Благородные газы и галогены

При комнатной температуре хлор является газом, бром жидкостью, а йод твёрдым веществом, и всё же все три стоят в одном столбце.

Два последних столбца таблицы стоят рядом, но ведут себя противоположно. Группа 17, галогены, входит в число самых активных известных элементов. Группа 18, благородные газы, в число наименее активных. Разница между ними составляет всего один электрон, и этот один электрон объясняет большую часть химии.

Благородные газы: заполненные оболочки

У гелия, неона, аргона, криптона, ксенона и радона внешние оболочки заполнены полностью: 2 электрона у гелия, 8 у остальных. Заполненная оболочка очень устойчива. У этих атомов нет сильного стремления отдавать, принимать или делить электроны, поэтому они существуют в виде отдельных атомов, а не молекул, и вступают в реакции только в особых условиях. Ксенон образует соединения со фтором и кислородом, но гелий, неон и аргон в обычных условиях вообще не образуют устойчивых соединений.

Низкая активность делает их полезными. Аргон составляет почти 1% воздуха. Им заполняют лампочки и защищают горячий металл при сварке, потому что он не реагирует ни с раскалённой нитью, ни с расплавленным металлом. Гелий легче воздуха и не горит, поэтому им вместо водорода наполняют воздушные шарики и дирижабли. Неон светится красно-оранжевым, когда через него идёт ток, отсюда и название неоновых вывесок.

Галогены: на один электрон меньше

У фтора, хлора, брома, йода и астата 7 внешних электронов, на один меньше заполненной оболочки. Приняв всего один электрон, они получают такое же строение, как соседний благородный газ, поэтому охотно забирают электроны у других атомов. Отсюда их высокая электроотрицательность и опасность в виде простых веществ. Газообразный хлор поражает лёгкие, а фтор реагирует почти со всем, даже со стеклом. Название «галоген» происходит от греческих слов со значением «рождающий соли»: соединяясь с металлами, галогены образуют соли, например хлорид натрия.

Вниз по группе молекулы (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) становятся крупнее и тяжелее, и силы между ними растут. При комнатной температуре фтор и хлор являются газами, бром красно-бурой жидкостью, а йод тёмным твёрдым веществом, которое выделяет фиолетовые пары. Температуры плавления PubChem в модели показывают этот подъём: фтор 53.53 K, хлор 171.65 K, бром 265.95 K и йод 386.85 K, то есть около 114 °C. Активность меняется в обратную сторону: фтор самый активный, и каждый галоген ниже чуть менее охотно принимает электрон.

Связанные в соединениях, галогены встречаются в быту повсюду. Поваренная соль является хлоридом натрия. Немного хлора добавляют в водопроводную воду и бассейны, чтобы убивать микробы. Во многих зубных пастах есть фторид, а соль часто продают йодированной, потому что организму нужно немного йода для гормонов щитовидной железы. Во всех этих случаях галоген находится в виде отрицательного иона или в соединении, а не в виде опасного простого вещества.