Галогены – 7 А группа (F, CL, Br, I,At).
1.Строение – ns2np5, F наиболее электроотрицательный, его степень окисления – 0, - 1, остальные галогены имеют положительную – 0, - 1, + 1, +3, + 5, + 7, т.к. у элементов есть d – подуровень.
2.Физические свойства:
F2 – cветло – жёлтый, с запахом, с водой реагирует ниже 0, tпл = -2200, tкип = -1830;
CI2 – жёлто – зелёный газ, с удушливым запахом, tпл = - 1010, tкип = - 340; растворяется в воде
CI2 + H2O = HCI + HCIO, HCIO – хлорноватистая разлагается с выделением O2,
2CI2 + 2H2O = 4HCI + O2 (раствор CI2 – хлорная вода, раствор Br2 – бромная вода).
Br2 – тёмно – красная, летучая жидкость, tпл = - 7, tкип = + 60, реагирует с водой аналогично хлору, но менее активно.
I2 – фиолетово – чёрные с металлическим блеском кристаллы, tпл + 113,50, tкип = + 1840, характерна возгонка – переход из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкое, йод плохо растворим в воде. Галогены – ядовитые вещества.
3.Распространение в природе: в природе наиболее распространены хлориды и бромиды, астат встречается в продуктах распада радиоактивных элементов.
4.Химические свойства: окислительная активность убывает от фтора – хлора – брома – йода.
1). Более активные галогены вытесняют менее активные из галогеноводородных кислот и их солей.
F2 вытесняет CI2, Br2, I2.
CI2 вытесняет из галогеноводородных кислот и солей Br2 , I2.
CI2 + 2HBr =2HCI + Br2
CI2 + 2KI = 2KCI + I2
Br2 вытесняет только I2
Галогены с более сильной окислительной способностью могут окислить галоген - менее сильные окислители: Br2 +5CI2 +12KOH = 2KBrO3 + 10KCI +6H2O
Галогены вступают в реакцию между собой: СI2 + I2 = 2ICI
2). C металлами образуют галогениды.
Фтор реагирует с металлами при обычных условиях, но иногда на поверхности образуется фторидная малорастворимая плёнка, поэтому реакция не протекает, медь и никель устойчивы к фтору.
Хлор активно реагирует с металлами, с медью – при комнатной температуре в присутствии влаги:
Cu + CI2 = CuCI2 ,
с золотом – при температуре 3CI2 + 2Au = 2AuCI3 ,
с железом и хромом при нагревании - t = 1000 2Fe + 3CI2 = 2FeCI3
2Cr + 3CI2 = 2CrCI3
3).Взаимодействие с неметаллами: галогены реагируют с водородом, фосфором, серой и другими неметаллами, продукты зависят от температуры, аллотропных модификаций и количества вещества.
Фтор – «всёсъедающий», реагирует с неметаллами на холоду, а со взрывом, при температуре с хлором, криптоном, ксеноном: F2 + Xe =XeF2
Хлор не взаимодействует с кислородом, азотом и благородными газами.
2P + 3CI2(НЕД) = 2PCI3 или 2P + 5CI2(ИЗБ) = 2PCI5
S +CI2 = SCI2 или 2S + CI2 = S2CI2
H2 +CI2 = 2HCI (образование хлороводорода ускоряется на свету, происходит радикальный механизм реакции)
H2 +I2 = 2HI – реакция обратима
I2 + Fe = FeI2 I2 +S – реакция не происходит
4). Взаимодействие с водой:
При обычных условиях с водой взаимодействует только F2.
F2 + H2O = HF + O (атомарный кислород обладает высокой химической активностью),
Образуется смесь веществ – O2, O3, OF2 – фторид кислорода.
Частично с водой реагирует CI2 и Br2, но равновесие сильно смещено влево, поэтому иногда реакциями пренебрегают, считая раствор CI2 – хлорной водой, а раствор Br2 – бромной водой:
CI2 + H2O =HCIO + HCI Br2 + H2O =HBrO + HBr
5). Взаимодействие с водными растворами щелочей.
CI2 + 2KOH = KCI +KCIO + H2O KCIO + CO2 + H2O = KHCO3 +HCIO
KCIO – гипохлорит калия, разлагается, применятся для отбеливания бумаги и ткани.
3 CI2 + 6KOH = t 5KCI + KCIO3+ H2O
CI2 + Ca(OH)2 = CaOCI2 + H2O
CaOCI2 – хлорная известь, CaCI-1(OCI+1) – хлорид – гипохлорит кальция (смешанная соль)
CaCI-1(OCI+1) +CO2 + H2O = CaCO3 +CaCI2 +2HCIO
HCIO – хлорноватистая кислота слабее угольной, вытесняется из солей.
CaOCI2 +2HCI = CaCI2 + CI2 + H2O
2F2 +2NaOH = 2NaF + H2O +OF2
OF2 – газ, с резким запахом, ядовит, сильный окислитель, применяется в ракетном топливе.
6). Взаимодействие с кислотами.
H2S + Гaл2 = HГaл + S (кроме F2)
H2SO3 + Гaл2 + H2O = 2 HГaл + H2SO4 (кроме F2).
5. Получение галогенов.
А) в промышленности:
F2 – получают при электролизе расплава солей CaF2, KHF2
CI2 – получают при электролизе раствора NaCI, Br2, I2 – при электролизе растворов солей.
Б) в лаборатории - действием сильных окислителей (MnO2, KMnO4, K2Cr2O7) на кислоты, чтобы получить CI2 – действуют HCI, Br2 – HBr, I2 – HI.
4HCI + MnO2 = CI2 + MnCI2 +2H2O
16HCI +2 KMnO4 = 5CI2 + 2MnCI2 + 2KCI +8H2O
14HCI + K2Cr2O7 = 3CI2 + 2CrCI3 + 2KCI + 7H2O
