Химия элементов - галогены

Галогены

План конспекта

I. Общая характеристика

II. Нахождение в природе

III. Основные соединения

IV. Значение и применение

• Способы получения
• Химические свойства

I. Общая характеристика

• Галогены ( halogens – рождающие соли ) были открыты:
• Хлор – в 1774 г. Карлом Шееле;
• Иод – в 1811 г. Бернаром Куртуа;
• Бром – в 1826 г. Антуаном Баларом;
• Фтор – в 1886 г. Анри Муассаном.
• Образуют двухатомные молекулы состава Hal 2 . В твёрдом состоянии имеют молекулярную кристаллическую решетку. Плохо растворимы в воде, имеют резкие запахи, летучи.
• Электронная конфигурация внешнего слоя электронной оболочки атомов галогенов в основном состоянии : ns 2 np 5       
• Атом фтора возбужденного состояния не имеет.
• Степени окисления фтора: -1, 0
• Степени окисления хлора, брома и иода: -1, 0, +1, +3, +5, +7, также могут проявлять степень окисления +4, а хлор и бром и +6

Некоторые физические свойства простых веществ

Вещество

Агрегатное состояние при обычных условиях

Фтор F 2

Хлор CI 2

Цвет

Газ, не сжижается при обычной температуре

Бром Br 2

Запах

Светло-жёлтый

Газ, сжижающийся при обычной температуре под давлением

Иод I 2

Жёлто-зелёный

Тяжёлая летучая жидкость

Резкий, раздражающий

Буровато-коричневый

Твёрдое вещество при нагревании переходит в фиолетовый газ

Резкий, удушливый

Резкий, зловонный

Тёмно-серый с металлическим блеском

Резкий

II. Нахождение в природе

• Галогены имеют высокую реакционную способность, поэтому встречаются в природе обычно в виде сложных веществ. Часто в виде солей: фторидов, хлоридов, бромидов, иодидов, получивших общее название – галогениды или галоиды.
• Многие галогениды растворимы в воде, в связи с чем основные их запасы сосредоточены в Мировом океане в виде анионов растворимых солей. Также могут эти элементы содержатся в морских живых организмах, в большей степени в водорослях.
• Наибольшее распространение имеют следующие минералы:
• CaF 2 – флюорит Na 3 AlF 6 - криолит
• 3Ca 3 (PO 4 ) 2 ×CaF 2 – фтораппатит NaCl - галит
• KCl – сильвин KCl • MgCl 2 • 6H 2 O - карналит
• NaCl • KCl - сильвинит

III. Основные соединения

• Летучие водородные соединения галогенов (галогеноводороды) – это газы без цвета, но с резким запахом, хорошо растворимые в воде. Растворы их являются кислотами:

III. Основные соединения

• У хлора, брома и иода также есть оксокислоты, образующие в реакциях кислородосодержащие соли:

III. Основные соединения

В таблице приведены названия кислородосодержащих кислот и солей хлора. Аналогичные названия имеют кислородосодержащие кислоты и соли брома и иода.

IV. Значение и применение галогенов

• Применение

• Значение

Заполните в конспекте самостоятельно

Способы получения галогенов

Фтор , как и щелочные металлы, получают с помощью электролиза расплавов солей :

2KF  →  2K + F 2 ↑

расплав

В промышленности хлор получают электролизом расплава или раствора хлорида натрия:

2NaCl→  2Na + Cl 2 ↑

расплав

2NaCl    +    2H 2 O   →     H 2 ↑   +   2NaOH    +   Cl 2 ↑

раствор

В лаборатории хлор получают взаимодействием концентрированной соляной кислоты с сильными окислителями:

MnO 2    +    4HCl     →   MnCl 2     +    Cl 2 ↑    +   2H 2 O

Химические свойства галогенов

Реагируют с металлами , как окислители, образуя галогениды (иод обладает меньшими окислительными свойствами):

3Cl 2 + 2Fe   → 2FeCl 3 , но I 2 + Fe →  FeI 2

Cl 2   +   Cu   →  2CuCl 2 , но I 2   +   2Cu   →  2CuI

Хлор, бром и иод реагируют с большинством неметаллов (кроме O 2 ), образуя бинарные соединения:

2P  + 3Cl 2   → 2PCl 3

5Cl 2 + 2P  2PCl 5

Фтор реагирует со всеми неметаллами , включая и кислород , образуя его фториды:

2F 2  +  O 2   →  2OF 2

Химические свойства галогенов

Во фторе вода горит со взрывом:

2F 2    +   2H 2 O   →    4HF   +   O 2

Остальные галогены охотно диспропорционируют при растворении в воде или в щелочах :

Cl 2     +   H 2 O   ↔  HCl   +  HClO  

Сl 2     +   2NaOH (хол.)   →  NaCl   +   NaClO   +   H 2 O

3Cl 2    +  6NaOH (гор.)   →  5NaCl   +   NaClO 3    +  3H 2 O

При взаимодействии хлора без нагревания с гашеной известью образуется смесь хлорида и гипохлорита кальция, известная, как «хлорка» ( смешанная соль может быть записана как CaOCl 2 ):

2Сl 2    + 2Са(OH) 2(хол.)   →  СaCl 2   + Сa(ClO) 2   +  2H 2 O

Химические свойства галогенов

С оксидами и кислотами такие галогены, как хлор, бром и иод не взаимодействуют

Более активные галогены вытесняют менее активные галогены из солей и галогеноводородов. Также все они могут вытеснять серу из сульфидов и сероводорода :

Так, хлор вытесняет йод  и бром из раствора йодида калия и бромида калия соответственно:

Cl 2   +   2NaI → 2NaCl   + I 2

Cl 2   +   2NaBr → 2NaCl   + Br 2

А иод может вытеснить серу:

I 2 + H 2 S → 2HI + S

I 2 + K 2 S → 2KI + S