Prvky VII. A VIII. Skupiny -halogeny a vzácné plyny

Halogeny Halogeny se nazývají prvky, nacházející se v VII.A skupině. Slovo halogen je odvozeno z řeckých slov hals a ganeo, sůl a tvořím – solitvorné prvky. Téměř všechny jsou biogenní, jsou to nekovy a používají se v nejširších odvětvích průmyslu. Jsou velice reaktivní, takže se v přírodě vyskytují pouze ve sloučeninách (většinou jako halogenidy). Vyskytují se pouze ve dvouatomových molekulách (Cl2, I2) Jejich jednoduché sloučeniny se nazývají halogenidy, plynné halogenderiváty uhlovodíků se jmenují freony

Fluor Vlastnosti: Fluor je v běžných podmínkách plynná látka, má zelenožlutou barvu. Je natolik reaktivní, že i při pokojové teplotě reaguje s většinou prvků, s vodíkem vytváří sloučeniny dokonce i za nejnižších teplot. Má silně dráždivý zápach a je vysoce jedovatý.

Výskyt, výroba V přírodě se vyskytuje pouze ve sloučeninách, hlavně jako kazivec (fluorit - CaF2) a kryolit (hexafluorohlinitan sodný Na3AlF6). Je to nezbytný biogenní prvek obsažený v kostech a zubech. Výroba plynného fluoru je technicky značně obtížná a vzhledem k reaktivitě volného fluoru i poměrně riziková. Základem procesu je elektrolýza taveniny kyselého fluoridu draselného syceného plynným fluorovodíkem. Obtížné je však i následné uchování vyrobeného fluoru; obvykle se používají kovové tlakové nádoby pokryté vrstvou teflonu. Na obr.: kazivec

Důležité sloučeniny fluoru: Fluorovodík, fluoridy Jeho nejdůležitější sloučeninou je pro nás fluorovodík – HF. Je to plyn pichlavého zápachu, rozpustný ve vodě na kyselinu fluorovodíkovou. Na rozdíl od ostatních halogenvodíků je fluorovodík polymerován na molekuly(HF)n a dává vedle normálních solí, zvaných fluoridy, například fluoridu draselného, KF, i kyselé fluoridy, například KHF2, hydrofluorid draselný. Fluorovodík a roztoky fluoridů reagují s kysličníkem křemičitým za vzniku fluoridu křemičitého,SiF4, a proto leptají sklo (jeho povrch se stane neprůhledným). Mají také dezinfekční vlastnosti. Mezi nejdůležitější fluoridy patří NaF a NaI, které se požívají k výrobě smaltů a skla.

Ještě v nedávné době byly velmi moderní organické sloučeniny fluoru (freony do chladniček a velmi stálé plastické hmoty, např.teflon). Teflon se stále ještě používá, vědci vyvíjí stále dokonalejší varianty, na rozdíl od freonů, u kterých se po dlouhé době průmyslového využití (převážně v ledničkách a ve sprejích) zjistilo, že jsou v přírodě velmi těžko odbouratelné, mají poločas rozpadu od několika desítek, do několika stovek let a navíc velmi výrazně požkozují ozonovou vrstvu Země. Jediná molekula freonu dokáže přeměnit až 10 000 molekul ozonu O3 na prosté molekuly kyslíku O2.

Využití fluoru Fluor se používá při dělení uranu a jeho izotopů Příznivý vliv (v nepatrném množství) na kazivost zubů. Fluorování zubů je velice účinná protekce proti zubnímu kazu, pohybuje se od 30 do 60%. V některých zemích se fluor dokonce přidává do pitné vody – jako dezinfekce a také jako protekce kazivosti zubů. Využíval se jako okysličovadlo v kapalinových raketových motorech – od toho se upustilo vzhledem k jeho ceně, jedovatosti a komplikovanému skladovámí

Chlor Vlastnosti: Chlor je žlutozelený plyn dusivého zápachu, je stejně jako fluor prudce jedovatý a silně korozitvorný. Je velmi reaktivní, slučuje se s vodíkem na chlorovodík, s jinými prvky (kromě kyslíku, nebo dusíku a inertních plynů) na chloridy. Má silné oxidační, bělící a dezinfekční vlastnosti. Je jedovatý – bylo ho použito v 1 sv. válce jako bojového plynu. Ve sloučeninách je chlor jednomocný, trojmocný, čtyřmocný, pětimocný a sedmimocný.

Výskyt, výroba V přírodě se vyskytuje nejhojněji v soli kamenné (chlorid sodný, NaCl), která je základní surovinou chemického průmyslu. Dále se pak vyskytuje v některých nerostech, které ji provázejí (například sylvin, nebo karnalit), v mořské vodě a v malých množstvích i v živých organismech – jednak v krvi, a také je důležitou součástí žaludečních šťav. Výroba plynného chloru je založena na elektrolýze vodného roztoku chloridu sodného, solanky. Jako katoda se obvykle používá kovová kapalná rtuť. Tlakové kovové lahve s plynným chlorem jsou označeny žlutým pruhem.

Důležité sloučeniny chloru PVC – polyvinylchlorid Je to důležitá umělá hmota, která má velmi široké využití – například linoleum, některé druhy oděvů (pláštěnky). Kromě tohoto využití se také používá k výrobě insekticidů. Chlorid sodný, NaCl (sůl kamenná, kuchyňská), získávaný dolováním ze země, svářením solanek nebo odpařováním mořské vody, používaný jako základní látka chemického průmyslu k výrobě louhu sodného, chloru, sody, síranu sodného a mnoha dalších

Kyselina chlorovodíková (solná) Vzniká přímou reakcí plynného vodíku a chloru. Směs kyseliny chlorovodíkové a dusičné v poměru (3:1) se nazývá lučavka královská. Tato směs rozpouští i velmi odolné drahé kovy jako zlato nebo platinu. Komerčně se dodává v roztocích o koncentraci kolem 35 %. Kyselina chloristá HClO4 Je jednou z nejsilnějších kyselin. Vyrábí se obvykle elektrochemickou oxidací chlorečnanů. V koncentrovaném stavu a za horka je všem mimořádně silným oxidačním prostředkem, využívaným např. k rozkladům stálých organických polymerů (polystyren, PVC).

Využití chloru V technice se chlor užívá k výrobě chlornanů a chlorového vápna,organických chlorovaných sloučenin (umělých hmot, rozpouštědel, léčiv, v chemickém průmyslu například k bělení textilií, papíru, jako základ bojových látek, v metalurgii). Elementární chlor se prakticky používá k desinfekci pitné vody, protože i v malých koncentracích hubí baktérie a jeho nadbytek lze z vody snadno odstranit pouhým probubláním vzduchem

Brom Vlastnosti, výskyt Za obyčejné teploty je temně červenohnědá kapalina. Je velmi reaktivní, slučuje se přímo s většinou prvků a má oxidační vlastnosti. Je velmi toxický. Silně leptá pokožku a nebezpečně dráždí sliznice. Ve sloučeninách je jednomocný (bromidy a bromnany) a pětimocný (bromičnany). . V přírodě je součástí nerostu bromargyritu (AgBr), v malém množství je též jako bromid v ložiskách draselných solí (Stassfurt) a v mořské vodě. Získává se z matečních louhů po výrobě draselných solí. Na obr.: bromargyt, elementární brom

Důležité sloučeniny bromu Bromid draselný,KBr bezbarvé krystaly rozpustné ve vodě. Ty se v hojném množství používají ve fotochemickém průmyslu a v lékařství bromid stříbrný, AgBr využití ve fotografickém průmyslu Kyselina bromičná,HBrO3 Silné oxidační činidlo. Její soli (např. KBrO3) se používají používají jako oxidační činidla v průmyslu a anal. chemii

Jód Vlastnosti Jód je šedočerná krystalická látka silně dráždivého zápachu. Se škrobem poskytuje intenzivně modré zbarvení. Je špatně rozpustný ve vodě, ale rozpouští se výborně v roztoku KI. Vyznačuje se oxidačními a s tím spojenými dezinfekčními vlastnostmi. Ve sloučeninách je jód jedno, pěti a sedmimocný (sloučeniny jodné, jodičné a jodisté). Na obr.:elementární jod, pevná látka a páry ; chaluha bublinatá

V přírodě se vyskytuje velmi bohatě, byť jen v nepatrných množstvích a provází zpravidla chlor a brom, zejména v mořské vodě. V poměrně vysokých koncentracích je také obsažen v mořských rostlinách, zvláště v mořských chaluhách, v nichž byl také r. 1812 objeven a z jejichž popele se dosud většinou vyrábí. Nalézá se dále též v některých minerálních vodách, v naftových vodách, nebo v uhlí. V pletivech a tkáních živých organismů, tj. v tělech rostlin a živočichů, se vyskytuje jen ve formě rozličných organických sloučenin, například jodovaných thyroninů nebo tyrosinů. U savců má vysoký obsah jen v této formě zvláště štítná žláza,

Důležité sloučeniny jódu kyselina jodovodíková Je to velmi silná kyselina. Její soli jsou jodidy, například jodid draselný, bezbarvá krystalická látka, ve vodě snadno rozpustná, vyrábí se z louhu draselného a jodu, používá se ve farmakoterapii a ve fotochemii. Nerozpustný jodid stříbrný, AgI, nachází využití ve fotografickém průmyslu dusíkem tvoří jod velmi explozivní jododusík, NI3.

Využití Jod má bohaté použití v lékařství, v prvé řadě se vyznačuje oxidačními a s tím spojenými dezinfekčními vlastnostmi, pro které se ho používá v lékařství ve formě lithiového roztoku jako takzvané jodové tinktury. Ve svých různých vazbách, zvláště organických, je důležitým prostředkem četných diagnostických i terapeutických metod v lékařství. Především v horských oblastech, nebo v oblastech vzdálených od moře je u obyvatelstva prokázán nedostatek jodu. U nás konkrétně se už od 50. let provádí prevence nedostatku jodu a to přidáváním jodu do kuchyňské soli, podle dnes platných předpisů 20 - 34 mg / kg soli. Jelikož hlavní účel má jod ve štítné žláze, která vyrábí velice důležité hormony, které řídí spotřebu energie v každé buňce, jeho nedostatek může vést k vážným zdravotním problémům. Proto je na obsah jodu v potravinách kladen takový důraz.

Astat Astat je radioaktivní prvek, nejtěžší z halogenů. Původně se jmenoval alabamin, kvůli objevení v Alabamském polytechnickém institutu. Zde byl objeven v roce 1940 bombardováním množstvím vysoko energetických částic alfa. První izotop, jež byl vyroben, měl atomovou hmotnost 211 a poločas rozpadu 7,2 hodiny. Později se podařilo připravit astat 210, který měl poločas rozpadu 8,3 hodiny. Izotopy astatu od 200 do 219 byly zkatalogizovány, přičemž některé z nich mají životnost pouze zlomek sekundy.

Vzácné plyny V pořadí podle atomového čísla to jsou hélium, neon, argon, krypton, xenon a radon. Jsou bez barvy a zápachu. Velmi lehké plyny, o kterých se předpokládalo, že jsou zcela netečné - tzn. že se nezúčastňují žádných chemických reakcí. Přesto se podařilo vytvořit některé sloučeniny např. fluorid kryptonu, xenonu a radonu. Chemická reaktivita těchto plynů je však velmi malá.

Helium Vlastnosti,výskyt Bezbarvý plyn, bez chuti a zápachu, chemicky zcela inertní - nejsou známy žádné chemické sloučeniny helia. Helium je jediná látka, která při nízkých teplotách a normálním tlaku zůstává kapalná až k teplotě absolutní nuly. Helium má také ze všech známých látek nejnižší bod varu. Helium je na Zemi přítomno jen velmi vzácně. V zemské atmosféře se vyskytuje jen ve vyšších vrstvách a díky své mimořádně nízké hmotnosti postupně z atmosféry vyprchává do meziplanetárního prostoru. Ve vesmírném měřítku je však helium druhým nejvíce zastoupeným prvkem.

Využití: Vzhledem ke své extrémně nízké hustotě a inertnímu chování se helium používá k plnění balónů a vzducholodí jako náhrada hořlavého vodíku. Značnou nevýhodou je zde ovšem jeho poměrně vysoká cena. Navíc má atom helia velmi malý průměr, snadno difunduje i skrze pevné materiály a dochází tak ke ztrátám. Směsí helia, kyslíku a dusíku se plní tlakové láhve s dýchací směsí, určenou pro potápění do velkých hloubek. Na rozdíl od dusíku se totiž ani pod velkým tlakem prakticky nerozpouští v krvi a zmenšuje se tak riziko vzniku kesonové nemoci při rychlém výstupu potápěče na hladinu.

Neon Neon byl objeven roku 1898 Williamem Ramsayem a Morrisem Traversem. Je přítomen v zemské atmosféře v koncentraci přibližně 0,0015%. Je proto získáván frakční destilací zkapalněného vzduchu. Elektrickým výbojem v prostředí neonu o tlaku několik torrů vzniká intenzivní světelné záření oranžově-červené barvy. Tohoto jevu se využívá pří výrobě výbojek tzv. neonek, která slouží jako osvětlovací tělesa nebo různé světelné indikátory. Neon slouží i jako náplň do některých typů laserů.

Argon Argon je hojně zastoupen v zemské atmosféře. Tvoří přibližně její 1 %, je proto poměrně snadno získáván frakční destilací zkapalněného vzduchu. Výrazný přínos pro analytickou chemii znamenal objev a technické zvládnutí práce s dlouhodobě udržitelným plazmatem, tzv. indukčně vázaným plazmatem, označovaným obvykle zkratkou ICP. Jako nejvhodnější médium pro přípravu tohoto plazmatu se ukázal právě čistý argon.

Na obr.:Hořák ICP spektrometru s Ar plazmatem

Krypton Chemické sloučeniny tvoří pouze vzácně s fluorem a kyslíkem, všechny jsou velmi nestálé a jsou mimořádně silnými oxidačními činidly. Byl objeven roku 1898 Williamem Ramsayem a Morrisem Traversem při zkoumání složení zkapalněného vzduchu. Krypton je přítomen v zemské atmosféře v koncentraci přibližně 0,0001 %. Je získáván frakční destilací zkapalněného vzduchu. Vzniká také jako jeden z produktů radioaktivního rozpadu uranu a lze jej nalézt v plynných produktech jaderných reaktorů. Krypton nachází uplatnění hlavně v osvětlovací technice, kde se ho využívá k plnění kryptonových žárovek a některých zářivek.

Xenon Chemické sloučeniny tvoří pouze vzácně s fluorem a kyslíkem, všechny jsou velmi nestálé a jsou mimořádně silnými oxidačními činidly. Trioxid xenonu je například silně explozivní. Byl objeven roku 1898 Williamem Ramsayem a Morrisem Traversem při zkoumání složení zkapalněného vzduchu. Byly zkonstruovány xenonové výbojky, schopné produkovat mimořádně intenzivní světelné záblesky o velmi krátkém trvání výboje. Díky těmto výbojkám je možno fotografovat a filmovat velmi rychlé děje (průlet vystřelené kulky překážkou, výbuchy apod.).

Radon Vzniká jako produkt radioaktivního rozpadu radia a uranu a díky své nestálosti postupně zaniká dalším radioaktivním rozpadem. Je známo přibližně 20 nestabilních izotopů radonu. Chemické sloučeniny tvoří stejně jako krypton a xenon pouze vzácně s fluorem a kyslíkem, všechny jsou velmi nestálé a jsou mimořádně silnými oxidačními činidly.Byl objeven roku 1900 Friedrichem E. Dornem při zkoumání radioaktivního rozpadu radia. Medicínské využití radonu je založeno na skutečnosti, že převážná většina jeho izotopů fungují jako alfa-zářiče s poměrně krátkým poločasem rozpadu (řádově dny). Používají se proto někdy pro krátkodobé lokální ozařování vybraných tkání.

GAME OVER MADE BY: Honza Vrána