно — лондоновские дисперсионные силы). С увеличением числа электронов в молекуле (т.е. при движении вниз по группе) эти силы возрастают. Это объясняет изменение агрегатного состояния простых веществ-галогенов при стандартных условиях:

• $F_2$ (фтор) — бледно-желтый газ.
• $Cl_2$ (хлор) — желто-зеленый газ.
• $Br_2$ (бром) — красно-бурая жидкость.
• $I_2$ (иод) — темно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском.

В твердом состоянии галогены образуют молекулярные кристаллические решетки, в узлах которых находятся молекулы $X_2$. Из-за слабых межмолекулярных связей у них относительно низкие температуры плавления и кипения, которые закономерно повышаются от фтора к иоду.

Ответ: Атомы галогенов (элементы 17-й группы) имеют на внешнем энергетическом уровне 7 электронов (электронная конфигурация $ns^2np^5$). Это обуславливает их высокую электроотрицательность и окислительную активность, стремление принять один электрон с образованием аниона $X^-$. В виде простых веществ галогены существуют как двухатомные молекулы ($X_2$) с одинарной ковалентной неполярной связью. Увеличение межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил с ростом молекулярной массы приводит к изменению агрегатного состояния в ряду $F_2, Cl_2 \rightarrow Br_2 \rightarrow I_2$ от газа к жидкости и твердому телу.