Курсовая работа по физической химии на тему Изучение влияние атома галогена на физико-химические свойства углеводородных растворителей

Введение
Соединения галогенов с углеродными растворителями играют ключевую роль в химии полимеров, кристаллографии, медицинской химии и науке об окружающей среде. Взаимодействие между галогеновыми соединениями с дефицитом электронов и донорами электронов известно как галогенная связь. Галогенная связь нашла применение в таких областях, как дизайн кристаллов, молекулярное распознавание, топохимические реакции, молекулярные проводники и жидкие кристаллы; также была изучена ее роль в структурной биологии.
Хотя взаимодействия, связанные с галогенами, были впервые обнаружены Гатри в 1863 году, термин “галогеновая связь” был введен Дюма только в конце 1970-х годов. В 1949 году Бенези и Гильдебранд исследовал растворы йода в бензоле и мезитилене и сообщил о наличии полос поглощения в ультрафиолетовой области. Их количественные исследования позволили определить константы равновесия 1,72 М-1 и 1,15 М-1 для йод−бензольного комплекса в растворителе CCl4 и н-гептана соответственно, тогда как константы равновесия йодно-мезитиленового комплекса в растворителе CCl4 и н-гептана составляли 7,2 М-1 и 5,3 М-1 соответственно.
В то же время Малликен разработал квантово-механическую теорию сложного резонанса, которая объясняла связь галогенов как взаимодействие с переносом заряда. Направление связи, связывающей атом-донор с одинокой парой с атомом галогена, определялось ориентацией орбиталей несвязанных электронных пар в атоме-доноре7. Он также предложил механизм галогенирования алкенов, включающий внешний комплекс, в котором передача заряда между компонентами была незначительной, и внутренний комплекс, в котором наблюдалось обширное распределение заряда.
Целью настоящей работы является обобщение всех работ, связанных с галогенов с углеродными растворителями, а также дан обзор исследований термодинамических параметров взаимодействия на разных этапах.
 
1 Теоретические аспекты изучения особенностей атома галогена
1.1 Особенности строения галогенов
Галогены - это группа элементов, содержащихся в периодической таблице Менделеева. Все они содержат пять электронов во внешней p-подоболочке и обычно образуют ионы с зарядом -1. Галогены также известны как группа 7 или группа 17. Согласно Международному союзу чистой и прикладной химии (IUPAC), группа 7 технически относится к группе в периодической таблице, содержащей марганец, технеций, рений и бор. Группа вместо этого систематически известна как группа 17. Чтобы избежать путаницы, чаще их называют галогенидами. Для наглядности на рис. 1.1. приведены галогениды, указанные в периодической таблице, выделены синим цветом.

Рисунок 1.1. Периодическая таблица Менделеева

Из-за их большой реакционной способности свободные галогенные элементы не встречаются в природе. В комбинированной форме фтор является наиболее распространенным из галогенов в земной коре. Процентное содержание галогенов в магматических породах земной коры составляет 0,06 фтора, 0,031 хлора, 0,00016 брома и 0,00003 йода. Астат и теннессин не встречаются в природе, поскольку состоят только из короткоживущих радиоактивных изотопов.

Галогенные элементы имеют большое сходство друг с другом в их общем химическом поведении и в свойствах их соединений с другими элементами. Однако наблюдается прогрессивное изменение свойств от фтора через хлор, бром и йод к астату — разница между двумя последовательными элементами наиболее выражена с фтором и хлором. Теннессин чрезвычайно нестабилен и существует всего доли секунды. Это, наряду с его стоимостью, означает, что многие из его свойств на самом деле не были замечены. Они являются лишь гипотетическими. Аналогичным образом, астатин также нестабилен, его максимальный период полураспада составляет чуть более восьми часов. Многие свойства астатина также не были замечены. На самом деле, чистый образец астатина никогда не был собран, потому что любой образец немедленно испарился бы под воздействием тепла его собственной радиоактивности.