2.1 Галогены. Степени окисления. Диспропорционирование галогенов. Сопоставление окислительных способностей. Галогеноводороды и галогеноводородные кислоты. Особенности HF. Галогениды металлов и неметаллов, их взаимодействие с водой. Оксиды галогенов.
К элементам 17-й группы относятся фтор, хлор, бром, иод и астат. Общее название элементов этой группы - галогены (рождающие соли) - их соединения с металлами типичные соли.
В основном состоянии имеют общую электронную конфигурацию ns2np5
типичные неметаллы.
соединения галогенов в положительных степенях окисления проявляют окислительные свойства.
Прочность связи Х-Х изменяется немонотонно.
Энергия связи F-F заметно меньше, чем Cl - Cl и Br - Br и лишь немного больше чем I - I. Это обусловлено малым размером атома фтора и сильным отталкиванием 4 электронов на разрыхляющих орбиталях.
Молекулы диамагнитны, кратность равна 1.
температура кипения и плавления монотонно увеличиваются от фтора к иоду.
Галогены в свободном виде (простые вещества)-летучие, двухатомные, окрашенные вещества.
Фтор в природе в виде флюорита CaF2
в лаборатории получают разложением высших фторидов некоторых металлов:
Хлор в природе встречается в виде хлоридов.
Бром и иод получают вытеснением слабого галогена более сильным
химия астата плохо изучена ввиду сильной радиоактивности. У него нет стабильных изотопов, период полураспада самого "стабильного" изотопа 8 минут.
Сопоставление окислительной способности
от фтора к иоду окислительная способность уменьшается, а восстановительная - увеличивается.
Бром, как окислитель:
а манганат до перманганата
Окислительные свойства иода выражены слабее, он не способен икислить не только кислород, но и серу.
в тоже время для него характерны восстановительные свойства
Диспропорционирование
в воде галогены диспропорционируют, кроме фтора. Он воду окисляет
С щёлочью также, только соли и вода в правой части
О существовании иодной воды говорят с осторожностью из-за равновесия. по сути можно сказать, что её нет
галогеноводороды
галогеноводороды - бесцветные газы с резким запахом. по групппе увеличиваются температуры кипения и плавления. сила связи ослабевает.
водородные связи в HF.
благодаря своей полярности они очень хорошо растворимы в воде. их растворы в воде являются кислотами.
сила кислоты вниз по группе увеличивается.
водные растворы HCl, HBr, HI ведут себя как сильные кислоты.
фтороводородную кислоту можно назвать слабой.
с увеличением размера атома галогена восстановительная способность в ряду HF - HCl - HBr - HI увеличивается. например HFи HCl с концентрированной серной кислотой не реагируют, но бромо и иодоводородные да:
Известны 4 основных метода синтеза галогеноводородов
Прямой синтез из элементов.
фтор и хлор с водородом реагируют со взрывом - причина: цепной механизм реакций.
бром и иод реагируют спокойно. Выход небольшой, т.к. равновесие смещено влево. С иодом реакция протекает меньше всего.
Вытеснение HX из их солей.
газообразные галогеноводороды выделяются при действии концентрированных растворов нелетучих кислот на твёрдые ионные галогениды металлов.
Гидролиз галогенидов неметаллов
Галогенирование углеводородов
Особенность плавиковой
аномально высокие температура кипения и плавления
твёрдая кислота имеет зигзагообразное строение - т.е. структура кислоты полимерная
является неводным растворителем
способна к образованию гидрофторидов
разъедает стекло
Галогениды металлов и неметаллов
Галогениды типичных неметаллов - ковалентные соединения. Галогениды ЩМ и ЩЗМ - ионные соединения. они растворимы в воде, имеют высокие температуры плавления и кипения.
многие безводные галогениды алюминия и переходных металлов имеют полимерное строение.
ионные галогениды, за исключением фторидов в воде не гидролизуются.
фториды гидролизуются по схеме:
Оксиды галогенов
Фториды кислорода
связь галоген - кислород является непрочной. Эти соединения взрывоопасны.
Получение фторида кислорода:
Дифторид кислорода сильный окислительно-фторирующий агент
Оксиды хлора
Cl2O:
Соединение крайне не устойчивое. Хорошо растворимо в воде. Его водный раствор проявляет свойства слабой кислоты
Диоксид хлора ClO2:
единственный из оксидов галогенов производится в промышленном масштабе.
отбеливающее средство
Взрывается от механического воздействия. в щелочной среде диспропорционирует.
Оксид иода 5 единственный термодинамически устойчивый оксид иода.
получение - дегидратация иодноватой кислоты HIO3. Он является её ангидридом.
Cl2O6 получают при озонолизе ClO2
Высший оксид хлора Cl2O7 - ангидрид хлорной кислоты. маслянистая бесцветная жидкость
Обработка брома озоном при низкой температуре приводит к образованию смеси его оксидов. При комнатной температуре они разлагаются цвет в основном оранжевый.
