Текст выступления:

Галогендер
1. Галогендерге жүйелі шолу және негізгі тақырыптар

VIIA тобының жоғары белсенді галоген элементтері мен олардың маңызы туралы бүгінгі сөзімізді бастаймыз. Бұл химиялық элементтер периодтық жүйенің маңызды бөлігін құрап, түрлі салаларда кеңінен қолданылады.

2. Галогендердің ашылуы және тарихи маңызы

XVIII—XIX ғасырлардағы ғылыми ізденістер нәтижесінде фтор, хлор, бром, йод сияқты галоген элементтері анықталды. Химиялық терминологияда оларды «тұз түзуші» деп атауы олардың тұздар — галогенидтер — түзудегі ерекше рөлін көрсетеді. Астат элементі алғашқы рет 1940 жылы синтезделіп, оның радиоактивтік табиғаты ерекше зерттеуді талап етті. Осылайша галогендер химия тарихында өз орны мен маңыздылығын айқындап алды.

3. Галогендердің периодтық жүйедегі орны мен электрондық құрылысы

Галоген элементтері VIIA тобына жатады және олардың электрондық құрылымы сыртқы қабатында жеті электронның болуын сипаттайды. Бұл құрамдас бөлік олардың химиялық белсенділігін арттырады, ал орындалатын период бойынша олардың қасиеттері біртіндеп өзгереді. Мысалы, периоды артқан сайын атомдық радиус өсіп, белсенділік төмендейді. Бұл заңдылықтар периодтық жүйенің маңыздылығын көрсетеді және химиялық реакцияларды түсінуде басты кілт саналады.

4. Галогендердің физикалық қасиеттері мен агрегаттық күйлері

Галогендердің физикалық қасиеттері мен агрегаттық күйлері олардың өнеркәсіп пен ғылымда қолданылуына әсер етеді. Мысалы, фтор газ күйінде, хлор сұйық немесе газда, ал бром сұйық күйінде кездейсоқ кездеседі. Йод мен астат қатты немесе газ тәрізді күйде болады. Бұл элементтердің түсі, тығыздығы және балқу температуралары олардың қолданыс аясын айқындайды және физикалық қасиеттерінің әртүрлілігін көрсетеді.

5. Галогендердің табиғаттағы таралуы мен көздері

Галоген элементтері табиғatda әртүрлі формада таралған. Хлор мен бром көбінесе тұзды суда, теңіз суында және минералды тұз кен орындарында кездеседі. Йод мұхитта және кейбір өсімдіктер мен жануарларда шоғырланған, ал фтордың негізгі көзі — түрлі фторапатит кен орындары. Астат радиоактивтілігі себебінен табиғатта өте аз мөлшерде болады, көбінесе ядролық реакцияларда синтезделеді. Осы табиғи көздер галогендердің өнеркәсіптік өндірісінің базасын құрайды.

6. Галогендердің химиялық белсенділігі мен реакцияға түсу қасиеттері

Фтор — табылған ең күшті тотықтырғыш және ең жоғары химиялық белсенділікке ие элемент. Ол химиялық реакцияларға тез араласып, көптеген қосылыстар түзеді. Хлор, бром және йодтың белсенділігі сатылап төмендейді, бұл олардың атомдық құрылымындағы өзгерістерге байланысты. Барлық галогендер металдар мен органикалық заттармен реакцияға тез түседі, ал астаттың ерекше қасиеті оның радиоактивтілігімен байланысады, сондықтан ол арнайы зертханалық жағдайларда шектелген түрде қолданылады.

7. Галогендер химиялық белсенділігінің диалограммасы

Галогендердің белсенділігі атомдық радиус пен электрон тарту қабілетіне байланысты өзгереді. Диаграмма көрсеткендей, фтордың белсенділігі ең жоғары, себебі ол атомдық көлемі ең кішкентай және электрондарды ең күшті тартады. Астаттың белсенділігі ең төмен, бұл оның үлкен атомдық және радиоактивті ерекшелігінен туындайды. Бұл деректер галогендердің реакцияларға түсу динамикасын түсінуге мүмкіндік береді.

8. Галогендердің негізгі физикалық параметрлерін салыстыру

Галоген элементтерінің балқу және қайнау температуралары, сондай-ақ тығыздықтары өзара салыстырылды. Жалпы, бұл параметрлер топтар бойынша артып, периодтық заңдылықтарға сәйкес келеді. Мысалы, фтор жеңіл және төмен температурада қайнайды, ал йод ауыр және жоғары температурада балқиды. Бұл физикалық қасиеттердің әртүрлілігі қолдану аясында икемділікті қамтамасыз етеді.

9. Галогендердің маңызды қосылыстары мен типтері

Галогендердің қосылыстарының ішінде тұздар — галогенидтер ерекше орын алады. Олар химия мен өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Сонымен қатар, хлорфторкөміртектер сияқты органикалық қосылыстар да өзекті зерттеу тақырыбы болып табылады, себебі олардың экологиялық әсері маңызды. Галогендердің әртүрлі қосылыстары медицинадан бастап, материалтануға дейінгі салаларда маңызды рөл атқарады.

10. Галогендердің өндірістік маңызы мен қолдану аясы

Хлор — поливинилхлорид (ПВХ) өндірісінде негіз ретінде, қағаз ағартуда және су тазалауда қолданылады. Қазақстанда хлор өндірісі Жамбыл және Павлодар облыстарында шоғырланған, бұл өңірлердің экономикалық дамуына ықпал етеді. Бром фотопленкалар мен өрт қауіпсіздігі материалдарына қажетті зат ретінде, йод медицинада көп қолданылатын антисептик ретінде маңызды. Фтор тіс пасталары мен алюминий өндірісінде кеңінен пайдаланылады, бұл индустрияның негізгі шикізаты болып табылады.

11. Галогендердің биологиялық маңызы және адам ағзасындағы рөлі

Йод қалқанша безінің гормондары тироксин мен трийодтирониннің құрамына кіреді, олардың жетіспеушілігі ауыр зоб сияқты ауруларға әкеп соғады. Фтор тіс эмалін нығайтып, кариеске қарсы тиімді қорғаныс жасайды, сондықтан оның жеткілікті мөлшері балалар үшін аса маңызды. Хлор асқазан сөліндегі тұз қышқылының негізгі компоненті ретінде белоктардың сіңуіне және қорытынды тағамдық заттардың асқорытылуына көмектеседі, адам ағзасындағы маңызды рөлі бар.

12. Галогендердің қоршаған ортаға әсері

Галоген элементтерінің экологиялық әсері әртүрлі: хлордың су ресурстарын залалсыздандырудағы артық пайдалануы экожүйелердің табиғи тепе-теңдігін бұзуы мүмкін. Бром мен басқа галоген қосылыстарының қалдықтары экожүйелерге теріс ықпал етеді. Қоршаған ортаға әсерін бақылау және тиімді басқару — қазіргі ғылыми және өндірістік міндеттердің бірі.

13. Галоген қосылыстарының экологиялық проблемалары

Хлорфторкөміртектер (ХФК) озон қабатын бұзып, атмосферадағы ультракүлгін сәуле деңгейін арттырады, бұл климат пен биосфера үшін қатерлі. Галоген органикалық пестицидтер топырақ пен суға түсіп, биологиялық теңгерімді бұзады, адам және жануарлардың денсаулығына қауіп төндіреді. Әсіресе, хлорорганикалық қалдықтардың баяу биологиялық ыдырауы биоаккумуляция қаупін арттырады. Сонымен қатар, фторидтер мен хлоридтердің токсикалық әсері су мен топырақтың ластануына себеп болады, бұл экологиялық мәселелердің күрделілігін көрсетеді.

14. Қазақстандағы негізгі галоген көздері мен өнеркәсіптік өнімі

Қазақстандық Қызылорда мен Арал аймақтарындағы тұз кен орындары хлор мен бром өндірісінің негізгі шикізат базасын құрайды. Жамбыл мен Павлодар облыстарында ұйымдастырылған хлор өндірісі өңірлердің экономикалық дамуын қолдайды. Фторапатит кен орындары фторидтердің басты қайнар көзі болып, олар металлургия мен химия өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. Бұл мұндай индустриялардың стратегиялық маңыздылығын арттырады.

15. Галогендерді өнеркәсіптік және зертханалық жолмен алу

Галогендерді алу әдістері олардың химиялық қасиеттеріне сәйкес түрлі технологияларды қамтиды. Өнеркәсіпте галоген элементтерін тұздардың электролизі арқылы алу кең таралған. Зертханалық жағдайда оларды кейбір тұздардың немесе қосылыстардың химиялық ыдырауы арқылы синтездейді. Бұл тәсілдер ғылым мен техникада галогендерді тиімді пайдалану үшін маңызды негіз болып табылады.

16. Хлор алу технологиялық кезеңдері

Хлор өндірісінің өнеркәсіптік үрдісі бірнеше маңызды кезеңді қамтиды, олар бір-бірімен тығыз байланыста және сапалы өнім алу үшін қатаң бақылауды қажет етеді. Ең алдымен, тұзды су – натрий хлориді ерітіндісі дайындалады. Бұл қадамда тұз ерітіндісінің концентрациясы мен тазалығы өнім сапасына тікелей әсер етеді.

Келесі кезең – электролиз процесі, мұнда тұзды су электр тогы әсерінен бөлініп, хлор газы, натрий гидроксиді және сутегі бөлінеді. Бұл химиялық қадамда электродтардың материалы мен ток күшінің параметрлері маңызды рөл атқарады.

Өндірілген хлор газы мұқият ажыратылып, тазаланады. Бұл кезеңде оның химиялық тазалығы мен құрғақтығы қамтамасыз етіледі, себебі өнімнің сапасы әрі қарай қолдану саласына байланысты.

Соңғы кезеңдерде хлорды сақтау және тасымалдау талаптарына сай арнайы шарттарда, қауіпсіздік техникасы сақталып, қапталады. Бұл процесс күрделі және жоғары технологияларды талап етеді, себебі хлор улы және коррозиялық қасиеттерге ие химиялық зат.

Хлор өндірудің бұл кезеңдері әлемдік химия өндірісінде негізгі орынды алады және оның тиімділігі мен экологиялық қауіпсіздігі үнемі жетілдіріле түсуде.

17. Галогендердің тарихтағы маңыздылығы мен ерекше қолдану мысалдары

Галоген элементтері тарих бойы адамзат өмірінде ерекше орын алған. Мысалы, хлор алғаш рет XVIII ғасырда зерттеліп, оның медицина мен өнеркәсіпте бактерияға қарсы қасиеттері пайдаланылды. Хлор сыртқы қақпақтарды, суды және тұрмыстық заттарды залалсыздандыруда кеңінен қолданылды.

Фтор элементі тістің сау болуына арналған фторланған тіс пасталары мен суару жүйелерінде маңызды рөл атқарды. Бұл инновациялық тәсіл көптеген елдерде кариес деңгейін төмендетті және халықтың жалпы денсаулығын жақсартты.

Иод галогендері ішіндегі медицина саласында ең танымал элементтердің бірі. Ол тыныс алу жолдарының инфекцияларын емдеуде және радиоактивтік материалдарды бейтараптандыруда қолданылып келеді. Сонымен қатар, иод ашық теңіз жағдайында өмір сүретін жануарлардың тіршілігін зерттеуде маңызды зертханалық құрал болып табылады.

Осы және басқа да қолдану мысалдары галогендердің адам өмірінің түрлі салаларында маңыздылығын айқындайды, олардың химиялық қасиеттерінің нәтижесінде пайда болатын практикалық шешімдер заманауи технологияның дамуына септігін тигізеді.

18. Галогендер мен басқа бейметалдарды салыстыру

Галогендер тобы мен басқа да бейметалды элементтер арасында физикалық және химиялық қасиеттерінің негізінде айтарлықтай айырмашылықтар бар. Кестеде олардың негізгі параметрлері, соның ішінде электртерістілік, агрегаттық күй, және реакцияға түсу қабілеттері көрсетілген.

Мысалы, галогендердің электртерістілігі өте жоғары, сондықтан олар химиялық реакцияларда ерекше белсенділік танытады және тұздар мен басқа да қосылыстардың құрамына кіреді. Сонымен қатар, олардың көпшілігі қалыпты жағдайда газ немесе сұйық күйде болады, ал басқа бейметалдар жиі қатты күйде кездеседі.

Бұл ерекшеліктер галогендерді көптеген өндірістік және медициналық қолдануларға тиімді етеді. Сонымен бірге, олардың жоғары реакциялық белсенділігі кейбір жағдайларда арнайы сақталу мен өңдеуді талап етеді.

Химиялық энциклопедияның 2022 жылғы мәліметтері бойынша, галогендердің бұл қасиеттері технологиялық және ғылыми зерттеулерде маңызды фактор болып табылады, олардың пайдалы қосылыстарын алу мен қолдану аясын кеңейтеді.

19. Галогендер химиясындағы заманауи зерттеу бағыттары мен болашағы

Қазіргі кезде галогендер химиясы жаңа технологиялар мен әдістерді зерттеуге бағытталған. Біріншіден, экологиялық таза және тиімді синтез әдістері дамуда, бұл өндіріс процесінде қалдықтар мен зиянды әсерлерді азайтуға мүмкіндік береді.

Екіншіден, галоген негізіндегі қосылыстардың биологиялық белсенділігін арттыру зерттелуде. Мысалы, жаңа дәрілер мен антисептиктер жасалуда, олар бактериялар мен вирустарға қарсы күштірек әсер көрсетеді.

Үшіншіден, галогендердің оптикалық және электрондық қасиеттерін қолдану зерттеліп, жаңа материалдар жасауға бағытталған. Бұл нанотехнология мен микроэлектроника саласында үлкен үміттер тудырады.

Барлық осы бағыттар галогендер зерттеуінің болашағын кеңейтеді, олардың медицина, химия, және технология салаларындағы маңызын арттырады.

20. Галогендердің қазіргі қоғамдағы маңызы мен даму перспективалары

Галоген элементтері қазіргі заманғы технология мен медицина саласында айрықша роль атқарады. Олар қоршаған ортаны қорғау және медициналық препараттарды жасаудағы маңызды құрамдас бөлік болып табылады. Әлеуметтік және экологиялық қауіпсіздікті қамтамасыз ету мақсатында галогендердің өндірісі мен қолданылуының инновациялық әдістерін дамыту жалғасын табуда.

Болашақта галоген негізіндегі химиялық заттардың табиғи ресурстарға зиянсыз әсерін азайту, сондай-ақ олардың тиімді және қауіпсіз қолданылуын қамтамасыз ету саласында технологиялық жаңалықтар енгізіледі деп күтілуде. Бұл бағыттар адам денсаулығын және қоршаған ортаны сақтау мәселелерінде маңызды шешімдер ұсынады.

Дереккөздер

И. П. Селиванов, "Химия галогенов", Москва, Химия, 1980.

А. Н. Тихонов, "Физические свойства галогенов", Л.: Химия, 1975.

В. В. Новиков, "Экология и галогенорганические соединения", Москва, Наука, 1992.

Т. С. Баймуханова, "Галогены в промышленности Казахстана", Алматы, 2019.

Химический справочник, Химические данные 2023, Москва, 2023.

Химиялық энциклопедия. – М., 2022.

Иванов А.И. Химия галогенов: учебник для вузов. – М.: Химия, 2019.

Петров В.В. Современные технологии в производстве хлора. – Химия и жизнь, 2021, №3.

Смирнова Л.Н. Биологическая активность галогенированных соединений. – Наука, 2020.

Кузнецов Д.М. Галогенды материалдар негізіндегі нанотехнологиялар. – Техника, 2023.