Галогены с кислородом не реагируют. Галогены — Гипермаркет знаний. Внешний вид и состояние вещества
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Галогены – элементы VIIА группы – фтор (F), хлор (Cl), бром (Br) и йод (I).
Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня галогенов ns 2 np 5 . Поскольку, до завершения энергетического уровня галогенам не хватает всего 1-го электрона, в ОВР они чаще всего проявляют свойства окислителей. Степени окисления галогенов: от «-1» до «+7». Единственный элемент группы галогенов – фтор – проявляет только одну степень окисления «-1» и является самым электроотрицательным элементом.
Молекулы галогенов двухатомны: F 2 , Cl 2 , Br 2 , I 2 . С ростом заряда ядра атома химического элемента, т.е. при переходе от фтора к йоду окислительная способность галогенов снижается, что подтверждается способностью вытеснения нижестоящих галогенов вышестоящими из галогеноводородных кислот и их солей:
Br 2 + 2HI = I 2 + 2HBr
Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl
Физические свойства галогенов
При н.у. фтор – газ светло-желтого цвета, обладающий резким запахом. Ядовит. Хлор – газ светло-зеленого цвета, также как и фтор имеет резкий запах. Сильно ядовит. При повышенном давлении и комнатной температуре легко переходит в жидкое состояние. Бром – тяжелая жидкость красно-бурого цвета с характерным неприятным резким запахом. Жидкий бром, а также его пары сильно ядовиты. Бром плохо растворяется в воде и хорощо в неполярных растворителях. Йод – твердое вещество темно-серого цвета с металлическим блеском. Пары йода имеют фиолетовый цвет. Йод легко возгоняется, т.е. переходит в газообразное состояние из твердого, при этом минуя жидкое состояние.
Получение галогенов
Галогены можно получить при электролизе растворов или расплавов галогенидов:
MgCl 2 = Mg + Cl 2 (расплав)
Наиболее часто галогены получают по реакции окисления галогенводородных кислот:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 +2H 2 O
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl = 3Cl 2 + 2KCl +2CrCl 3 +7H 2 O
2KMnO 4 +16HCl = 2MnCl 2 +5Cl 2 +8H 2 O +2KCl
Химические свойства галогенов
Наибольшей химической активностью обладает фтор. Большинство химических элементов даже при комнатной температуре взаимодействует с фтором, выделяя большое количество теплоты. Во фторе горит даже вода:
2H 2 O + 2F 2 =4HF + O 2
Свободный хлор менее реакционноспособен, чем фтор. Он непосредственно не реагирует с кислородом, азотом и благородными газами. Со всеми остальными веществами он взаимодействует подобно фтору:
2Fe + Cl 2 = 2FeCl 3
2P + 5Cl 2 = 2PCl 5
При взаимодействии хлора с водой на холоде происходит обратимая реакция:
Cl 2 + H 2 O↔HCl +HClO
Смесь, представляющую собой продукты реакции, называют хлорной водой.
При взаимодействии хлора с щелочами на холоде образуются смеси хлоридов и гипохлоритов:
Cl 2 + Ca(OH) 2 = Ca(Cl)OCl + H 2 O
При растворении хлора в горячем растворе щелочи происходит реакция:
3Cl 2 + 6KOH=5KCl +KClO 3 +3H 2 O
Бром, как и хлор растворяется в воде и, частично реагируя с ней, образует так называемую «бромную воду», тогда как йод в воде практически нерастворим.
Йод существенно отличается по химической активности от остальных галогенов. Он не реагирует с большинством неметаллов, а с металлами медленно реагирует только при нагревании. Взаимодействие йода с водородом происходит только при сильном нагревании, реакция является эндотермической и сильно обратимой:
Н 2 + I 2 = 2HI - 53 кДж.
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
| Задание | Рассчитайте объем хлора (н. у.), который прореагировал с иодидом калия, если при этом образовался йод массой 508 г | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Решение | Запишем уравнение реакции:
Cl 2 + 2KI = I 2 + 2KCl Найдем количество вещества образовавшегося йода: v(I 2)=m(I 2)/M(I 2) v(I 2)=508/254=2 моль По уравнению реакции количество вещества хлора. Химия Элементов Неметаллы VIIА-подгруппы Элементы VIIА-подгруппы являются типичными неметаллами с высокой электротрицательностью, они имеют групповое название – «галогены». Основные вопросы, рассматриваемые в лекции Общая характеристика неметаллов VIIА-подгруппы. Электронное строение, важнейшие характеристики атомов. Наиболее характерные сте- пени окисления. Особенности химии галогенов. Простые вещества. Природные соединения. Соединения галогенов Галогенводородные кислоты и их соли. Соляная и плавиковая ки- слота, получение и применение. Галогенидные комплексы. Бинарные кислородные соединения галогенов. Неустойчивость ок- Окислительно-восстановительные свойства простых веществ и со- единений. Реакции диспропорционирования. Диаграммы Латимера.
Химия элементов VIIA-подгруппы Общая характеристика
VIIА-группу образуют р-элементы: фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I и астат At. Общая формула валентных электронов – ns 2 np 5 . Все элементы VIIА-группы – типичные неметаллы.
для формирования устойчивой восьмиэлектронной обо- лочки, поэтому у них сильно выражена тенденция к присоединению электрона. Все элементы легко образуют простые однозаряд- ные анионы Г – . В форме простых анионов элементы VIIА-группы находятся в природной воде и в кристаллах природных солей, например, галита NaCl, сильвина KCl, флюорита CaF2 . Общее групповое название элементов VIIА- группы «галогены» , т. е. «рождающие соли», связано с тем, что большинство их соединений с металлами пред- ставляет собой типичные соли (CaF2 , NaCl, MgBr2 , KI), ко- торые могут быть получены при непосредственном взаи- модействии металла с галогеном. Свободные галогены получают из природных солей, поэтому название «галогены» также переводят, как «рожденные из солей».
Минимальная степень окисления (–1) является наиболее устойчивой у всех галогенов. Некоторые характеристики атомов элементов VIIА-группы приведены в Важнейшие характеристики атомов элементов VIIА-группы
Галогены отличаются высоким сродством к электрону (максимальным у Cl) и очень большой энергией ионизации (максимальной у F) и максимально возможной в каждом из периодов электроотрицательностью. Фтор – самый электроотрицательный из всех химических элементов. Наличие одного неспаренного электрона в атомах галогенов обуславли- вает объединение атомов в простых веществах в двухатомные молекулы Г2 . Для простых веществ галогенов наиболее характерны окислитель- ные свойства , наиболее сильные у F2 и ослабевающие при переходе к I2 . Галогены характеризуются наибольшей реакционной способностью из всех неметаллических элементов. Фтор даже среди галогенов выделя- ется чрезвычайно высокой активностью. Элемент второго периода – фтор наиболее сильно отличается от дру- гих элементов подгруппы . Это общая закономерность для всех неметаллов.
Фтор , как самый электроотрицательный элемент, не проявляет поло- жительных степеней окисления . В любых соединениях, в том числе с ки- слородом, фтор находится в степени окисления (-1). Все остальные галогены проявляют положительные степени окис- ления вплоть до максимальной +7. Наиболее характерные степени окисления галогенов: F : -1, 0; Cl, Br, I: -1, 0, +1, +3, +5, +7. У Cl известны оксиды, в которых он находится в степенях окисления: +4 и +6. Наиболее важными соединениями галогенов, в положительных сте- пенях окисления, являются кислородсодержащие кислоты и их соли. Все соединения галогенов в положительных степенях окисления яв- ляются сильными окислителями. жуточную степень окисления. Диспропорционированию способствует щелочная среда. Практическое применение простых веществ и кислородных соедине- ний галогенов связано главным образом с их окислительным действием. Самое широкое практическое применение находят простые вещества Cl2 и F2 . Наибольшее количество хлора и фтора расходуется в промышленном ор- ганическом синтезе: в производстве пластмасс, хладоагентов, растворителей, ядохимикатов, лекарств. Значительное количество хлора и йода используется для получения металлов и для их рафинирования. Хлор используется также для отбеливания целлюлозы, для обеззараживания питьевой воды и в произ- водстве хлорной извести и соляной кислоты. Соли оксокислот используются в производстве взрывчатых веществ.
Широкое практическое применение находят кислоты – соляная и плави- Фтор и хлор принадлежат к двадцати самым распространенным элемен- там, значительно меньше в природе брома и иода. Все галогены находятся в природе в степени окисления (–1). Лишь йод встречается в виде соли KIO3 , которая как примесь входит в чилийскую селитру (KNO3 ). Астат – искусственно полученный радиоактивный элемент (его нет в природе). Неустойчивость At отражается в названии, которое происходит от греч. «астатос» – «неустойчивый». Астат является удобным –излучателем для радиотерапии раковых опухолей. Простые вещества Простые вещества галогенов образованы двухатомными молекулами Г2 . В простых веществах при переходе от F2 к I2 с увеличением числа элек- тронных слоев и возрастанием поляризуемости атомов происходит усиление межмолекулярного взаимодействия, приводящее к изменению агрегатного со- стояния при стандартных условиях. Фтор (при обычных условиях) – желтый газ, при –181о С переходит в жидкое состояние. Хлор – желто-зеленый газ, переходит в жидкость при –34о С. С цветом га- за связано название Cl, оно происходит от греческого «хлорос» – «желто– зеленый». Резкое повышение температуры кипения у Cl2 по сравнению с F2 , указывает на усиление межмолекулярного взаимодействия. Бром – темно-красная, очень летучая жидкость, кипит при 58,8о С. На- звание элемента связано с резким неприятным запахом газа и образовано от «бромос» – «зловонный». Йод – темно-фиолетовые кристаллы, со слабым «металлическим» бле- ском, которые при нагревании легко возгоняется, образуя фиолетовые пары;
кипения йода равна 183о С. От цвета паров йода происходит его название – «иодос» – «фиолетовый». Все простые вещества имеют резкий запах и являются ядовитыми. Вдыхание их паров вызывает раздражение слизистых оболочек и дыхательных органов, а при больших концентрациях – удушье. Во время первой мировой войны хлор применяли в качестве отравляющего вещества. Газообразный фтор и жидкий бром вызывают ожоги кожи. Работая с га- логенами, следует соблюдать меры предосторожности. Поскольку простые вещества галогенов образованы неполярными моле- кулами, они хорошо растворяются в неполярных органических растворителях: спирте, бензоле, четыреххлористом углероде и т. п. В воде хлор, бром и иод ограниченно растворимы, их водные растворы называют хлорной, бромной и иодной водой. Лучше других растворяется Br2 , концентрация брома в насы- щенном растворе достигает 0,2 моль/л, а хлора – 0,1 моль/л. Фтор разлагает воду: 2F2 + 2H2 O = O2 + 4HF Галогены проявляют высокую окислительную активность и перехо- дят в галогенидные анионы. Г2 + 2e– 2Г– Особенно высокой окислительной активностью обладает фтор. Фтор окисляет благородные металлы (Au, Pt). Pt + 3F2 = PtF6 Взаимодействует даже с некоторыми инертными газами (криптоном, ксеноном и радоном), например, Xe + 2F2 = XeF4 В атмосфере F2 горят многие очень устойчивые соединения, например, вода, кварц (SiO2 ). SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2
В реакциях с фтором даже такие сильные окислители, как азотная и сер- ная кислота, выступают в роли восстановителей, при этом фтор окисляет вхо- дящий в их состав О(–2). 2HNO3 + 4F2 = 2NF3 + 2HF + 3O2 H2 SO4 + 4F2 = SF6 + 2HF + 2O2 Высокая реакционная способность F2 создает трудности с выбором кон- струкционных материалов для работы с ним. Обычно для этих целей использу- ют никель и медь, которые, окисляясь, образуют на своей поверхности плотные защитные пленки фторидов. Название F связано с его агрессивным действи- ем, оно происходит от греч. «фторос» – «разрушающий». В ряду F2 , Cl2 , Br2 , I2 окислительная способность ослабевает из-за уве- личения размера атомов и уменьшения электроотрицательности. В водных растворах окислительные и восстановительные свойства ве- ществ обычно характеризуют с помощью электродных потенциалов. В таблице приведены стандартные электродные потенциалы (Ео , В) для полуреакций вос- становления галогенов. Для сравнения также приведено значение Ео для ки- слорода – самого распространенного окислителя. Стандартные электродные потенциалы для простых веществ галогенов
Уменьшение окислительной активности Как видно из таблицы, F2 – окислитель значительно более сильный, чем О2 , поэтому F2 в водных растворах не существует, он окисляет воду, восстанавливаясь до F– . Судя по значению Eо окислительная способность Cl2
также выше, чем у О2 . Действительно при длительном хранении хлорной воды происходит ее разложение с выделением кислорода и с образованием HCl. Но реакция идет медленно (молекула Cl2 заметно прочнее, чем молекула F2 и энергия активации для реакций с хлором выше), быстрее происходит диспро- порционирование: Cl2 + H2 O HCl + HOCl В воде оно не доходит до конца (К = 3,9 . 10–4 ), поэтому Cl2 существует в водных растворах. Еще большей устойчивостью в воде характеризуются Br2 и I2 . Диспропорционирование это очень характерная окислительно- восстановительная реакция для галогенов. Диспропорционирование уси- ливается в щелочной среде. Диспропорционирование Cl2 в щелочи приводит к образованию анионов Cl– и ClO– . Константа диспропорционирования равна 7,5 . 1015 . Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2 O При диспропорционировании йода в щелочи образуются I– и IO3 – . Ана- логично йоду диспропорционирует Br2 . Изменение продукта диспропорцио- нирования обусловлено тем, что анионы ГО– и ГО2 – у Br и I неустойчивы. Реакция диспропорционирования хлора используется в промышленно- сти для получения сильного и быстро действующего окислителя гипохлорита, белильной извести, бертолетовой соли. 3Cl2 + 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2 O
Взаимодействие галогенов с металлами Галогены энергично взаимодействуют со многими металлами, например: Mg + Cl2 = MgCl2 Ti + 2I2 TiI4 ГалогенидыNa + , в которых металл имеет низкую степень окисления (+1, +2), – это солеобразные соединения с преимущественно ионной связью. Как прави- ло, ионные галогениды – это твердые вещества с высокой температурой плав- Галогениды металлов, в которых металл имеет высокую степень окисле- ния, – это соединения с преимущественно ковалентной связью. Многие из них при обычных условиях являются газами, жидкостями или легкоплавкими твердыми веществами. Например, WF6 – газ, MoF6 – жидкость, TiCl4 – жидкость. Взаимодействие галогенов с неметаллами Галогены непосредственно взаимодействуют со многими неметаллами: водородом, фосфором, серой и др. Например: H2 + Cl2 = 2HCl 2P + 3Br2 = 2PBr3 S + 3F2 = SF6 Связь в галогенидах неметаллов преимущественно ковалентная. Обычно эти соединения имеют невысокие температуры плавления и кипения. При переходе от фтора к йоду ковалентный характер галогенидов усиливается. Ковалентные галогениды типичных неметаллов являются кислотными соединениями; при взаимодействии с водой они гидролизуются с образованием кислот. Например: PBr3 + 3H2 O = 3HBr + H3 PO3 PI3 + 3H2 O = 3HI + H3 PO3 PCl5 + 4H2 O = 5HCl + H3 PO4
Две первые реакции используются для получения бромо- и иодоводород- ной кислоты. Интергалиды. Галогены, соединяясь друг с другом, образуют интерга- лиды . В этих соединениях более легкий и более электроотрицательный галоген находится в степени окисления (–1), а более тяжелый – в положительной сте- пени окисления. За счет непосредственного взаимодействия галогенов при нагревании получаются: ClF, BrF, BrCl, ICl. Существуют и более сложные интергалиды: ClF3 , BrF3 , BrF5 , IF5 , IF7 , ICl3 . Все интергалиды при обычных условиях – жидкие вещества с низкими температурами кипения. Интергалиды имеют высокую окислительную ак- тивность . Например, в парах ClF3 горят такие химически устойчивые вещества, как SiO2 , Al2 O3 , MgO и др. 2Al2 O3 + 4ClF3 = 4 AlF3 + 3O2 + 2Cl2 Фторид ClF 3 – агрессивный фторирующий реагент, действующий быст- рее F2 . Его применяют в органических синтезах и для получения защитных пленок на поверхности никелевой аппаратуры для работы с фтором. В воде интергалиды гидролизуются с образованием кислот. Например, ClF5 + 3H2 O = HClO3 + 5HF Галогены в природе. Получение простых веществ В промышленности галогены получают из их природных соединений. Все процессы получения свободных галогенов основаны на окислении галоге- нид-ионов. 2Г – Г2 + 2e– Значительное количество галогенов находится в природных водах в виде анионов: Cl– , F– , Br – , I– . В морской воде может содержаться до 2,5 % NaCl. Бром и иод получают из воды нефтяных скважин и морской воды.
Строение и свойства атомов . Элементы главной подгруппы VII группы Периодической системы Д. И. Менделеева, объединённые под общим названием галогены, - фтор F, хлор Сl, бром Вr, иод I, астат At (редко встречающийся в природе) - типичные неметаллы. Это и понятно, ведь их атомы содержат на внешнем энергетическом уровне семь электронов, и им недостаёт лишь одного электрона, чтобы завершить его. Атомы галогенов при взаимодействии с металлами принимают электрон от атомов металлов. При этом возникает ионная связь и образуются соли. Отсюда и происходит общее название подгруппы «галогены», т. е. «рождающие соли». Галогены - очень сильные окислители. Фтор в химических реакциях проявляет только окислительные свойства, и для него характерна только степень окисления -1 в соединениях. Остальные галогены проявляют и восстановительные свойства при взаимодействии с более электроотрицательными элементами - фтором, кислородом, азотом. Их степени окисления могут принимать значения +1, +3, +5, +7. Восстановительные свойства галогенов усиливаются от хлора к иоду, что связано с увеличением радиусов их атомов: атомы хлора примерно в полтора раза меньше, чем иода. Галогены - простые вещества . Все галогены существуют в свободном состоянии в виде двухатомных молекул с ковалентной неполярной химической связью между атомами. В твёрдом состоянии F 2 , Сl 2 , Вr 2 , I 2 имеют молекулярные кристаллические решётки, что и подтверждается их физическими свойствами (табл. 7). Таблица 7
Как можно заметить, с увеличением молекулярной массы галогенов повышаются их температуры плавления и кипения (рис. 88), возрастает плотность: фтор и хлор - газы, бром - жидкость, иод - твёрдое вещество.
Рис. 88. Это связано с тем, что с увеличением размеров атомов и молекул галогенов (рис. 89) возрастают и силы межмолекулярного взаимодействия между ними.
Рис. 89. От F 2 к I 2 усиливается интенсивность окраски галогенов. Кристаллы иода имеют металлический блеск. Химическая активность галогенов, как неметаллов, от фтора к иоду ослабевает. Каждый галоген является самым сильным окислителем в своём периоде. Окислительные свойства галогенов отчетливо проявляются при их взаимодействии с металлами. При этом, как вы уже знаете, образуются соли. Так, фтор уже при обычных условиях реагирует с большинством металлов, а при нагревании - и с золотом, серебром, платиной, известными своей химической пассивностью. Алюминий и цинк в атмосфере фтора воспламеняются:
Остальные галогены реагируют с металлами в основном при нагревании. Так, в колбе, наполненной хлором, красиво вспыхивают и сгорают кристаллики измельчённой сурьмы (рис. 90), образуя при этом смесь двух хлоридов сурьмы (III) и (V):
Рис. 90. Нагретый порошок железа также загорается при взаимодействии с хлором. Опыт можно провести и с сурьмой, но только железные опилки нужно предварительно накалить в железной ложечке, а затем высыпать их небольшими порциями в колбу с хлором. Так как хлор является сильным окислителем, то в результате реакции образуется хлорид железа (III) (рис. 91):
Рис. 91. В парах брома сгорает раскалённая медная проволока:
Иод окисляет металлы медленнее, но в присутствии воды, которая является катализатором, реакция иода с порошком алюминия протекает очень бурно:
Реакция сопровождается выделением фиолетовых паров иода (почему?). Об уменьшении окислительных и увеличении восстановительных свойств галогенов от фтора к иоду можно судить и по их способности вытеснять друг друга из растворов солей.
Рис. 92. Свободный бром вытесняет иод из солей:
Для фтора эта реакция не характерна, так как она протекает в растворе, а фтор взаимодействует с водой, вытесняя из неё кислород:
Здесь кислород выступает в непривычной для себя роли восстановителя. Это, пожалуй, единственный случай, когда кислород в реакции горения является не одним из исходных веществ, а её продуктом. Ослабление окислительных свойств галогенов от фтора к иоду наглядно проявляется при взаимодействии их с водородом. Уравнение этой реакции можно записать в общем виде: Н 2 + Г 2 = 2НГ (Г - условное химическое обозначение галогенов). Если фтор взаимодействует с водородом в любых условиях со взрывом, то смесь хлора с водородом реагирует со взрывом только при поджигании или облучении прямым солнечным светом, бром взаимодействует с водородом при нагревании и без взрыва. Эти реакции экзотермические. Реакция же соединения кристаллического иода с водородом слабоэндотермическая, она протекает медленно даже при нагревании. В результате этих реакций образуются соответственно фтороводород HF, хлороводород НСl, бромоводород НВr и иодоводород HI. Открытие галогенов . Фтор в свободном виде получил впервые в 1886 г. французский химик А. Муассан, который был удостоен за это Нобелевской премии. Своё название элемент получил от греческого фторос - « разрушающий ». Хлор открыт шведским химиком К. Шееле в 1774 г. Элемент получил название за цвет простого вещества (от греч. хлорос - жёлто-зелёный). Бром открыт в 1826 г. французским химиком А. Баларом. Элемент назван так за запах простого вещества (от греч. бромос - зловонный). Иод получен в 1811 г. французским учёным Б. Куртуа, а название получил за цвет паров простого вещества (от греч. иодэс - фиолетовый). Новые слова и понятия
Задания для самостоятельной работы
При обычных условиях F 2 и Сl 2 -газы, Вr 2 - жидкость, I 2 и At твердые вещества. Интенсивность цвета также различна: с увеличением атомного радиуса, а также массы ядра, цвет становится темнее (фтор бледно-желтый, хлор - желтый, бром - темно-красно-коричневый, а астат темно-фиолетовый). В твердом состоянии галогены имеют кристаллическое строение. Жидкие галогены хорошо проводят электрический ток. Растворимость галогенов в воде.
Характеристикой галогенов является их окислительная способность. Самый сильный окислитель (по шкале Полинга) - это F 2 , который реагирует со всеми химическими элементами. Реакционная способность галогенов падает с увеличением радиуса атома. Поэтому I 2 может выступать в качестве восстановителя. Соединения с водородом носят название - галогенводороды (хлороводород, иодоводород, фтороводород), которые являются сильными кислотами (за исключением плавиковой кислоты - она средней силы). Все галогены (кроме фтора) образуют неустойчивые кислородсодержащие кислоты, где Х - F, Cl, Br, I :
Степень окисления возрастает, кислотные свойства увеличиваются, окислительная способность падает. Фтор вытесняет хлор из его соединений с более электроположительными элементами, хлор вытесняет бром, а бром - йод: F 2 + 2НCl → 2НF + Cl 2, С другой стороны, йод вытесняет бром и хлор из кислородсодержащих кислот и их солей, в которых галогены заряжены положительно: I 2 + 2НСIO 3 → 2НIO 3 + Сl 2, Галогены реагируют со большим количеством органических соединений: в реакциях замещения, присоединения по кратной связи и т.д. Многие углеводороды горят или взрываются в атмосфере F 2 . В свободном виде не существуют в природе, а в качестве составляющих компонентов повсеместно распространены в многочисленных природных минералах, присутствуют в соленой воде. Все галогены имеют ядовитые пары (ядовитые газы «Зоман», «Зарин») и могут нанести непоправимый вред здоровью, но в то же время обладают бактерицидным действием. Из учебника химии многие знают, что к галогенам относятся химические элементы периодической системы Менделеева из 17 группы в таблице. С греческого переводится как рождение, происхождение. Практически все они высокоактивны, благодаря чему бурно реагируют с простыми веществами за исключением нескольких неметаллов. Что же такое галогены и каковы их свойства? Вконтакте Одноклассники Перечень галогеновГалогены являются хорошими окислителями, по этой причине в природе их можно встретить только в каких-либо соединениях. Чем выше порядковый номер, тем химическая активность элементов этой группы меньше. К группе галогенов относятся нижеперечисленные элементы:
Последний разработан в институте ядерных исследований, который расположен в городе Дубна. Фтор относится к ядовитым газам бледно-жёлтого цвета. Хлор также ядовит. Это газ, имеющий довольно резкий и неприятный запах светло-зелёного цвета. Бром имеет красно-бурый окрас, это ядовитая жидкость, которая может даже поражать обоняние. Он очень летуч, поэтому его хранят в ампулах. Йод — кристаллическое легко возгоняющееся вещество тёмно-фиолетового цвета. Астат радиоактивен, цвет кристаллов: чёрный с синевой, период полураспада составляет 8,1 часа.
С инертными газами фтор вступает во взаимодействие, при этом облучаясь (Хе + F 2 = XeF 2 + 152 кДж). Нагреваясь, фтор влияет на другие галогены, окисляя их. Имеет место формула: Hal 2 + F 2 = 2НalF, где Hal = Cl, Br, I, At, в случае, когда HalF степени окисления хлора, брома, иода и астата равны + 1. Со сложными веществами фтор также взаимодействует довольно энергично. Следствием является окисление воды. При этом происходит взрывная реакция, которая коротко записывается формулой: 3F 2 + ЗН 2 О = OF 2 + 4HF + Н 2 О 2. ХлорАктивность свободного хлора несколько меньше, в сравнении со фтором, но он также имеет хорошую способность вступать в реакцию. Это может происходить при взаимодействии со многими простыми веществами, за редким исключением в виде кислорода, азота, инертных газов. Он может бурно реагировать со сложными веществами , создавая реакции замещения, свойство присоединения углеводородов — это тоже присуще хлору. При нагреве происходит вытеснение брома или йода из соединений с водородом или металлами.
Cl 2 + h ν → 2Cl , Cl + Н 2 → HCl + Н, Н + Cl 2 → HCl + Cl , Cl + Н 2 → HCl + Н и т. д. Фотоны, возбуждаясь, вызывают разложение на атомы молекул Cl 2, при этом возникает цепная реакция, вызывая появление новых частиц, которые инициируют начало следующей стадии. В истории химии это явление было исследовано. Русский химик и лауреат Нобелевской премии Семёнов Н.Н. в 1956 году занимался изучением цепной фотохимической реакции и внёс тем самым большой вклад в науку. Хлор реагирует со многими сложными веществами, это реакции замещения и присоединения. Он хорошо растворяется в воде. Cl 2 + Н 2 О = HCl + HClO - 25 кДж. Со щелочами при нагреве хлор может диспропорционировать .
Бром, йод и астатХимическая активность брома чуть меньше, чем у вышеназванных фтора или хлора, однако она тоже довольно велика. Бром часто применяют в жидком виде. Он, как и хлор, очень хорошо растворяется в воде. Происходит частичная реакция с ней, позволяющая получать «бромную воду». Химическая активность йода заметно отличается от остальных представителей этого ряда. Он почти не взаимодействует с неметаллами, а с металлами реакция идёт очень медленно и только при нагреве . При этом происходит большое поглощение тепла (эндотермическая реакция), которая сильно обратима. К тому же йод нельзя никаким образом растворить в воде , этого не достичь даже при нагреве, поэтому в природе не бывает «йодной воды». Йод можно растворить только в растворе йодида. При этом образуются комплексные анионы . В медицине такое соединение называется раствором Люголя. Астат реагирует с металлами и водородом. В ряду галогенов химическая активность уменьшается по направлению от фтора к астату. Каждый галоген в ряду F - At способен вытеснять последующие элементы из соединений с металлами или водородом. Астат — самый пассивный среди этих элементов. Но ему присуще взаимодействие с металлами. ПрименениеХимия прочно входит в нашу жизнь, внедряясь во все сферы. Человек научился применять галогены, а также его соединения на своё благо. Биологическое значение галогенов неоспоримо. Области применения их различны:
Наиболее широкое применение в нашей жизни нашёл хлор. Область его применения довольно многообразна. Примеры использования:
Нужно помнить, что галогены — очень токсичные вещества. Особенно ярко это свойство выражено у фтора. Галогены могут оказывать удушающее и воздействие на органы дыхания и поражать биологические ткани. Огромную опасность могут иметь пары хлора, а также аэрозоль фтора, имеющий слабый запах, он может ощутиться при большой концентрации. Человек может получить эффект удушья. При работе с такими соединениями нужно соблюдать меры предосторожности. Методы производства галогенов сложные и многообразные. В промышленности к этому подходят с определёнными требованиями, соблюдение которых неукоснительно соблюдаются.  Загрузка...Возможно вам будет интересно:
Последние статьи
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Высокая активность окисления галогенов падает от фтора к иоду. Самым активным из собратьев является фтор, который имеет свойство вступать в реакцию с любыми металлами, образуя соли
, некоторые из них при этом самовоспламеняются, при этом выделяется огромное количество тепла. Без нагрева этот элемент реагирует почти со всеми неметаллами
, реакции сопровождаются выделением некоторого количества теплоты (экзотермические).
Своеобразные отношения у этого элемента с водородом. При комнатной температуре и без попадания света, хлор никак не реагирует на этот газ, но стоит его лишь нагреть или направить свет, произойдёт взрывная цепная реакция. Формула приведена ниже:
Из природного соединение криолита, химическая формула которого выглядит следующим образом: Na3AlF6, получают алюминий
. Соединения фтора нашли широкое распространение при производстве зубных паст
. Фтор, как известно, служит для профилактики кариеса. Спиртовую настойку йода применяют для дезинфекции и обеззараживания ран
.
