تشكل الهالوجينات عددًا من المركبات مع الأكسجين. إلا أن جميع هذه المركبات غير مستقرة ولا يمكن الحصول عليها عن طريق التفاعل المباشر للهالوجينات مع الأكسجين ولا يمكن الحصول عليها إلا بشكل غير مباشر. تتوافق هذه الخصائص لمركبات الأكسجين الهالوجينية مع حقيقة أن جميعها تقريبًا تتميز بقيم موجبة لطاقة تكوين جيبس ​​القياسية (انظر، على سبيل المثال، الجدول 7 في الصفحة 194 لمعرفة قيم ).

من بين مركبات الهالوجين المحتوية على الأكسجين، تعتبر الأملاح هي الأكثر استقرارًا أحماض الأكسجينالأقل - الأكاسيد والأحماض. في جميع المركبات المحتوية على الأكسجين، تظهر الهالوجينات، باستثناء الفلور، حالة أكسدة موجبة تصل إلى سبعة.

يمكن تحضير فلوريد الأكسجين عن طريق تمرير الفلور في محلول مبرد. يستمر التفاعل وفقا للمعادلة:

بالإضافة إلى ذلك، يتم دائمًا تكوين الأكسجين والأوزون وبيروكسيد الهيدروجين. في الظروف العادية، هو غاز عديم اللون مع رائحة نفاذة من الأوزون. فلوريد الأكسجين سام للغاية، ويظهر خصائص مؤكسدة قوية ويمكن أن يكون بمثابة أحد المؤكسدات الفعالة لوقود الصواريخ.

الأكثر عددًا والأكثر أهمية من الناحية العملية هي مركبات الأكسجين في الكلور، والتي سننظر فيها بمزيد من التفصيل.

كما سبقت الإشارة، لا يمكن الحصول على مركبات الأكسجين من الكلور إلا بطرق غير مباشرة. لنبدأ بالنظر في طرق تكوينها بعملية التحلل المائي للكلور، أي. رد فعل عكسيبين الكلور والماء

ونتيجة لذلك يتكون حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيبوكلوروز.

التحلل المائي للكلور هو تفاعل أكسدة ذاتية-اختزال ذاتي حيث يتم تقليل إحدى ذرات الكلور، التي تكتسب إلكترونًا من ذرة أخرى، وتتأكسد ذرة الكلور الأخرى.

يمكن أن يتفاعل التحلل المائي الناتج للكلور مع بعضها البعض، ليشكل الكلور والماء مرة أخرى، وبالتالي لا يكتمل التفاعل؛ يتم تحقيق التوازن عندما يتفاعل الكلور المذاب تقريبًا. وبالتالي، يحتوي ماء الكلور دائمًا، إلى جانب الجزيئات، على كمية كبيرة من أحماض الهيدروكلوريك وهيبوكلوروس.

حمض الهيبوكلوروس هو حمض ضعيف جداً ()، أضعف من حمض الكربونيك؛ وتسمى أملاحه هيبوكلوريت. كونه مركبًا غير مستقر للغاية، يتفكك حمض الهيبوكلوروس تدريجيًا حتى في محلول مخفف (انظر أدناه).

حمض الهيبوكلوروز هو عامل مؤكسد قوي جدًا؛ ويفسر تكوينه أثناء تفاعل الكلور مع الماء خصائص التبييض للكلور. الكلور الجاف تمامًا لا يقوم بالتبييض، ولكن في وجود الرطوبة، يتم تدمير مادة التلوين بسرعة بواسطة حمض الهيبوكلوروس الذي يتكون أثناء التحلل المائي للكلور.

إذا تمت إضافة القلويات إلى ماء الكلور، فنتيجة لتحييد أحماض الهيبوكلوروس والهيدروكلوريك، يحدث التوازن في النظام

يتحرك إلى اليمين. يصل التفاعل تقريبًا إلى الاكتمال ويتم الحصول على محلول يحتوي على أملاح أحماض الهيبوكلوروس والهيدروكلوريك:

سيتم الحصول على نفس النتيجة إذا تم تمرير الكلور مباشرة إلى محلول قلوي بارد

أو في الشكل الجزيئي الأيوني:

يتم استخدام محلول أملاح أحماض الهيبوكلوروس والهيدروكلوريك التي تم الحصول عليها بهذه الطريقة للتبييض؛ ترجع خصائص التبييض إلى حقيقة أن هيبوكلوريت البوتاسيوم يتحلل بسهولة تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون في الهواء، ويتشكل حمض هيبوكلوروس:

هذا الأخير يزيل لون الأصباغ عن طريق أكسدتها.

يتم الحصول على محلول مماثل يحتوي على هيبوكلوريت الصوديوم عن طريق تمرير الكلور في محلول هيدروكسيد الصوديوم. يمكن الحصول على كلا الحلين عن طريق التحليل الكهربائي لمحاليل كلوريد البوتاسيوم أو الصوديوم، إذا سمح للكلور المنطلق بالتفاعل مع القلويات المتكونة أثناء التحليل الكهربائي (انظر الصفحة 549).

عندما يعمل الكلور على الجير المطفأ الجاف يتم الحصول على ما يسمى بالتبييض أو الجير المبيض. الرئيسية لها جزء لا يتجزأهو ملح يتكون حسب المعادلة:

يحتوي هذا الملح على صيغة هيكلية يجب بموجبها اعتباره ملح مختلطأحماض الهيدروكلوريك وهيبوكلوروس.

المبيض هو مسحوق أبيض ذو رائحة نفاذة وله خصائص مؤكسدة قوية. في الهواء الرطب، تحت تأثير ثاني أكسيد الكربون، فإنه يتحلل تدريجياً، ويطلق حمض الهيبوكلوروس:

عند تعرضه للتبييض من حمض الهيدروكلوريكيتم إطلاق الكلور:

يستخدم كلوريد الجير لتبييض الألياف النباتية (الأقمشة والورق) وللتطهير.

في المحلول، يخضع حمض الهيبوكلوروس لثلاثة أنواع مختلفة من التحولات، والتي تحدث بشكل مستقل عن بعضها البعض:

ومن خلال تغيير الظروف، من الممكن التأكد من أن التفاعل يسير بالكامل تقريبًا في اتجاه واحد.

عند تعرضه لأشعة الشمس المباشرة وبوجود بعض المحفزات أو عوامل الاختزال، فإن تحلل حمض الهيبوكلوروس يتم وفق المعادلة (1).

يحدث التفاعل (2) في وجود عوامل إزالة الماء، على سبيل المثال. ينتج عن التفاعل أكسيد (أنهيدريد هيبوكلوروس)، وهو غاز أصفر-بني غير مستقر للغاية وله رائحة مشابهة لرائحة الكلور.

يحدث التحلل وفقًا للتفاعل (3) بسهولة خاصة عند تسخينه. لذلك، إذا قمت بتمرير الكلور إلى محلول ساخن من هيدروكسيد البوتاسيوم، فبدلاً من ذلك تحصل على الفور على:

منتجات التفاعل هي كلوريد البوتاسيوم وكلوريت البوتاسيوم، وهو ملح حمض البيركلوريك. بما أن كلورات البوتاسيوم (أو ملح بيرثوليت) قابل للذوبان بشكل طفيف في ماء باردثم عندما يبرد المحلول يترسب.

يُعرف حمض الهيبوكلوريك المقابل للكلورات فقط في شكل محلول مائي بتركيز لا يزيد عن . يُظهر خصائص حمض قوي (يساوي تقريبًا في القوة و) وعامل مؤكسد قوي. لذا فإن المحاليل المركزة منه تشعل الخشب.

على النقيض من الكلورات الحرة، يتم التعبير عن خصائص الأكسدة في المحلول بشكل ضعيف. معظمها قابل للذوبان بدرجة عالية في الماء. كلهم سامون. الكلورات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هي الكلورات، والتي تتحلل بسهولة عند تسخينها. في وجود (كعامل محفز)، يتم التحلل عمومًا وفقًا للمعادلة:

مع المواد القابلة للاشتعال المختلفة (الكبريت والفحم والفوسفور) تشكل مخاليط تنفجر عند الاصطدام. وهذا هو أساس استخدامه في المدفعية لصنع الصمامات. يستخدم كلورات البوتاسيوم في الألعاب النارية للتحضير الماساتوغيرها من المخاليط القابلة للاشتعال. المستهلك الرئيسي لكلورات البوتاسيوم هو صناعة الثقاب. يحتوي رأس المباراة العادية على حوالي .

أنهيدريد الكلوريك غير معروف. عندما يعمل حمض الكبريتيك المركز، يتم إطلاق غاز أصفر-بني ذو رائحة مميزة بدلاً من ذلك - ثاني أكسيد الكلور (أو ثاني أكسيد). هذا مركب غير مستقر للغاية، عند تسخينه أو اصطدامه أو ملامسته لمواد أخرى، يتحلل بسهولة بشكل متفجر إلى الكلور والأكسجين.

يستخدم ثاني أكسيد الكلور لتبييض أو تعقيم المواد المختلفة (لب الورق، الدقيق، إلخ).

عند التفاعل مع محلول قلوي، يستمر التفاعل ببطء

مع تكوين أملاح حمضين - البيركلوريك والكلور.

حمض الكلوروس ليس مستقرًا جدًا. ومن حيث القوة والنشاط التأكسدي، فإنه يحتل موقعًا متوسطًا بين و. تستخدم أملاح الكلوريت في تبييض الأقمشة.

عندما يتم تسخين كلورات البوتاسيوم بعناية دون وجود محفز، فإن تحللها يتم بشكل أساسي وفقًا للمخطط التالي:

بيركلورات البوتاسيوم الناتجة قابلة للذوبان بشكل طفيف جدًا في الماء وبالتالي يمكن عزلها بسهولة.

يمكن أن يؤدي عمل حمض الكبريتيك المركز إلى إنتاج حمض البيركلوريك الحر، وهو سائل عديم اللون يتصاعد في الهواء.

اللامائية غير مستقرة وأحيانا تنفجر أثناء التخزين، ولكن محاليلها المائية مستقرة تماما. خصائص الأكسدة أقل وضوحًا من خصائص و خصائص الحمض- أقوى. حمض البيركلوريك هو الأقوى بين جميع الأحماض المعروفة.

الأملاح، مع بعض الاستثناءات، والتي تشمل و، شديدة الذوبان ولا تظهر خصائص مؤكسدة في المحلول.

إذا قمت بتسخين حمض البيركلوريك، وإزالة الماء منه، يتكون أكسيد، أو أنهيدريد البيركلوريك،

الأكسيد هو سائل زيتي يغلي عند التحلل. ينفجر عند الاصطدام أو عند تعرضه للحرارة الشديدة.

يمكن التعبير عن التغير في خصائص سلسلة أحماض أكسجين الكلور بالمخطط التالي:

ومع زيادة درجة أكسدة الكلور، يزداد ثبات أحماضه الأكسجينية، وتقل قدرتها على الأكسدة. أقوى عامل مؤكسد هو حمض الهيبوكلوروس، والأقل قوة هو حمض البيركلوريك.

وعلى العكس من ذلك فإن قوة أحماض الأكسجين الخاصة بالكلور تزداد مع زيادة حالة الأكسدة فيه. من بين جميع هيدروكسيدات الكلور، فإن الحمض الأضعف هو حمض الهيبوكلوروس، والأقوى هو حمض البيركلوريك. هذا النمط - زيادة في الخواص الحمضية للهيدروكسيد، على التوالي، إضعاف خصائصه الأساسية) مع زيادة في درجة أكسدة العنصر هو سمة ليس فقط الكلور، ولكن أيضا العناصر الأخرى. كتقريب أولي، يمكن تفسير هذا النمط من خلال اعتبار جميع الروابط الكيميائية في جزيئات الهيدروكسيد روابط أيونية بحتة.

في التين. يُظهر الشكل 108 بشكل تخطيطي جزءًا من جزيء الهيدروكسيد، الذي يتكون من أيون مشحون وأيون أكسجين وأيون هيدروجين (بروتون). يمكن أن يحدث تفكك هذا الجزء من الجزيء إلى أيونات إما عن طريق انقسام الرابطة (مما يؤدي إلى انقسام) أو مع انقسام الرابطة (مما يؤدي إلى انقسام الأيونات)؛ في الحالة الأولى، سيظهر الهيدروكسيد خصائص القاعدة، في الثانية - خصائص الحمض.

سيتم تنفيذ كل الطرق الممكنة لتفكك الهيدروكسيد بسهولة أكبر، كلما كانت الرابطة بين الأيونات المقابلة أضعف. مع زيادة درجة أكسدة عنصر ما، ستزداد شحنة الأيون، مما سيزيد من جاذبيته للأيون وبالتالي تعقيد تفكك الهيدروكسيد كقاعدة.

أرز. 108. المخطط الأيوني لجزء من جزيء هيدروكسيد

وفي الوقت نفسه، سيزداد التنافر المتبادل للأيونات المشحونة المتشابهة، مما يسهل تفكك النوع الحمضي. وهكذا، مع زيادة درجة أكسدة العنصر، تزداد الخواص الحمضية وتضعف الخواص الأساسية للهيدروكسيد المتكون من هذا العنصر.

إن زيادة نصف قطر الأيون مع بقاء شحنته دون تغيير سيؤدي إلى زيادة المسافات بين مركز هذا الأيون ومراكز الأيونات و . ونتيجة لذلك، فإن الجذب الكهروستاتيكي المتبادل للأيونات سوف يصبح أضعف، مما يسهل تفككها حسب النوع الرئيسي؛ وفي الوقت نفسه، سينخفض ​​التنافر المتبادل للأيونات، مما يجعل تفكك النوع الحمضي أكثر صعوبة. ونتيجة لذلك، مع زيادة نصف قطر أيون العنصر (مع بقاء شحنته دون تغيير)، يتم تعزيز الخواص الأساسية وتضعف الخواص الحمضية للهيدروكسيد الذي يتكون من هذا العنصر. مثال على تجلي هذا النمط هو التغير في ثوابت تفكك الحمض في السلسلة.

الأحماض التي تحتوي على الكلور

الأحماض المؤكسدة وأملاحها.

لا يسأل امتحان الدولة الموحدة كثيرًا عن هذا الموضوع. عليك أن تعرف أسماء الأحماض والأملاح. وبعض ردود الفعل. حاولت أن أكتب في هذا المقال أكبر عدد ممكن من ردود الفعل على امتحان الدولة الموحدة. لكن الاختبار قد يُظهر أيضًا شيئًا غير موجود هنا. لذلك، من المهم لامتحان الدولة الموحد تطوير "الحدس الكيميائي" للتنبؤ بمنتجات التفاعل. إذا نظرت إلى الإجمالي بعناية شديدة، يمكنك استنتاج الأنماط الرئيسية. وهذا هو، ليس كل شيء يتلخص في الحشو، والشيء الرئيسي هو فهم المبدأ. ومن أجل استخلاص مبدأ في رأسك، عليك أن تحل العديد من ردود الفعل. حسنًا، اقرأ مقالاتنا.

ربما تعلم بالفعل أن الكلور يحتوي على جميع أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين وأملاحها - وكلاء مؤكسدة قوية، وكلها غير مستقرة.

تزداد قوة الأحماض مع درجة الأكسدة:

حمض تحت الكلورتتشكل عند مرور الكلور عبر الماء.

في هذه الحالة، يحدث عدم التناسب: يتأكسد الكلور (إلى +1) ويقلل (إلى +1)، وتتشكل أحماض الهيدروكلوريك (الهيدروكلوريك) وهيبوكلوروس:

Cl 2 + ح 2 يا → حمض الهيدروكلوريك + حمض الهيدروكلوريك

إذا لم يتم تمرير الكلور عبر الماء، بل من خلاله المحلول المائيالقلويات، فتتكون أملاح هذه الأحماض: الكلوريد و هيبوكلوريت:

Cl 2 + 2KOH → بوكل + بوكلو + H 2 يا

وإذا تم تمرير الكلور من خلال محلول قلوي ساخن، فسيتم تشكيله بدلا من هيبوكلوريت كلورات:

3Cl 2 + 6KOH (t˚)→ 5KCl + KClO 3 + 3 ساعات 2 يا

إذا تم تبريد المحلول الناتج، سوف تترسب بلورات بيضاء من كلورات البوتاسيوم.كلوريد البوتاسيوم3.

تذكر الاسم التافه لهذا الملح: ملح بيرثوليت وكذلك هذه الطريقة التاريخية للحصول عليه. وبهذه الطريقة تم الحصول على كلورات البوتاسيوم لأول مرة من قبل العالم الفرنسي كلود لويس بيرثوليت (ومن هنا جاء اسم الملح).

ملح بيرثوليت- جداً عامل مؤكسد قوي.

عند تسخينه، يتحلل ملح بيرثوليت، مرة أخرى مع عدم تناسب الكلور. يتم اختزاله (إلى -1) وتأكسده (إلى +7، ولا يمكنه الذهاب إلى أبعد من ذلك):

4 بوكلو 3 ( ر˚)→ بوكل + 3 بوكلو 4

كما أن بيركلورات البوتاسيوم الناتجة ليست مستقرة جدًا,ويتحلل أيضًا:

بوكلو 4 ( ر˚)→ بوكل + 2 يا 2

حمض تحت الكلورأكسدة هاليدات الهيدروجين (يوديد الهيدروجين وبروميد الهيدروجين) لتحرير الهالوجينات:

2HI + حمض الهيدروكلوريك → I 2 ↓ + حمض الهيدروكلوريك + ح 2 يا

المحاضرة 3. مركبات الأكسجين الهالوجينات

أكاسيد الهالوجين.

تطبيق الهالوجينات ومركباتها.

1. أكاسيد الهالوجين

تشكل الهالوجينات عددًا من المركبات مع الأكسجين. لكن هذه المركبات غير مستقرة، ∆G o >0، فهي تنفجر بسهولة عند تسخينها وبوجود مركبات عضوية. يتم الحصول عليها فقط بشكل غير مباشر.

مركبات هالوجين الأكسجين التالية مستقرة نسبيًا:

Cl 2 O 3 , Br 2 O 3 , BrO 2 , Br 2 O 5 , I 2 O 4 , I 2 O 6 معروفة أيضًا.

إيصال.

OF 2 (أكسيد الفلور، أو بالأصح فلوريد الأكسجين) هو عامل مؤكسد قوي. يتم الحصول عليه من خلال عمل F 2 على محلول قلوي مخفف مبرد:

يمكن الحصول على أكاسيد الكلور واليود عن طريق التفاعلات التالية:

الخواص الكيميائية:

غير مستقر حرارياً:

جميع مركبات الهالوجين مع الأكسجين (ما عدا 2) هي أكاسيد حمضية.

Cl 2 O، Cl 2 O 7، I 2 O 5 عند التفاعل مع الماء تشكل الأحماض:

ClO 2 , Cl 2 O 6 (C.O. = +4, +6 – غير مستقر) عند تفاعلها مع الماء تكون غير متناسبة:

أكاسيد الهالوجين – العوامل المؤكسدة:

OF 2 يحتوي على O +2 – عامل مؤكسد قوي جدًا:

أكاسيد مع درجة متوسطةأكسدة الهالوجين غير متناسبة:

أحماض الهالوجينات المحتوية على الأكسجين

جميع أحماض الهالوجين المحتوية على الأكسجين قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء. HClO 4 و HIO 3 و H 5 IO 6 معروفة في شكل حر، والباقي غير مستقر ويوجد فقط في المحاليل المائية المخففة. المركبات الأكثر استقرارًا موجودة في SO . -1 و+5.

مقارنة قوة الأحماض

هيكل أحماض الأكسجين الكلور:

يمكن توضيح التغير في خصائص سلسلة أحماض أكسجين الكلور من خلال الرسم البياني:

وهذا النمط نموذجي ليس فقط بالنسبة للكلور، ولكن أيضًا بالنسبة للبروم واليود.

ومع زيادة حالة أكسدة الهالوجين، تزداد شحنة الأيون، مما يزيد من انجذابه إلى O 2- ويجعل التفكك حسب نوع القاعدة أكثر صعوبة. وفي الوقت نفسه، يزداد تنافر الأيونات الموجبة H + و E n +، مما يسهل تفكك النوع الحمضي.

أرز. 1. مخطط جزء من جزيء E(OH) n

HOCl مركب مذبذب: يمكن أن ينفصل كحمض وكقاعدة:

في سلسلة ClO - -ClO 2 - -ClO 3 - -ClO 4 - يزداد استقرار الأحماض والأنيونات. ويفسر ذلك زيادة في عدد الإلكترونات المشاركة في تكوين الروابط:

تعدد الاتصال = 1 تعدد الاتصال = 1.5

د (Cl-O) = 0.170 نانومتر د (Cl-O) = 0.145 نانومتر

مع زيادة عدد ذرات الأكسجين في الأحماض، يزداد درع الكلورين، وبالتالي تقل القدرة على الأكسدة.

وهكذا، في المتسلسلة НClO → НClO 2 → НClO 3 → HClO 4

تزداد قوة الأحماض.

يزيد الاستقرار الحمضي.

تنخفض القدرة التأكسدية.

تتناقص قوة الأحماض المحتوية على الأكسجين في سلسلة HOCl-HOBr-HOI بسبب زيادة نصف القطر التساهمي وضعف رابطة O-Hal:

ك د 5∙10 -8 2∙10 -9 2∙10 -10

يتم تقليل خصائص الأكسدة

في سلسلة HCO-HBrO-HIO، يزداد ثبات الأحماض. على سبيل المثال، عند تسخينها أو تعرضها للضوء، فإنها تتحلل:

، ∆G o (kJ)HClO,HBrO,HIO

إيصال.

يتم إنتاج حمض الفلوروس باستخدام التفاعلات:

. (لا.)!!!

يتم الحصول على حمض الهيبوكلوروس عن طريق التحلل المائي للكلور (تتم إزالة حمض الهيدروكلوريك بفعل CaCO 3):

يتم تحقيق التوازن عندما يتفاعل 30% من الكلور.

يتم الحصول على HClO وHBrO من خلال تحلل الهيبوكلوريت والهيبوبروميت:

2. يتم الحصول على حمض الهيدروكلوريك 2 من الأملاح:

3. يتم الحصول على HHalO 3:

من الأملاح:

أكسدة الهالوجينات بعوامل مؤكسدة قوية:

4. HClO 4,H 5 IO 6 من الأملاح:

الخواص الكيميائية

يتحلل عند تسخينه وتعريضه للضوء:

عوامل مؤكسدة قوية (جميع الأحماض عوامل مؤكسدة أقوى من أملاحها):

حمض البيركلوريك هو عامل مؤكسد ضعيف فقط في المحاليل المركزة:

أملاح الأحماض الأوكسية أكثر استقرارا من الأحماض. يزداد استقرارها مع زيادة حالة الأكسدة.

الخواص الكيميائية للأملاح:

1. تتحلل الكلورات والبيركلورات فقط عند تسخينها:

2. وهي، مثل الأحماض، عوامل مؤكسدة (ولكنها أضعف من أحماضها):

الحصول على الأملاح:

يتم الحصول على MeHalO عن طريق تمرير الهالوجينات من خلال محلول بارد من القلويات أو الصودا أو البوتاس:

يتم الحصول على MeHalO 3 عن طريق تمرير الهالوجينات من خلال المحاليل القلوية الساخنة (60-70 درجة مئوية):

MeClO 4 وMe 5 IO 6 عن طريق أكسدة الكلورات واليودات أثناء التحليل الكهربائي أو التسخين الضعيف:

7. التطبيق

الفلور

يستخدم حمض الهيدروفلوريك في حفر الزجاج، وإزالة بقايا الرمل من المسبوكات المعدنية، وفي التركيب الكيميائي.

يستخدم UF 6 في الصناعة النووية.

يستخدم CF 2 Cl 2 كمبردات.

يستخدم CaF2 في صناعة المعادن.

مشتق الفلور من الإيثيلين، رباعي فلورو إيثيلين، نتيجة للبلمرة ينتج بوليمر قيم - تفلون، وهو مقاوم للكواشف الكيميائية ولا غنى عنه في إنتاج المواد ذات النقاء الخاص، لتصنيع المعدات.

المواد المفلورة – في الطب، بدائل للأوعية الدموية وصمامات القلب. تُستخدم المنتجات المصنوعة من البلاستيك الفلوري على نطاق واسع في صناعات الطيران والكهرباء والنووية وغيرها.

الكلور

الكلور ضروري للتوليف في التخليق العضوي والبوليمر. طريقة تعدين الكلور تنتج السيليكون والمعادن غير الحديدية المقاومة للحرارة (التيتانيوم والنيوبيوم والتنتالوم وما إلى ذلك).

يتم استخدامه كمؤكسد ولتعقيم مياه الشرب.

يستخدم حمض الهيدروكلوريك والهاليدات في الصناعات المعدنية والنسيجية والغذائية.

يستخدم HClO كعامل مبيد للجراثيم والتبييض. الأكسجين الذري المنطلق عندما يذوب الحمض يغير لون الأصباغ ويقتل الميكروبات:

ماء جافيل- هذا خليط من كلوريد البوتاسيوم وهيبوكلوريت، يتم الحصول عليه عن طريق عمل القلويات على "ماء الكلور"، وله خصائص التبييض:

المبيض أو المبيض هو مسحوق أبيض ذو رائحة نفاذة، يستخدم كمبيض ومطهر:

البروم

يستخدم في التخليق العضوي.

يستخدم AgBr في التصوير الفوتوغرافي.

تستخدم مركبات البروم في إنتاج الأدوية.

I2 ضروري لعلم المعادن، ويستخدم كمطهر ومطهر. يحل اليود محل ذرات الهيدروجين في جزيئات البروتين في الكائنات الحية الدقيقة مما يؤدي إلى موتها:

يستخدم KI للنجارة.

تُستخدم مركبات اليود في إنتاج الأدوية، وفي المضافات الغذائية (NaI)، وفي التوليف وفي التحليل الكيميائي (قياس اليود).

في الجدول 16.12 يظهر منهجي و الأسماء التقليديةأحماض الكلور المحتوية على الأكسجين وأملاحها. كلما زادت حالة أكسدة الكلور في هذه الأحماض، زاد ثباتها الحراري وقوة الحمض:

5 هي أحماض قوية، و6 هي واحدة من أقوى الأحماض المعروفة. والحمضان المتبقيان ينفصلان جزئيًا فقط في الماء و

الجدول 16.12. أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين وأنيوناتها

توجد في محلول مائي بشكل رئيسي في شكل جزيئي. من بين أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين، يمكن عزل 7 فقط في شكل حر. الأحماض الأخرى موجودة فقط في المحلول.

تتناقص القدرة التأكسدية لأحماض الكلور المحتوية على الأكسجين مع زيادة درجة الأكسدة:

8 عوامل مؤكسدة جيدة بشكل خاص. على سبيل المثال، المحلول الحمضي 9:

1) أكسدة أيونات الحديد (II) إلى أيونات الحديد (III):

2) يتحلل في ضوء الشمس لتكوين الأكسجين :

3) عند تسخينه إلى حوالي 75 درجة مئوية، فإنه يتحلل إلى أيونات الكلوريد وأيونات الكلورات 10:

أملاح أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين

وعادة ما تكون هذه الأملاح أكثر استقرارًا من الأحماض نفسها. والاستثناء هو أملاح الكلورات الصلبة (III)، التي تنفجر عند تسخينها وعند ملامستها للمواد القابلة للاشتعال. وفي المحاليل تكون القدرة المؤكسدة لأملاح الكلور المحتوية على الأكسجين أكبر، كلما زادت حالة أكسدة الكلور في هذه الأملاح. ومع ذلك، فهي ليست عوامل مؤكسدة جيدة مثل الأحماض المقابلة. لأملاح الصوديوم والبوتاسيوم 11 أهمية صناعية كبيرة. يتم وصف إنتاجها وتطبيقاتها في القسم التالي. يستخدم كلورات البوتاسيوم (V) بشكل شائع الحصول على المختبرالأكسجين في وجود أكسيد 12 كمحفز:

عند تسخين هذا الملح إلى درجة حرارة أقل في غياب المحفز، يتكون 13البوتاسيوم:

يودات البوتاسيوم (V) 14 البوتاسيوم 15 هي عوامل مؤكسدة قوية وتستخدم كعوامل مؤكسدة في التحليل الكمي.

لذلك، دعونا نكرر مرة أخرى 1. تتغير خصائص هاليدات العناصر المختلفة عند التحرك من اليسار إلى اليمين خلال فترة واحدة على النحو التالي: أ) الشخصية الرابطة الكيميائيةيصبح أكثر وأكثر تساهمية وأقل أيونية. ب) تصبح المحاليل المائية للهاليدات حمضية بشكل متزايد بسبب التحلل المائي. 2. تتغير خصائص الهاليدات المختلفة لنفس العنصر عند الانتقال إلى الجزء السفلي من المجموعة السابعة على النحو التالي: أ) تصبح طبيعة الرابطة الكيميائية للهاليدات تساهمية بشكل متزايد: ب) قوة الرابطة في هاليد الهيدروجين تتناقص الجزيئات. ج) تنخفض حموضة الأحماض الهيدروهاليكية. د) تزداد سهولة أكسدة هاليدات الهيدروجين. 3. مع زيادة درجة أكسدة الهالوجين، تحدث التغييرات التالية: أ) يزداد الثبات الحراري للأحماض المحتوية على الأكسجين. ب) تزداد حموضة الأحماض المحتوية على الأكسجين. ج) تقل قدرة الأكسدة للأحماض المحتوية على الأكسجين. د) تزداد قدرة أكسدة أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين. 4. يمكن الحصول على الهاليدات عن طريق التوليف المباشر من العناصر المكونة لها. 5. للحصول على هاليدات الهيدروجين يمكن استخدام تفاعل الإزاحة من ملح الهاليد مع حمض أقل تطايرا. 6. الخصائص الشاذة لمركبات الفلور: أ) فلوريد الفضة قابل للذوبان في الماء، وفلوريد الكالسيوم غير قابل للذوبان؛ ب) يحتوي فلوريد الهيدروجين على نقاط انصهار وغليان عالية بشكل غير طبيعي؛ ج) المحلول المائي لفلوريد الهيدروجين له حموضة منخفضة؛ د) يُظهر الفلور حالة أكسدة واحدة مستقرة فقط. تظهر الهالوجينات الأخرى حالات أكسدة متعددة، وهو ما يتم تفسيره من خلال تعزيز إلكتروناتها الستة عشر إلى 17 مدارًا منخفض الطاقة يمكن الوصول إليها بسهولة.

===============================================================================

31. الأكسجين. إنتاج وخصائص الأكسجين. تآصل الأكسجين. الأوزون وخصائصه. الأوزون في الطبيعة.عنصر الأكسجين مع رقم سري 8 كتلته الذرية النسبية = 15.999، يقع في الدورة الثانية ضمن المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة 6.
في معظم مركباته، يكون للأكسجين حالة أكسدة -2. وفي بيروكسيدات الهيدروجين والمعادن (H2O2، Na2O، CaO2، وما إلى ذلك)، تكون حالة الأكسدة للأكسجين -1. يوجد مركب واحد فقط يحتوي على الأكسجين حالة الأكسدة الإيجابية لـ +2 - هذا هو فلوريد الأكسجين OF2 (الفلور هو العنصر الوحيد الذي يكون EO أكبر من EO للأكسجين، وهو 3.5). الأكسجين العادي O2 هو غاز عديم اللون والرائحة، أثقل من الهواء. قابل للذوبان قليلا في الماء. إيصال. الطرق المخبريةإنتاج O2 كثير جدًا. 1. تخفيف ملح البرثوليت (كلورات البوتاسيوم) عند تسخينه في وجود أكسيد المنغنيز (IV) كمحفز: 2KClO3(t)(MnO2)=2KCl + 3O2
2. التحلل الحراري لبرمنجنات البوتاسيوم: 2KMnO4(t)=K2MnO4 + MnO2 + O2
3. التحلل الحراري للنترات الفلزات القلويةعلى سبيل المثال: 2NaNo3(t)=2NaNO2 + O2 4. التحلل التحفيزي لبيروكسيد الهيدروجين: 2H2O2(MnO2)=2H2O + O2
5. تفاعل بيروكسيدات الفلزات القلوية مع ثاني أكسيد الكربون: 2Na2O2 + 2CO2=2NaCO3 + O2 6. التحليل الكهربائي للمحاليل المائية للقلويات أو أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين. يتلخص جوهر العمليات التي تحدث في هذه الحالة في تحلل الماء تحت تأثيره التيار الكهربائي: 2H2O(التحليل الكهربائي)=2H2 + O2

وفي الصناعة يتم الحصول على الأكسجين من الهواء. الخواص الكيميائية.
الأكسجين يشكل مركبات مع الجميع العناصر الكيميائية، باستثناء الغازات الخاملة الخفيفة (He، ne، Ar)، ومع الجميع مواد بسيطةباستثناء الفلور والكلور ومعادن الذهب والبلاتين، فإنها تتفاعل بشكل مباشر. في جميع التفاعلات، يلعب O2 دور عامل مؤكسد. عندما يتفاعل الأكسجين مع مواد بسيطة - المعادن وغير المعادن - عادة ما تتشكل الأكاسيد؛ على سبيل المثال: 4Li+O2=2LiO2 4P+5O2(60 درجة)=2P2O5 جميع التفاعلات التي تتضمن O2 تقريبًا طاردة للحرارة، مع استثناءات نادرة؛ على سبيل المثال: N2+O2=2NO-Q يمكن أن يتواجد الأكسجين على شكل تعديلين متآصلين: الأكسجين O2 والأوزون O3. يرتبط التآصل (من الكلمة اليونانية allos - أخرى و tropos - الصورة والطريقة) إما بـ أرقام مختلفةالذرات في الجزيء، أو مع البنية. عند المقارنة الخصائص الفيزيائيةالأكسجين والأوزون، فمن المستحسن أن نتذكر ما هو عليه المواد الغازيةتختلف في الكثافة (الأوزون أثقل بمقدار 1.5 مرة من الأكسجين) ونقاط الانصهار والغليان. الأوزون يذوب بشكل أفضل في الماء. الأكسجين في الظروف العادية هو غاز، عديم اللون والرائحة، والأوزون هو غاز اللون الأزرقمع رائحة نفاذة مميزة ولكن ممتعة. هناك أيضًا اختلافات في الخواص الكيميائية.
الأوزون أكثر نشاطا كيميائيا من الأكسجين. يتم تفسير نشاط الأوزون من خلال حقيقة أن تحلله ينتج جزيء أكسجين وأكسجين ذري يتفاعل بنشاط مع مواد أخرى. فمثلاً يتفاعل الأوزون بسهولة مع الفضة، بينما الأكسجين لا يتحد معه حتى عند تسخينه: ولكن في نفس الوقت يتفاعل كل من الأوزون والأكسجين مع المعادن النشطة، مثلاً مع البوتاسيوم K. ويتم إنتاج الأوزون وفق المعادلة التالية: ويحدث التفاعل مع امتصاص الطاقة عندما يمر تفريغ كهربائي عبر الأكسجين، على سبيل المثال أثناء عاصفة رعدية، عندما يومض البرق. ويحدث التفاعل العكسي في الظروف العادية، لأن الأوزون مادة غير مستقرة. في الطبيعة، يتم تدمير الأوزون بواسطة الغازات المنبعثة في الغلاف الجوي، مثل الفريون، أثناء الأنشطة البشرية. والنتيجة هي تكوين ما يسمى بثقوب الأوزون، أي حدوث تشققات في الطبقة الرقيقة المكونة من جزيئات الأوزون.
الخواص الكيميائية: الأوزون عامل مؤكسد قوي، فهو يؤكسد جميع المعادن، بما في ذلك الذهب - Au والبلاتين - Pt (ومعادن مجموعة البلاتين). يعمل الأوزون على صفيحة فضية لامعة، والتي يتم تغطيتها على الفور ببيروكسيد الفضة الأسود – Ag2O2؛ يشتعل الورق المنقوع في زيت التربنتين، وتتأكسد مركبات الكبريت المعدنية إلى أملاح حمض الكبريتيك؛ يتغير لون العديد من الأصباغ. يدمر المواد العضوية– في هذه الحالة ينقسم جزيء الأوزون إلى ذرة أكسجين واحدة، ويتحول الأوزون إلى أكسجين عادي. كما هو الحال مع معظم اللافلزات، فهو يحول الأكاسيد السفلية إلى أكاسيد أعلى، وكبريتيدات معادنها إلى كبريتاتها: يوديد البوتاسيوم يؤكسد الأوزون إلى اليود الجزيئي: ولكن مع بيروكسيد الهيدروجين H2O2، يعمل الأوزون كعامل اختزال: كيميائيًا، جزيئات الأوزون غير مستقرة - يمكن أن يتحلل الأوزون تلقائيًا إلى أكسجين جزيئي:

التواجد في الطبيعة: في الغلاف الجوي يتكون الأوزون أثناء التفريغات الكهربائية. التطبيق: كونه عامل مؤكسد قوي، يدمر الأوزون أنواعًا مختلفة من البكتيريا، لذلك يستخدم على نطاق واسع لتنقية المياه وتطهير الهواء، ويستخدم كعامل تبييض.

================================================================================

32) . بيروكسيد الهيدروجين وهيكله وخصائصه.

الأكسدة. جميع الهالوجينات في مركبات الهاليد لها حالة أكسدة تساوي 1. حالة الأكسدة هذه للفلور في المركبات هي الحالة الوحيدة الممكنة بشكل عام. لا يزال من الممكن وجود الهالوجينات الأخرى في حالات ذات حالات أكسدة موجبة. تنشأ هذه الحالات نتيجة لترويج الإلكترونات من مدارات ذرات الهالوجين إلى مداراتها الشاغرة (غير المشغولة بالإلكترونات) (الشكل 16.2). في ذرات الهالوجين، تتمتع المدارات d بطاقة منخفضة نسبيًا، وبالتالي يمكن الوصول إليها بسهولة لشغلها بواسطة الإلكترونات المعززة.

يمتلك الكلور والبروم حالات مستقرة محتملة مع حالات الأكسدة التالية: يُظهر اليود حالات الأكسدة.

أرز. 16.2. الترويج لإلكترونات الكلور في الولايات ذات درجات عاليةأكسدة.

الأحماض المحتوية على الأكسجين (أحماض الأكسواسيد) من الكلور

في الجدول 16.12 يوضح الأسماء المنهجية والتقليدية لأحماض الكلور المحتوية على الأكسجين وأملاحها. كلما زادت حالة أكسدة الكلور في هذه الأحماض، زاد ثباتها الحراري وقوة الحمض:

الأحماض القوية، واحدة من أقوى الأحماض المعروفة. والحمضان المتبقيان ينفصلان جزئيًا فقط في الماء و

الجدول 16.12. أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين وأنيوناتها

توجد في محلول مائي بشكل رئيسي في شكل جزيئي. من بين الأحماض التي تحتوي على الأكسجين، لا يمكن عزل الكلور إلا في شكل حر. الأحماض الأخرى موجودة فقط في المحلول.

تتناقص قدرة الأكسدة لأحماض الكلور المحتوية على الأكسجين مع زيادة حالة الأكسدة:

عوامل مؤكسدة جيدة بشكل خاص. على سبيل المثال، محلول حمضي:

1) أكسدة أيونات الحديد (II) إلى أيونات الحديد (III):

2) يتحلل في ضوء الشمس لتكوين الأكسجين :

3) عند تسخينه إلى حوالي 75 درجة مئوية، فإنه يتحلل إلى أيونات الكلوريد وأيونات الكلورات:

أملاح أحماض الكلور المحتوية على الأكسجين

وعادة ما تكون هذه الأملاح أكثر استقرارًا من الأحماض نفسها. والاستثناء هو أملاح الكلورات الصلبة (III)، التي تنفجر عند تسخينها وعند ملامستها للمواد القابلة للاشتعال. وفي المحاليل تكون القدرة المؤكسدة لأملاح الكلور المحتوية على الأكسجين أكبر، كلما زادت حالة أكسدة الكلور في هذه الأملاح. ومع ذلك، فهي ليست عوامل مؤكسدة جيدة مثل الأحماض المقابلة.

لأملاح الصوديوم والبوتاسيوم أهمية صناعية كبيرة. يتم وصف إنتاجها وتطبيقاتها في القسم التالي. يستخدم كلورات البوتاسيوم (V) عادة لإنتاج الأكسجين في المختبر، في وجود أكسيد كمحفز:

عندما يتم تسخين هذا الملح إلى درجة حرارة أقل في غياب عامل محفز، يتكون البوتاسيوم:

يودات البوتاسيوم (V) هو عامل مؤكسد قوي ويستخدم كعامل مؤكسد في التحليل الكمي.

لذلك دعونا نقول ذلك مرة أخرى

1. تتغير خصائص هاليدات العناصر المختلفة عند تحركها من اليسار إلى اليمين خلال فترة واحدة كما يلي:

أ) تصبح طبيعة الرابطة الكيميائية تساهمية بشكل متزايد وأقل أيونية؛

ب) تصبح المحاليل المائية للهاليدات حمضية بشكل متزايد بسبب التحلل المائي.

2. تتغير خصائص الهاليدات المختلفة لنفس العنصر عند الانتقال إلى الجزء السفلي من المجموعة السابعة كما يلي:

أ) أصبحت طبيعة الرابطة الكيميائية للهاليدات تساهمية بشكل متزايد:

ب) تقل قوة الرابطة في جزيئات هاليد الهيدروجين.

ج) تنخفض حموضة الأحماض الهيدروهاليكية.

د) تزداد سهولة أكسدة هاليدات الهيدروجين.

3. مع زيادة حالة أكسدة الهالوجين تحدث التغيرات التالية:

أ) يزيد الاستقرار الحراري للأحماض المحتوية على الأكسجين؛

ب) تزداد حموضة الأحماض المحتوية على الأكسجين.

ج) تقل قدرة الأكسدة للأحماض المحتوية على الأكسجين.

د) تزداد قدرة أكسدة أملاح الأحماض المحتوية على الأكسجين.

4. يمكن الحصول على الهاليدات عن طريق التوليف المباشر من العناصر المكونة لها.

5. للحصول على هاليدات الهيدروجين يمكن استخدام تفاعل الإزاحة من ملح الهاليد مع حمض أقل تطايرا.

6. الخصائص الشاذة لمركبات الفلور:

أ) فلوريد الفضة قابل للذوبان في الماء، ولكن فلوريد الكالسيوم غير قابل للذوبان؛

ب) يحتوي فلوريد الهيدروجين على نقاط انصهار وغليان عالية بشكل غير طبيعي؛

ج) المحلول المائي لفلوريد الهيدروجين له حموضة منخفضة؛

د) يُظهر الفلور حالة أكسدة واحدة مستقرة فقط. تظهر الهالوجينات الأخرى حالات أكسدة متعددة، وهو ما يفسر بتعزيز إلكتروناتها إلى مدارات منخفضة الطاقة يمكن الوصول إليها بسهولة.