Halogeni și compușii lor

Caracteristici generale ale halogenurilor.

Un subgrup de halogeni sunt elemente de fluor, clor, brom și iod.

Configurările electronice ale stratului de valență exterioară a halogenurilor sunt de tipul fluorului, clorului, bromului și, respectiv, iodurii). Astfel de configurații electronice țin cont de proprietățile tipice de oxidare ale halogenurilor - toți halogeni au capacitatea de a atașa electroni, deși capacitatea de oxidare a halogenurilor este redusă la trecerea la iod.

În condiții normale, există halogeni sub formă de substanțe simple constând din molecule diatomice de tip cu legături covalente. Proprietățile fizice ale halogenilor variază considerabil: de exemplu, fluor în condiții normale - un gaz care este dificil de lichefia, clor - sub formă de gaz, dar lichefiază ușor brom - iod fluid - solid.

Proprietăți chimice ale halogenurilor.

Spre deosebire de toate celelalte fluorura de halogen în toate exponat ei compuși numai o stare de oxidare 1 și nu prezintă valență variabilă. Pentru alți halogeni oxidare mai caracteristică este, de asemenea, 1, dar datorită prezenței orbitali d libere din exterior ele pot prezenta oxidare ciudat și altele de sus din cauza decuplarea parțială sau completă a electronilor de valență.

Cel mai activ este fluor. Majoritatea metalelor, chiar și la temperatura camerei, luminează în atmosferă, eliberând o cantitate mare de căldură, de exemplu:

Fără încălzire, fluorul reacționează cu multe metale nemodificate (hidrogen, vezi mai sus), eliberând în același timp o cantitate mare de căldură:

Când este încălzit, fluorul oxidează toți ceilalți halogeni conform schemei:

unde și în compușii cu gradul de oxidare a clorului, bromului și iodului sunt egali.

În final, după iradiere, fluorul reacționează chiar și cu gaze inerte:

Interacțiunea dintre fluor și substanțe complexe se desfășoară, de asemenea, foarte viguros. Deci, ea oxidează apa, în timp ce reacția este explozivă:

Clorul liber este, de asemenea, foarte reactiv, deși activitatea sa este mai mică decât fluorul. Reacționează direct cu toate substanțele simple, cu excepția oxigenului, azotului și gazelor nobile, de exemplu:

Pentru aceste reacții, ca și pentru celelalte, condițiile de apariție a acestora sunt foarte importante. Astfel, la temperatura camerei, clorul nu reacționează cu hidrogenul; când se încălzește, această reacție are loc, dar se dovedește a fi puternic reversibilă și, cu iradiere puternică, se desfășoară ireversibil (cu explozie) de-a lungul mecanismului lanțului.

Clorul reacționează cu multe substanțe complexe, de exemplu substituția și adăugarea cu hidrocarburi:

Clorul este capabil. încălzirea pentru a înlocui bromul sau iodul din compușii lor cu hidrogen sau metale:

și reacționează reversibil cu apă:

Clorul, care se dizolvă în apă și reacționează parțial cu acesta, după cum se arată mai sus, formează un amestec de substanțe numit echilibru numit apă de clor.

De asemenea, observăm că clorul din partea stângă a ultimei ecuații are o stare de oxidare 0. Ca urmare a reacției, în unele atomi de clor, starea de oxidare a devenit 1- (c), în altele (în acid hipoclor). O astfel de reacție este un exemplu de reacție de auto-oxidare-auto-reparare sau disproporție.

Rețineți că clorul poate reacționa în același mod (disproporționat) cu alcalii (vezi secțiunea "Fundații" din § 8).

Activitatea chimică de brom este mai mică de fluor și clor, dar încă suficient de mare în legătură cu faptul că bromul este utilizat de obicei într-o stare lichidă și, prin urmare, inițial ceteris sale concentrație paribus mai mare decât cea a clorului. Fiind un reactiv mai moale, bromul este utilizat pe scară largă în chimia organică.

De notat că bromul precum clorul, dizolvat în apă și reacționează parțial cu aceasta, formează așa-numita „apa de brom“ întrucât iod practic insolubilă în apă și nu este capabil să oxideze chiar și atunci când este încălzit; din acest motiv, nu există "apă de iod".

Prepararea halogeni.

Cea mai obișnuită metodă tehnologică de obținere a fluorului și a clorului este electroliza topiturilor sărurilor lor (vezi § 7). Bromul și iodul din industrie sunt de obicei produse chimic.

În laborator, clorul este produs prin acțiunea diferitelor oxidanți pe acid clorhidric, de exemplu:

Chiar mai eficient, oxidarea se efectuează cu permanganat de potasiu - vezi secțiunea "Acide" în secțiunea 8.

Halogenuri de hidrogen și acizi halogenați.

Toate halogenurile de hidrogen în condiții normale sunt gazoase. Legătura chimică în moleculele lor este polară covalentă, iar polaritatea legăturii în rândul cade. Rezistența legăturii scade și în această serie. Datorită polarității lor, toți halogeni, spre deosebire de halogeni, sunt foarte solubili în apă. Astfel, la temperatura camerei, circa 400 volume volumice și circa 400 volume pot fi dizolvate în 1 volum de apă

Atunci când halogenurile de hidrogen se dizolvă în apă, ele se disociază în ioni și se formează soluții de acizi halogenați corespunzători. Mai mult, atunci când este dizolvat, HCI disociază aproape complet, astfel încât acizii formați sunt printre cei puternici. Dimpotrivă, acidul fluorhidric (acid fluorhidric) este slab. Acest lucru se explică prin asocierea moleculelor HF datorită apariției legăturilor de hidrogen între ele. Astfel, puterea acizilor scade de la HI la HF.

Deoarece ionii negativi sunt acizii hidrohalogenați pot manifesta numai proprietăți de reducere, atunci interacțiunea acestor acizi cu metale de oxidare a acestuia din urmă poate avea loc doar prin urmare, ionii de acid reacționează numai cu metale din seria picioare electrochimice stânga hidrogen.

Toate halogenurile metalice, cu excepția sărurilor Ag și Pb, sunt foarte solubile în apă. Solubilitatea redusă a halogenurilor de argint face posibilă utilizarea unei reacții de schimb de tip

ca fiind una calitativă pentru detectarea ionilor corespunzători. Ca rezultat al reacției, AgCl precipită ca un precipitat alb, AgBr este un alb gălbui, Agl este o culoare galben strălucitor.

Spre deosebire de alți acizi halogenați, acidul fluorhidric reacționează cu silice (IV):

Deoarece oxidul de siliciu face parte din sticlă, acidul fluorhidric corrodiază sticla și, prin urmare, în laboratoare este depozitat în recipiente din polietilenă sau teflon.

Compuși halogenați care conțin oxigen.

Toți halogeni, cu excepția fluorului, pot forma compuși în care au o stare de oxidare pozitivă. Cel mai important dintre acești compuși sunt acizi conținând oxigen de halogeni de tipul și sărurile și anhidridele lor corespunzătoare.

Luați în considerare formulele structurale ale acestor acizi:

Disocierea prin tip de acid necesită întreruperea legăturii. Cum se poate explica scăderea puterii acestei legături din serie? În această serie, numărul de atomi de oxigen asociat atomului central de clor crește.

De fiecare dată când se formează o nouă legătură a oxigenului cu clor, o anumită fracțiune din densitatea electronilor este extrasă din atomul de clor și, prin urmare, din legătura primară. Ca urmare, o parte din densitatea electronului este de asemenea extrasă din legătură, care este astfel slăbită.

Acest model - creșterea proprietăților de aciditate cu gradul înalt de oxidare a atomului central - este caracteristică nu numai clorului, ci și a altor elemente. De exemplu, acidul azotic, în care gradul de oxidare a azotului este egal cu un acid mai puternic decât acidul azotic (gradul de oxidare a azotului); Acidul sulfuric este mai puternic decât acidul sulfuric

Dintre sărurile acizilor clorului care conțin oxigen, cele mai importante sunt sarea de bertonturi (clorat de potasiu) și clorul ("albicioasă"). În practica de laborator se utilizează pe scară largă pentru preparare (în prezența catalizatorului - vezi § 8).

Clorura de var se obține prin acțiunea clorului pe hidroxid de calciu:

Amestecul rezultat se numește var de clor. Dacă vă înscrieți în mod formal compoziția de înălbitor, atunci ea poate fi exprimată ca Astfel, înălbitorul este un amestec de sare - clorură de calciu - hipoclorit.

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Halogeni și compușii lor