Фториды в зубной пасте: быть или не быть (кариесу)? Анализ работы групп. Физические и химические свойства

Зубная паста считается хорошей, когда она не только бережно очищает зубы, но и защищает их от кариеса. Для профилактики кариеса в состав зубных паст обычно входят соединения фтора — фториды. При этом именно их многие считают чистейшим ядом — на российском рынке можно встретить пасты с пометкой «без фтора», а на европейских образцах, например, видим «fluoride-free». Что делать c кариесом? LookBio и ekokosmetika.ru проверили факты.

Поговорим по понятиям

Фтор (engl: Fluorine) — химический элемент , реактивный и ядовитый газ. Соли фтора называются фторидами (fluorides), они встречаются повсеместно в природе, в продуктах питания, например, рыбе, черном чае, минеральной воде. Фториды есть и в организме человека — в костях и зубах.

Фториды известны своей способностью предотвращать кариес, поэтому их можно встретить в большинстве зубных паст. Чаще всего в пастах используются следующие соединения фтора:

фторид натрия (Sodium fluoride)
фторид калия (Potassium Fluoride)
фторид олова (Stannous Fluoride)
аминофторид/олафлур (Aminofluorid/Olaflur)
монофторфосфат натрия (Sodium monofluorophosphate)
фторид кальция (Calcium fluoride)

Десятилетия использования фторидов при производстве зубных паст и соответствующее снижение кариеса у населения доказывают эффективность фторидов в борьбе с кариесом. В некоторых странах, например, США и Канаде, фториды добавляют в питьевую воду и в продаже можно встретить пищевую соль с фторидами.

Здесь стоит сказать, почему мы настаиваем на корректном употреблении терминов и сами не будем говорить неправильно. Дело в том, что сочетание «зубная паста без фтора» или «фтор в зубной пасте» — именно такие формулировки встречаются на продуктах для гигиены зубов на российском рынке или в обличающих статьях в интернете, неверно и с химической, и с лингвистической точки зрения. Почему фториды «ушли в народ» в виде фтора достоверно известно, наверное, только зубной фее. Фтора — реактивного и ядовитого газа, в пасте в чистом виде нет, а есть именно его соединения, ионы фтора — фториды.

Действие фторидов в зубной пасте

Бактерии флоры полости рта расщепляют сахара, поступающие из пищи, на кислоты. Эти кислоты вымывают минералы из зубной эмали. Слюна в полости рта отвечает за восполнение необходимого уровня минералов, однако при чрезмерном потреблении сахара слюна уже не может справляться со своей задачей. И здесь на помощь приходит зубная паста с фторидами, которые формируют защитную пленку на зубах, снижая образование кислоты в полости рта и таким образом стабилизируют минералы в зубной эмали. Фториды также помогают фосфатам кальция, содержащимся в слюне, быстрее проникать в зубную эмаль. Все это работает только тогда, когда мы чистим зубы. Поэтому регулярная чистка зубов пастой с фторидами должна сохранять здоровье зубов и бороться с кариесом. Именно так звучат рекомендации большинства стоматологов во всем мире.

От пользы до вреда

Фториды классифицируются как токсичные вещества — их избыточное количество, попадающее в организм, особенно в течение длительного периода, может нанести значительный вред. Именно поэтому существуют ограничения по проценту ввода соединений фтора в детскую и взрослую зубную пасту. Например, в странах Европейского Союза и в США количество фторида в зубной пасте должно быть указано на упаковке в форме «ppm F» (parts per million). Фториды могут быть указаны в списке активных ингредиентов или в общем списке компонентов пасты. Согласно Директиве ЕС (EU Directive 76/768/EEC), косметический продукт (в том числе, зубная паста) не может поступить в продажу, если количество фторида в нем превышает 1500 ppm F. Современные зубные пасты для взрослых, продающиеся на территории ЕС, содержат от 1000-1500 ppm F. При этом на упаковке должна содержаться отметка «только для взрослых». На детских зубных пастах с фторидами должно быть указано «для детей до 6 лет: используйте небольшое количество зубной пасты». Поскольку дети часто частично проглатывают зубную пасту, детские пасты либо не содержат фторидов, либо имеют ограничение лимитированное 250-500 ppm. Также детские пасты с фторидом рекомендуют делать без сладкого вкуса, который и провоцирует проглатывание пасты.

В России ограничения по количеству фторида в зубной пасте также существуют. Они регулируются Техническим Регламентом Таможенного Союза ТР ТС 009/2011 «О безопасности парфюмерно-косметической продукции» и составляют 0,15% в пересчете на фтор. Следовательно, если 10000ppm=1%, то европейские 1500 ppm и есть «наши» 0,15%.

Чрезмерная концентрация фторидов в уходе за зубами или частый прием жидкостей, продуктов питания или медикаментов, содержащих соединения фтора, может вызвать флюороз зубов, для которого характерно изменение эмали, ведущее к утрате ее естественного цвета и появлению меловых, желтых и темных полос на зубах. Длительная передозировка фторидами может привести к флюорозу костей, проблемам с почками и др.

Тем не менее, взрослым, которые чистят зубы дважды в день пастой с фторидами, волноваться не о чем, даже при параллельном употреблении столовой соли с фторидами. Подавляющее большинство специалистов на сегодняшний день считают, что фториды в зубной пасте — лучшая профилактика кариеса, и допустимые нормы в средствах гигиены для зубов не представляют опасности для здоровья.

Да, теоретически, если ребенок проглотит полный тюбик взрослой зубной пасты с фторидами, то он отравится. В любом случае, если у родителей есть сомнения относительно передозировки, им нужно обратиться к детскому врачу-педиатру.

Фториды в сертифицированной натуральной косметике

Натуральные сертификаты, такие как COSMOS (BDIH, Soil Association, ICEA, Cosmebio, Ecocert) и NaTrue разрешают использование фторидов в зубной пасте. Тем не менее, большинство производителей и потребителей натуральной и органической косметики являются противниками фторидов: они верят в профилактику кариеса с помощью здоровой слюны и корректное очищение зубов, считая, что потенциально токсичным фторидам не место во рту (и организме) даже в минимальных количествах. В связи с подобными убеждениями экосертифицированные зубные пасты для взрослых и детей содержат другие компоненты для профилактики кариеса. Это могут быть различные травяные экстракты или ксилит. Однако, на сегодняшний день не существует достоверных научных исследований, что ксилит (без фторидов) в зубной пасте эффективен для профилактики кариеса.

Немецкие производители натуральной косметики сейчас расширяют свои линейки продуктов по уходу за зубами, добавляя в ассортимент пасты с фторидами. Дело в том, что в тестах продуктов (например, в популярном немецком журнале Oekotest), которым доверяют потребители, пасты без фторидов зачастую попадают в последние строчки рейтингов.

Осторожно! Шарлатанство в рунете

Серьезные исследования, которые могли бы доказать вред фторидов, на данный момент, затруднительны. При этом в интернете можно найти сайты, обличающие фториды со всех сторон и в значительной степени преувеличивающие их опасность и уровень токсичности. Как правило подобной информацией запугивают площадки, созданные в коммерческих интересах производителей какой-нибудь «здоровой альтернативы» пастам с фторидами. При поиске информации о вреде фторидов, пожалуйста, обращайте внимание на достоверность источника и наличие ссылок на научные исследования и исходные данные.

Выводы

• Фториды в составе зубных паст признаны эффективным современным средством для профилактики кариеса.
• Наличие кариеса также может быть обусловлено низким качеством гигиены полости рта, недостатками питания и проблемами со здоровьем.
• Да, фториды токсичны, но не в том объеме, в котором они содержатся в зубной пасте.
• Если вы можете полностью исключить потребление сахара, можете исключить и пасту с фторидами.
• Для гигиены полости рта у детей допустимы только пасты без фторидов либо с пониженным содержанием фторидов.
• С фторидами или без будет ваша паста — вопрос личного выбора каждого.
• Правильно говорить «зубная паста без фторидов», а не «зубная паста без фтора».

Фтор как химический элемент, – широко распространенный в природе не металл, который занимает 16 место среди элементов входящих в состав земной коры. Чаще всего в природе находится в виде труднорастворимых солей апатита, топаза, полевого шпата, креалита и др. (Моришна Г.И., Гапонюк Э.И., 1993).

На степень загрязнения почв фтором большое влияние оказывает вид сельскохозяйственных угодий. Так, по результатам крупномасштабного картирования в зоне Красноярского алюминиевого завода (пригородная зона г. Красноярска) площадь почв с чрезвычайно и высокоопасным загрязнением на сенокосах и пастбищах составляет 8,1 тыс. га или 25,7% от обследованных, а на пашне только 5,5% (5,4 тыс. га). Этот факт обусловлен тем, что в непахотных почвах фтор в основном концентрируется на самой поверхности почвы. В пахотных же почвах в результате систематической обработки, почвы легко перемешиваются и в результате взаимодействия с почвой фтор быстрее переходит в неактивные формы за счет процессов адсорбции и минералообразования (Танделов Ю.П., 1996; Кремленков Н.П., Гапонок Э.И., 1983).

Применение высоких доз фосфорных удобрений может привести к загрязнению почв фтором (Потатуева, Капаев, 1979; Крейдман Ж.Е., 1998; Антонов И.С., 1996). От применения балластных и концентрированных удобрений на дерново-подзолистых тяжелосуглинистых почвах, отмечено повышенное содержание водорастворимого фтора в верхнем горизонте. Регулярное внесение аммофоса, увеличила на 50% содержание подвижного фтора только в пахотном горизонте, почти не изменив его в слоях 20–50 см и 50–80 см (Антонов И.С., 1996).

По данным Потатуевой Ю.А. внесение навоза из расчета 10 т/га ежегодно, привело к повышению содержания в почве (дерново-подзолистой тяжелосуглинистой) водорастворимого фтора в 2 раза, количество которого достигало тех же величин, что и при систематическом внесении аммофоса.

По данным Ю.П. Танделова на мощном черноземе Мироновского НИИ селекции и семеноводства пшеницы в опыте с бессменной культурой кукурузой, где за время проведения опыта (1929–1974 гг.) было внесено Р2О5 2320 кг/га общее содержание фтора в почве возросло на 22–28%.

Длительное применение суперфосфата в опыте во ВНИИ сахарной свеклы и сахара, повысило содержание фтора в почве на 90% по сравнению с контролем.

Во Франции, где в течении длительного времени применяются высокие дозы минеральных удобрений содержание фтора в пище составляет 10 мг/кг сухого вещества в США интенсивно удобряемая кукуруза содержит фтор в концентрациях 8 мг/кг сухого вещества. Тогда как в нормальных условиях, фтора содержится в мг/кг: в зерне – 0,2–0,7; соломе – 2–7; картофеле – 0,2–0,9; в свекле – 0,2–0,6; в сене – 0,2–2,3.

Одним из источников загрязнения агросистем являются химические средства защиты растений. Так Н.Н. Мельниковым и Ю.А. Баскаковым (1962) установлено, что в течение длительного времени загрязнение агроэкосистем фтором происходило от применения пестицидов.

Имеются данные о снижении ферментативной активности некоторых почв при добавлении в почву NaF (Russel, Swiecicki, 1978). В эксперименте проведенном Г.В. Цаплиным (1994), на дерново-подзолистой, слабоокультуренной почве наблюдалось подщелачивание почвы, как следствие NaF. При высоком уровне загрязнения (1000 мг фтора на кг почвы) почва заплывала, нарушалась ее структура, появлялись признаки осолонцевания. Высокий уровень загрязнения вызывал деструкцию гумусовых веществ. Фтористые соединения могут оказать заметное влияние на почвенные микроорганизмы (Гапонюк Э.И. и др, 1981). При содержании фтора в почвах выше 1000 мг/кг наблюдается снижение активности почвенных микроорганизмов (уреазы, фосфатазы, дегидрогеназы) по сравнению с контролем. Фтористые соединения замедляют рост систематических групп почвенных микроорганизмов (Оглоблина Р.И., 1977).

Для валового фтора ПДК не определено. Степень загрязнения почв фтором оценивается по водо-растворимым формам, содержание которых не должно превышать 10 мг/кг почвы (Санитарные нормы, 1987).

Поступление фтора в растения, изменение его миграционных свойств в почве зависит от его общего содержания в почвах, форм его соединений, свойств почвы: кислотности, механического состава, минералогического состава, наличия карбонатов, окисления железа и алюминия.

Среди отечественных и зарубежных ученых давно установилось мнение, что щелочные и слабощелочные, богатые кальцием черноземы, каштановые почвы (в нашей республике они составляют более 90%) химически прочно связывают выпадающий на поверхность с аэровыбросами фтор, приводя его в нерастворимые флюоритные, фтораппатитовые и другие соединения (Антонов И.С., 1996).

Фтор влияет на метаболизм растений и способен вызывать снижение темпов поглощения кислорода, расстройства респираторной деятельности, снижение ассимиляции питательных веществ, уменьшение содержания хлорофилла, подавление синтеза крахмала, разрушение ДНК и РНК и ингибировать ряд других процессов.

Установлено, что фториды ингибируют ферменты: энолазу, фосфорглюкомутазу, фосфотазу (Власюк П.А, Мищенко В.Н., 1967).

Потатуева Ю.А. и Копаева М.Н. (1978) указывают на неравномерность распределения фтора по органам растений: большая его часть накапливается в корнях, чуть меньше его в вегетативной массе (солома, листья, стебли) и менее всего фтора содержится в зерне. По сообщению Беляковой Т.М. (1997) в культурных растениях фтор в основном накапливается в листьях и стеблях, меньше в плодах.

В своей работе Безикова О.А. (1997) прослеживает прямую связь между уровнем фтора в почве и накоплением его в соломе. При содержании фтора в почве 60,6 мг/кг в соломе его накапливалось 43, 7 мг/кг, при 17,6 мг/кг – 35,8, при 1,8 мг/кг – только 28,6 мг/кг. При этом на урожайность зерна это не оказывало ни какого влияния.

А. Хеннинг (1976, Германия) считает, что чувствительность растений к фтору наступает при очень высокой концентрации его в почве, для гречихи, например, 900 мг/кг.

Злаковые растения имеют ряд симптомов при действии на них фторидов высокой концентрации. Кончики листьев могут приобретать бледно-коричневый или даже белый цвет, хлоротические точки и полосы расположенные вдоль листа жилки по краю и направлению к кончику листа. Часто хлоратическая узкая полоса отделяет некротическую (мертвую) ткань от здоровой (Антонов И.С., 1996; Хольбваш Г., 1998).

Передерий О.Г. и Мишлевич Н.В. (1991) приводят данные, что содержание в луговой траве 60–71 мг/кг фторидов, не дает каких-либо видимых признаков поражения растений, тогда как ПДК фтора в траве 1,5 мг/кг. Есть сообщения авторов Орлова Д.С., Воробьевой Л.А., Мотузовой Г.С. и др. (1988), Морошиной Г.И., Гапонюк Э.И. (1993), Майкла Трешой (1998), что даже при наличии очень высоких концентраций фтора в листьях, еще не означает, что эти листья станут обязательно поврежденными. Десслер Х.Г. (1981) же утверждает, что местные растения отрицательно реагируют на наличие в воздухе токсических веществ даже в малых дозах, в зависимости от длительности экспозиции, это приводит к многочисленным нарушениям физиологических функций, угнетению и отмиранию отдельных групп клеток, участков тканей, что нередко приводит к гибели растений.

Некоторые растения настолько восприимчивы к загрязнению воздуха и почвы, что поражаются при концентрации фторидов незначительно превышающей фоновую. Это свойство растений используется в мониторинге загрязнения воздуха, почв и других средств, как метод биоиндикации и симптомологии (Антонов И.С., 1996).

Обнаружение симптомов на растениях, распределение пораженных растений на местности, влияние на вид растения описаны в работе Трешоу М. (1998).

Однако, в каких концентрациях фторидов в воздухе, воде, почве, в каких фазах произрастания растений проявляются эти отрицательные эффекты, имеются слишком мало официальных публикаций.

Реакция растений на загрязнение фтором даже до появления каких-либо симптомов токсичности, проявляется в ослаблении темпов роста, снижение урожайности. Однако наиболее опасным последствием фторидного загрязнения является накопление его в кормовых растениях (Miller, 1973). По данным Петрухина И.В. (1989) предельно допустимыми концентрациями фтора в кормах, принятыми в некоторых зарубежных странах являются:

Трава 1,5 (мг/кг);
- корнеплоды 2,3;
- сено 30,0;
- солома 15,0;
- зерновые корма 3,0.

При повышении этих значений существует вероятность заболевания животных флюорозом. Клинические признаки развиваются через 6 – 12 месяцев при поступлении фтора с водой, содержащей элемент в концентрациях от 5 мг/кг и выше или же с кормами, в которых уровень фтора превышает 100 мг/кг (Таланова Г.А., Хмелевский Б.Н., 1991). Допустимая концентрация фтора в ежегодном рационе составляет: для овец – 50, коров – 30, свиней – 70 мг/кг (Танделов Ю.П., 1997).

В республике Хакасия загрязнением фтором окружающей среды занимаются сотрудники станции агрохимической службы «Хакасская» Антонов И.С., Градобоева Н.А., Сачкова Г.В. и др., однако изучение данной проблемы требует дальнейших исследований, а нами сделана лишь незначительная попытка затронуть вопросы влияния фторосодержащих соединений на почву и естественный травостой.

Галогены в периодической таблице расположены слева от благородных газов. Эти пять токсических неметаллических элементов входят в 7 группу периодической таблицы. К ним относятся фтор, хлор, бром, йод и астат. Хотя астат радиоактивен и имеет только короткоживущие изотопы, он ведет себя, как йод, и его часто причисляют к галогенам. Поскольку галогенные элементы имеют семь валентных электронов, им необходим лишь один дополнительный электрон для образования полного октета. Эта характеристика делает их более активными, чем другие группы неметаллов.

Общая характеристика

Галогены образуют двухатомные молекулы (вида Х 2 , где Х обозначает атом галогена) - устойчивую форму существования галогенов в виде свободных элементов. Связи этих двухатомных молекул являются неполярными, ковалентными и одинарными. позволяют им легко вступать в соединение с большинством элементов, поэтому они никогда не встречаются в несвязанном виде в природе. Фтор - наиболее активный галоген, а астат - наименее.

Все галогены образуют соли I группы с похожими свойствами. В этих соединениях галогены присутствуют в виде галоидных анионов с зарядом -1 (например, Cl - , Br -). Окончание -ид указывает на наличие галогенид-анионов; например Cl - называется «хлорид».

Кроме того, химические свойства галогенов позволяют им действовать в качестве окислителей - окислять металлы. Большинство химических реакций, в которых участвуют галогены - окислительно-восстановительные в водном растворе. Галогены образуют одинарные связи с углеродом или азотом в где степень их окисления (СО) равна -1. Когда атом галогена замещён ковалентно-связанным атомом водорода в органическом соединении, префикс гало- может быть использован в общем смысле, или префиксы фтор-, хлор-, бром- , йод- - для конкретных галогенов. Галогенные элементы могут иметь перекрёстную связь с образованием двухатомных молекул с полярными ковалентными одинарными связями.

Хлор (Cl 2) стал первым галогеном, открытым в 1774 г., затем были открыты йод (I 2), бром (Br 2), фтор (F 2) и астат (At, обнаружен последним, в 1940 г.). Название «галоген» происходит от греческих корней hal- («соль») и -gen («образовывать»). Вместе эти слова означают «солеобразующий», подчёркивая тот факт, что галогены, вступая в реакцию с металлами, образуют соли. Галит - это название каменной соли, природного минерала, состоящего из хлорида натрия (NaCl). И, наконец, галогены используются в быту - фторид содержится в зубной пасте, хлор обеззараживает питьевую воду, а йод содействует выработке гормонов щитовидной железы.

Химические элементы

Фтор - элемент с атомным номером 9, обозначается символом F. Элементарный фтор впервые был обнаружен в 1886 г. путем выделения его из плавиковой кислоты. В свободном состоянии фтор существует в виде двухатомной молекулы (F 2) и является наиболее распространенным галогеном в земной коре. Фтор - наиболее электроотрицательный элемент в периодической таблице. При комнатной температуре является бледно-жёлтым газом. Фтор также имеет относительно небольшой атомный радиус. Его СО - -1, за исключением элементарного двухатомного состояния, в котором его степень окисления равна нулю. Фтор чрезвычайно химически активен и непосредственно взаимодействует со всеми элементами, кроме гелия (He), неона (Ne) и аргона (Ar). В растворе H 2 O, плавиковой кислоты (HF) является слабой кислотой. Хотя фтор сильно электроотрицателен, его электроотрицательность не определяет кислотность; HF является слабой кислотой в связи с тем, что ион фтора основной (рН> 7). Кроме того, фтор производит очень мощные окислители. Например, фтор может вступать в реакцию с инертным газом ксеноном и образует сильный окислитель дифторид ксенона (XeF 2). У фтора множество применений.

Хлор - элемент с атомным номером 17 и химическим символом Cl. Обнаружен в 1774 г. путём выделения его из соляной кислоты. В своём элементарном состоянии он образует двухатомную молекулу Cl 2 . Хлор имеет несколько СО: -1, +1, 3, 5 и 7. При комнатной температуре он является светло-зеленым газом. Так как связь, которая образуется между двумя атомами хлора, является слабой, молекула Cl 2 обладает очень высокой способностью вступать в соединения. Хлор реагирует с металлами с образованием солей, которые называются хлориды. Ионы хлора являются наиболее распространенными ионами, они содержатся в морской воде. Хлор также имеет два изотопа: 35 Cl и 37 Cl. Хлорид натрия является наиболее распространенным соединением из всех хлоридов.

Бром - химический элемент с атомным номером 35 и символом Br. Впервые был обнаружен в 1826 г. В элементарной форме бром является двухатомной молекулой Br 2 . При комнатной температуре представляет собой красновато-коричневую жидкость. Его СО - -1, + 1, 3, 4 и 5. Бром более активен, чем йод, но менее активен, чем хлор. Кроме того, бром имеет два изотопа: 79 Вг и 81 Вг. Бром встречается в бромида, растворённых в морской воде. За последние годы производство бромида в мире значительно увеличилось благодаря его доступности и продолжительному времени жизни. Как и другие галогены, бром является окислителем и очень токсичен.

Йод - химический элемент с атомным номером 53 и символом I. Йод имеет степени окисления: -1, +1, +5 и +7. Существует в виде двухатомной молекулы, I 2 . При комнатной температуре является твёрдым веществом фиолетового цвета. Йод имеет один стабильный изотоп - 127 I. Впервые обнаружен в 1811 г. с помощью морских водорослей и серной кислоты. В настоящее время ионы йода, могут быть выделены в морской воде. Несмотря на то что йод не очень хорошо растворим в воде, его растворимость может возрасти при использовании отдельных йодидов. Йод играет важную роль в организме, участвуя в выработке гормонов щитовидной железы.

Астат - радиоактивный элемент с атомным номером 85 и символом At. Его возможные степени окисления: -1, +1, 3, 5 и 7. Единственный галоген, не являющийся двухатомной молекулой. В нормальных условиях является металлическим твёрдым веществом чёрного цвета. Астат является очень редким элементом, поэтому о нём известно немного. Кроме того, астат имеет очень короткий период полураспада, не дольше нескольких часов. Получен в 1940 г. в результате синтеза. Полагают, что астат похож на йод. Отличается

В таблице ниже показано строение атомов галогенов, структура внешнего слоя электронов.

Подобное строение внешнего слоя электронов обусловливает то, что физические и химические свойства галогенов похожи. Вместе с тем при сопоставлении этих элементов наблюдаются и различия.

Периодические свойства в группе галогенов

Физические свойства простых веществ галогенов изменяются с повышением порядкового номера элемента. Для лучшего усвоения и большей наглядности мы предлагаем вам несколько таблиц.

Точки плавления и кипения в группе возрастают по мере роста размера молекулы (F

Таблица 1. Галогены. Физические свойства: точки плавления и кипения

• Атомный радиус увеличивается.

Размер ядра увеличивается (F < Cl < Br < I < At), так как увеличивается число протонов и нейтронов. Кроме того, с каждым периодом добавляется всё больше уровней энергии. Это приводит к большей орбитали, и, следовательно, к увеличению радиуса атома.

Таблица 2. Галогены. Физические свойства: атомные радиусы

• Энергия ионизации уменьшается.

Если внешние валентные электроны не находятся вблизи ядра, то для их удаления от него не потребуется много энергии. Таким образом, энергия, необходимая для выталкивания внешнего электрона не столь высока в нижней части группы элементов, так как здесь больше энергетических уровней. Кроме того, высокая энергия ионизации заставляет элемент проявлять неметаллические качества. Йод и дисплей астат проявляют металлические свойства, потому что энергия ионизации снижается (At < I < Br < Cl < F).

Таблица 3. Галогены. Физические свойства: энергия ионизации

• Электроотрицательность уменьшается.

Число валентных электронов в атоме возрастает с увеличением уровней энергии при прогрессивно более низких уровнях. Электроны прогрессивно дальше от ядра; Таким образом, ядро ​​и электроны не как притягиваются друг к другу. Увеличение экранирования наблюдается. Поэтому Электроотрицательность уменьшается с ростом периода (At < I < Br < Cl < F).

Таблица 4. Галогены. Физические свойства: электроотрицательность

• Сродство к электрону уменьшается.

Так как размер атома увеличивается с увеличением периода, сродство к электрону, как правило, уменьшается (В < I < Br < F < Cl). Исключение - фтор, сродство которого меньше, чем у хлора. Это можно объяснить меньшим размером фтора по сравнению с хлором.

Таблица 5. Сродство галогенов к электрону

• Реактивность элементов уменьшается.

Реакционная способность галогенов падает с ростом периода (At

Водород + галогены

Галогенид образуется, когда галоген реагирует с другим, менее электроотрицательным элементом с образованием бинарного соединения. Водород реагирует с галогенами, образуя галогениды вида НХ:

• фтороводород HF;
• хлороводород HCl;
• бромоводород HBr;
• иодоводород HI.

Галогениды водорода легко растворяются в воде с образованием галогенводородной (плавиковой, соляной, бромистоводородной, иодистоводородной) кислоты. Свойства этих кислот приведены ниже.

Кислоты образуются следующей реакцией: HX (aq) + H 2 O (l) → Х - (aq) + H 3 O + (aq).

Все галоидоводороды образуют сильные кислоты, за исключением HF.

Кислотность галогеноводородных кислот увеличивается: HF

Плавиковая кислота способна гравировать стекло и некоторые неорганические фториды длительное время.

Может показаться нелогичным, что HF является самой слабой галогенводородной кислотой, так как фтор обладает самой высокой электроотрицательностью. Тем не менее связь Н-F очень сильна, в результате чего кислота очень слабая. Сильная связь определяется короткой длиной связи и большой энергией диссоциации. Из всех галогенидов водорода HF имеет самую короткую длину связи и самую большую энергию диссоциации связи.

Галогенные оксокислоты

Галогенные оксокислоты представляют собой кислоты с атомами водорода, кислорода и галогена. Их кислотность может быть определена с помощью анализа структуры. Галогенные оксокислоты приведены ниже:

• Хлорноватистая кислота HOCl.
• Хлористая кислота HClO 2 .
• Хлорноватая кислота HClO 3 .
• Хлорная кислота HClO 4 .
• Бромноватистая кислота HOBr.
• Бромноватая кислота HBrO 3 .
• Бромная кислота HBrO 4 .
• Иодноватистая кислота HOI.
• Йодноватая кислота HIO 3 .
• Метайодная кислота HIO4, H5IO6.

В каждой из этих кислот протон связан с атомом кислорода, поэтому сравнение длин связей протонов здесь бесполезно. Доминирующую роль здесь играет электроотрицательность. Активность кислотны возрастает с увеличением числа атомов кислорода, связанный с центральным атомом.

Внешний вид и состояние вещества

Основные физические свойства галогенов кратко можно выразить в следующей таблице.

Объяснение внешнего вида

Цвет галогенов является результатом поглощения видимого света молекулами, что вызывает возбуждение электронов. Фтор поглощает фиолетовый свет, и, следовательно, выглядит светло-жёлтым. Йод, наоборот, поглощает жёлтый свет и выглядит фиолетовым (жёлтый и фиолетовый - дополняющие цвета). Цвет галогенов становится темнее с ростом периода.

В закрытых ёмкостях жидкий бром и твёрдый йод находятся в равновесии со своими парами, которые можно наблюдать в виде цветного газа.

Хотя цвет астата неизвестен, предполагается, что он должен быть темнее йода (т. е. черным) в соответствии с наблюдаемой закономерностью.

Теперь, если вас попросят: «Охарактеризуйте физические свойства галогенов», вам будет что сказать.

Степень окисления галогенов в соединениях

Степень окисления часто используется вместо понятия "валентность галогенов". Как правило, степень окисления равна -1. Но если галоген связан с кислородом или другим галогеном, он может принимать другие состояния: СО кислорода -2 имеет приоритет. В случае двух различных атомов галогена, соединенных вместе, более электроотрицательный атом превалирует и принимает СО -1.

Например, в хлориде йода (ICl) хлор имеет СО -1, и йод +1. Хлор является более электроотрицательным, чем йод, поэтому его СО равна -1.

В бромной кислоте (HBrO 4) кислород обладает СО -8 (-2 х 4 атома = -8). Водород имеет общую степень окисления +1. Сложение этих значений даёт СО -7. Так как конечное СО соединения должно быть нулевым, то СО брома равна +7.

Третьим исключением из правила является степень окисления галогена в элементарной форме (X 2), где его СО равна нулю.

Почему СО фтора всегда -1?

Электроотрицательность увеличивается с ростом периода. Поэтому фтор имеет самую высокую электроотрицательность из всех элементов, что подтверждается его положением в периодической таблице. Его электронная конфигурация 1s 2 2s 2 2p 5 . Если фтор получает еще один электрон, крайние р-орбитали полностью заполнены и составляют полный октет. Поскольку фтор имеет высокую электроотрицательность, он может легко отобрать электрон у соседнего атома. Фтор в этом случае изоэлектронен инертному газу (с восемью валентными электронами), все его внешние орбитали заполнены. В таком состоянии фтор гораздо более стабилен.

Получение и применение галогенов

В природе галогены находятся в состоянии анионов, поэтому свободные галогены получают методом окисления путём электролиза или с помощью окислителей. Например, хлор вырабатывается гидролизом раствора поваренной соли. Применение галогенов и их соединений многообразно.

• Фтор . Несмотря на то что фтор очень реактивен, он используется во многих областях промышленности. Например, он является ключевым компонентов политетрафторэтилена (тефлона) и некоторых других фторполимеров. Хлорфторуглероды представляют собой органические которые ранее использовались в качестве хладагентов и пропеллентов в аэрозолях. Их применение прекратилось из-за возможного их воздействия на окружающую среду. Их заменили гидрохлорфторуглероды. Фтор добавляют в зубную пасту (SnF 2) и питьевую воду (NaF) для предотвращения разрушения зубов. Этот галоген содержится в глине, используемой для производства некоторых видов керамики (LiF), используется в ядерной энергетике (UF 6), для получения антибиотика фторхинолона, алюминия (Na 3 AlF 6), для изоляции высоковольтного оборудования (SF 6).
• Хлор также нашёл разнообразное применение. Он используется для дезинфекции питьевой воды и плавательных бассейнов. (NaClO) является основным компонентом отбеливателей. Соляная кислота широко используется в промышленности и лабораториях. Хлор присутствует в поливинилхлориде (ПВХ) и других полимерах, которые используются для изоляции проводки, труб и электроники. Кроме того, хлор оказался полезен и в фармацевтической промышленности. Лекарственные средства, содержащие хлор, используются для лечения инфекций, аллергии и диабета. Нейтральная форма гидрохлорида - компонент многих препаратов. Хлор используется также для стерилизации больничного оборудования и дезинфекции. В сельском хозяйстве хлор является компонентом многих коммерческих пестицидов: ДДТ (дихлородифенилтрихлорэтан) использовался в качестве сельскохозяйственного инсектицида, но его использование было прекращено.

• Бром , благодаря своей негорючести, применяется для подавления горения. Он также содержится в бромистом метиле, пестициде, используемом для хранения урожая и подавления бактерий. Однако чрезмерное использование было прекращено из-за его воздействия на озоновый слой. Бром применяют при производстве бензина, фотоплёнки, огнетушителей, лекарств для лечения пневмонии и болезни Альцгеймера.
• Йод играет важную роль в надлежащем функционировании щитовидной железы. Если организм не получает достаточного количества йода, происходит увеличение щитовидной железы. Для профилактики зоба данный галоген добавляют в поваренную соль. Йод также используется в качестве антисептического средства. Йод содержится в растворах, используемых для очистки открытых ран, а также в дезинфицирующих спреях. Кроме того, йодид серебра имеет важное значение в фотографии.
• Астат - радиоактивный и редкоземельный галоген, поэтому ещё нигде не используется. Тем не менее полагают, что этот элемент может помочь йоду в регуляции гормонов щитовидной железы.