هالوژن ها- عناصر گروه VII - فلوئور، کلر، برم، ید، استاتین (آستاتین به دلیل رادیواکتیویته آن کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است). هالوژن ها غیر فلزات متمایز هستند. فقط ید در موارد نادری خواصی مشابه فلزات از خود نشان می دهد.
در حالت تحریک نشده، اتم های هالوژن دارای یک پیکربندی الکترونیکی مشترک هستند: ns2np5. این بدان معناست که هالوژن ها 7 الکترون ظرفیت دارند، به جز فلوئور.
خواص فیزیکی هالوژن ها: F2 - گاز بی رنگ، به سختی مایع می شود. Cl2 یک گاز زرد مایل به سبز است که به راحتی مایع می شود و بوی خفه کننده ای دارد. Br2 - مایع قرمز قهوه ای؛ I2 یک ماده کریستالی بنفش است.
محلول های آبی هالیدهای هیدروژن تشکیل اسید می دهند. HF - هیدروژن فلوراید (فلوراید)؛ HCl - هیدروکلریک (نمک)؛ НBr - برمید هیدروژن؛ HI - یدید هیدروژن. قدرت اسیدها از بالا به پایین کاهش می یابد. اسید هیدروفلوئوریک ضعیف ترین در سری اسیدهای هالوژنه و اسید هیدرویدیک قوی ترین است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که انرژی اتصال جیوه از بالا کاهش می یابد. قدرت مولکول NG در همان جهت کاهش می یابد که با افزایش فاصله بین هسته ای همراه است. حلالیت نمک های کمی محلول در آب نیز کاهش می یابد:
از چپ به راست، حلالیت هالیدها کاهش می یابد. AgF در آب بسیار محلول است. همه هالوژن ها در حالت آزاد عامل اکسید کننده هستند. قدرت آنها به عنوان عوامل اکسید کننده از فلوئور به ید کاهش می یابد. در حالت های کریستالی، مایع و گاز، همه هالوژن ها به صورت مولکول های منفرد وجود دارند. شعاع اتمی در یک جهت افزایش می یابد که منجر به افزایش نقطه ذوب و جوش می شود. فلوئور بهتر از ید به اتم ها تجزیه می شود. پتانسیل الکترود هنگام حرکت به سمت پایین زیر گروه هالوژن کاهش می یابد. فلوئور دارای بالاترین پتانسیل الکترود است. فلوئور قوی ترین عامل اکسید کننده است. هر هالوژن آزاد بالاتری، هالوژن پایین را که در حالت یک یون با بار منفرد منفی در محلول است، جابجا می کند.
20. کلر. کلرید هیدروژن و اسید هیدروکلریک
کلر (Cl) -در دوره سوم، در گروه VII از زیر گروه اصلی سیستم تناوبی، شماره سریال 17 قرار دارد، جرم اتمی 35.453; به هالوژن ها اشاره دارد.
مشخصات فیزیکی:گاز زرد مایل به سبز با بوی تند. چگالی 3.214 گرم در لیتر; نقطه ذوب -101 درجه سانتیگراد؛ نقطه جوش -33.97 درجه سانتیگراد، در دمای معمولی به راحتی تحت فشار 0.6 مگاپاسکال به مایع تبدیل می شود. با حل شدن در آب، آب کلر مایل به زرد را تشکیل می دهد. این ماده در حلال های آلی به ویژه هگزان (C6H14) و تتراکلرید کربن بسیار محلول است.
خواص شیمیایی کلر:پیکربندی الکترونیکی: 1s22s22p63s22p5. 7 الکترون در سطح بیرونی وجود دارد. برای تکمیل تراز به 1 الکترون نیاز دارید که کلر آن را می پذیرد و حالت اکسیداسیون 1- را نشان می دهد. همچنین حالت های اکسیداسیون مثبت کلر تا + 7 وجود دارد. اکسیدهای کلر زیر شناخته شده اند: Cl2O، ClO2، Cl2O6 و Cl2O7. همه آنها ناپایدار هستند. کلر یک عامل اکسید کننده قوی است. مستقیماً با فلزات و غیر فلزات واکنش نشان می دهد:
با هیدروژن واکنش می دهد. در شرایط عادی، واکنش به آرامی، با گرمایش یا روشنایی قوی - با یک انفجار، طبق مکانیسم زنجیره ای ادامه می یابد:
کلر با محلول های قلیایی تعامل می کند و نمک ها - هیپوکلریت ها و کلریدها را تشکیل می دهد:
هنگامی که کلر به یک محلول قلیایی منتقل می شود، مخلوطی از محلول های کلرید و هیپوکلریت تشکیل می شود:
کلر یک عامل کاهنده است: Cl2 + 3F2 = 2ClF3.
تعامل با آب:
کلر به طور مستقیم با کربن، نیتروژن و اکسیژن واکنش نمی دهد.
اعلام وصول: 2NaCl + F2 = 2NaF + Cl2.
الکترولیز: 2NaCl + 2H2O = Cl2 + H2 + 2 NaOH.
یافتن در طبیعت:موجود در مواد معدنی زیر: هالیت (سنگ نمک)، سیلویت، بیشوفیت. آب دریا حاوی کلریدهای سدیم، پتاسیم، منیزیم و سایر عناصر است.
هیدروژن کلرید HCl. مشخصات فیزیکی:گاز بی رنگ، سنگین تر از هوا، بسیار محلول در آب برای تشکیل اسید هیدروکلریک.
اعلام وصول:در آزمایشگاه:
در صنعت: هیدروژن در جریانی از کلر سوزانده می شود. سپس، کلرید هیدروژن در آب حل می شود تا اسید کلریدریک تشکیل شود (به بالا مراجعه کنید).
خواص شیمیایی: اسید کلریدریک قوی، تک باز است، با فلزات در سری ولتاژ تا هیدروژن برهمکنش دارد: Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2.
به عنوان یک عامل کاهنده با اکسیدها و هیدروکسیدهای بسیاری از فلزات واکنش می دهد.
تعریف
هالوژن ها- عناصر گروه VII A - فلوئور (F)، کلر (Cl)، برم (Br) و ید (I).
پیکربندی الکترونیکی سطح انرژی بیرونی هالوژن ها ns 2 np 5. از آنجایی که هالوژن ها قبل از تکمیل سطح انرژی تنها یک الکترون ندارند، در ORR اغلب خواص عوامل اکسید کننده را نشان می دهند. حالت های اکسیداسیون هالوژن ها: از "-1" تا "+7". تنها عنصر گروه هالوژن، فلوئور، تنها یک حالت اکسیداسیون "-1" را نشان می دهد و الکترونگاتیوترین عنصر است. مولکول های هالوژن دو اتمی هستند: F 2، Cl 2، Br 2، I 2.
خواص شیمیایی هالوژن ها
با افزایش بار هسته یک اتم یک عنصر شیمیایی، به عنوان مثال. هنگام انتقال از فلوئور به ید، توانایی اکسیداسیون هالوژن ها کاهش می یابد، که با توانایی جابجایی هالوژن های پایین تر توسط هالوژن های بالاتر از اسیدهای هیدروهالیک و نمک های آنها تأیید می شود:
Br 2 + 2HI = I 2 + 2HBr;
Cl 2 + 2KBr = Br 2 + 2KCl.
فلوئور بیشترین فعالیت شیمیایی را دارد. اکثریت عناصر شیمیاییحتی در دمای اتاق با فلوئور برهمکنش می کند و آزاد می کند تعداد زیادی ازگرما. حتی آب در فلوئور می سوزد:
2H 2 O + 2F 2 = 4HF + O 2.
کلر آزاد کمتر از فلوئور واکنش پذیر است. مستقیماً با اکسیژن، نیتروژن و گازهای نجیب واکنش نمی دهد. با تمام مواد دیگر مانند فلوئور تعامل دارد:
2Fe + Cl 2 = 2FeCl 3;
2P + 5Cl 2 = 2PCl 5.
هنگامی که کلر با آب در سرما تعامل می کند، یک واکنش برگشت پذیر رخ می دهد:
Cl 2 + H 2 O↔HCl +HClO.
مخلوط محصولات واکنش آب کلر نامیده می شود.
هنگامی که کلر با قلیاها در سرما تعامل می کند، مخلوطی از کلریدها و هیپوکلریت ها تشکیل می شود:
Cl 2 + Ca(OH) 2 = Ca(Cl)OCl + H 2 O.
هنگامی که کلر در محلول قلیایی داغ حل می شود، واکنش زیر رخ می دهد:
3Cl 2 + 6KOH = 5KCl + KClO 3 + 3H 2 O.
برم، مانند کلر، در آب حل می شود و در واکنش تا حدی با آن، به اصطلاح "آب برم" را تشکیل می دهد، در حالی که ید عملاً در آب نامحلول است.
ید به طور قابل توجهی از نظر فعالیت شیمیایی با سایر هالوژن ها متفاوت است. با اکثر غیر فلزات واکنش نشان نمی دهد و تنها زمانی که حرارت داده می شود به آرامی با فلزات واکنش نشان می دهد. برهمکنش ید با هیدروژن فقط با حرارت دادن قوی اتفاق می افتد؛ واکنش گرماگیر و بسیار برگشت پذیر است:
H 2 + I 2 = 2HI - 53 کیلوژول.
خواص فیزیکی هالوژن ها
در شماره فلوئور گازی زرد روشن با بوی تند است. سمی کلر یک گاز سبز روشن است، درست مانند فلوئور، بوی تند دارد. بسیار سمی در فشار بالا و دمای اتاق به راحتی به حالت مایع تبدیل می شود. برم یک مایع سنگین به رنگ قرمز قهوه ای با بوی تند نامطبوع است. برم مایع و همچنین بخارات آن بسیار سمی هستند. برم در آب ضعیف و در حلال های غیر قطبی به خوبی حل می شود. ید جامد خاکستری تیره با درخشندگی فلزی است. بخار ید دارد رنگ بنفش. ید به راحتی تعالی می یابد، یعنی. وارد می شود حالت گازیاز یک جامد، در حالی که حالت مایع را دور می زند.
تولید هالوژن
هالوژن ها را می توان با الکترولیز محلول ها یا مذاب هالیدها به دست آورد:
MgCl 2 = Mg + Cl 2 (ذوب).
اغلب هالوژن ها از واکنش اکسیداسیون اسیدهای هیدروهالیک به دست می آیند:
MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O.
K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl \u003d 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O.
2KMnO 4 + 16HCl = 2MnCl 2 + 5Cl 2 + 8H 2 O + 2KCl.
کاربرد هالوژن ها
از هالوژن ها به عنوان مواد اولیه برای تولید محصولات مختلف استفاده می شود. بنابراین، از فلوئور و کلر برای سنتز مواد پلیمری مختلف استفاده می شود؛ همچنین کلر یک ماده خام در تولید اسید هیدروکلریک است. برم و ید یافت شد کاربرد گستردهدر پزشکی، برم در صنعت رنگ و لاک نیز استفاده می شود.
نمونه هایی از حل مسئله
مثال 1
| ورزش | اگر ید با وزن 508 گرم تشکیل شد، حجم کلر (شماره) را که با یدید پتاسیم واکنش داد محاسبه کنید. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| راه حل | اجازه دهید معادله واکنش بین کلر و یدید پتاسیم را بنویسیم: Cl 2 + 2KI = I 2 + 2KCl جرم مولی ید با استفاده از جدول عناصر شیمیایی توسط D.I. مندلیف، برابر با - 254 گرم در مول. بیایید مقدار ید تشکیل شده را پیدا کنیم: v(I 2) = m(I 2)/M(I 2) در، در سال 1940 افتتاح شد
توزیع اوربیتال های الکترونی در لایه الکترونی بیرونی همه هالوژن ها از یک نوع است
آنها در ساختار اتم ها و مولکول ها اشتراکات زیادی دارند. دارند ساخت و ساز را تمام می کنند آرپوسته های لایه بیرونی، بنابراین همه آنها به تعداد عناصر p تعلق دارند. لایه الکترونی بیرونی اتم های هالوژن فاقد یک الکترون برای تکمیل است، بنابراین الکترونگاتیوی این عناصر تلفظ می شود و در واکنش های ردوکس عمدتاً به عنوان عوامل اکسید کننده رفتار می کنند. ■ 1. بسته به افزایش بار هسته اتم شعاع اتم چگونه تغییر می کند؟
خواص فیزیکی هالوژن هاتمام خواص هالوژن ها، چه فیزیکی و چه شیمیایی، به ساختار اتم های عنصر بستگی دارد. این خواص هالوژن های مختلف تا حد زیادی مشابه هستند، اما در عین حال، هر هالوژن دارای تعدادی ویژگی است. ■ 7. شدت رنگ هالوژن ها با افزایش بارهای هسته ای چگونه تغییر می کند؟
10. جدول خواص فیزیکی هالوژن ها را مطابق مدل زیر جمع آوری و پر کنید.
اثر فیزیولوژیکی هالوژن هاهمه از نظر اثرات فیزیولوژیکی سمی هستند. فلوراید به ویژه سمی است: هنگامی که به مقدار کم استنشاق شود باعث ادم ریوی می شود و در مقادیر زیاد باعث تخریب بافت ریه و مرگ می شود. یدکم سمی ترین هالوژن ها استنشاق بخار ید هنگامی که گرم می شود می تواند باعث مسمومیت شود، اما به ندرت می توان با ید بخار کار کرد، به عنوان مثال، هنگامی که آن را با تصعید خالص می کنیم. ید کریستالی را نباید با دست مصرف کرد، زیرا اگر با پوست تماس پیدا کند باعث ایجاد لکه های زرد مشخص می شود. تمام کار با هالوژن ها باید در هود بخار انجام شود. اقدامات احتیاطی ایمنی برای کار با هالوژن و کمک های اولیه برای مسمومیت را در دفترچه یادداشت خود یادداشت کنید. خواص شیمیایی هالوژن ها
همانطور که در بالا ذکر شد، بر اساس ماهیت خواص شیمیایی آنها، همه هالوژن ها نافلزهای معمولی با الکترونگاتیوی قابل توجه هستند. الکترونگاتیوترین عنصر با بیشترین فعالیت غیرفلزی فلوئور و کمترین فعال ید است. برنج. 21.احتراق هیدروژن در کلر. 1- کلر 2- برهمکنش هالوژن ها با مواد ساده شما می توانید کاهش فعالیت شیمیایی از فلوئور به کلر را با استفاده از نمونه هایی از واکنش های مختلف ردیابی کنید. تعامل هالوژن های مختلف با هیدروژن بسیار جالب است. شرایط واکنش آنها متفاوت است. فلوراید بادوام ترین ترکیب در میان هالیدهای هیدروژن است. با هیدروژن، برم هیدروژن برومید را تشکیل می دهد.
هالوژن ها همچنین در هنگام برهم کنش با فلزات که معمولاً بسیار فعال هستند، خاصیت اکسید کنندگی از خود نشان می دهند. برنج. 22. مثلا. Cu + Cl2 = CuCl2 در اینجا در واکنش با کلر حالت اکسیداسیونی برابر با 3 + Fe + 3 و مساوی +2 - Cu +2 نشان می دهد. در تمام موارد فوق، کلر رفتاری مشابه دارد. شیمی عناصر نافلزات زیر گروه VIIA عناصر زیر گروه VIIA نافلزات معمولی با بالا هستند الکترونگاتیوی، آنها یک نام گروهی دارند - "هالوژن". موضوعات اصلی مطرح شده در سخنرانی مشخصات عمومی غیر فلزات زیر گروه VIIA. ساختار الکترونیکی، مهمترین خصوصیات اتم ها. مشخص ترین ste- جریمه های اکسیداسیون ویژگی های شیمی هالوژن ها. مواد ساده ترکیبات طبیعی ترکیبات هالوژن اسیدهای هیدروهالیک و نمکهای آنها نمک و اسید هیدروفلوئوریک اسلات، رسید و برنامه. مجتمع های هالید دودویی ترکیبات اکسیژنهالوژن ها بی ثباتی تقریبا خواص ردوکس مواد ساده و هم واحدها واکنش های عدم تناسب نمودارهای لاتیمر
شیمی عناصر زیر گروه VIIA ویژگی های عمومی
گروه VIIA توسط عناصر p تشکیل می شود: فلوئور F، کلر Cl، برم Br، ید I و استاتین At. فرمول کلی الکترون های ظرفیت ns 2 np 5 است. تمام عناصر گروه VIIA غیر فلزات معمولی هستند.
برای تشکیل یک پوسته هشت الکترونی پایدار جعبه ها، به همین دلیل استتمایل شدیدی به سمت وجود دارد افزودن یک الکترون همه عناصر به راحتی تک شارژ ساده را تشکیل می دهند ny آنیون G – . به شکل آنیون های ساده، عناصر گروه VIIA در آب طبیعی و در کریستال های نمک های طبیعی، به عنوان مثال، هالیت NaCl، سیلویت KCl، فلوریت یافت می شوند. CaF2. نام گروه عمومی عناصر VIIA- گروه "هالوژن ها"، یعنی "نمک ها" به این دلیل است که بیشتر ترکیبات آنها با فلزات از قبل تشکیل شده است. را تشکیل می دهد نمک های معمولی(CaF2، NaCl، MgBr2، KI)، co- که از طریق تعامل مستقیم به دست می آید برهمکنش فلز با هالوژن هالوژن‌های آزاد از نمکهای طبیعی به‌دست می‌آیند، بنابراین نام «هالوژن‌ها» به‌عنوان «زاییده نمک‌ها» نیز ترجمه می‌شود.
حداقل حالت اکسیداسیون (-1) پایدارترین حالت است برای همه هالوژن ها برخی از ویژگی های اتم های عناصر گروه VIIA در اینجا آورده شده است مهمترین ویژگیهای اتمهای عناصر گروه VIIA
هالوژن ها میل الکترونی بالایی دارند (حداکثر در Cl) و انرژی یونیزاسیون بسیار بالا (حداکثر در F) و حداکثر الکترونگاتیوی ممکن در هر دوره فلوئور بیشترین مقدار را دارد الکترونگاتیو تمام عناصر شیمیایی وجود یک الکترون جفت نشده در اتم های هالوژن تعیین می کند نشان دهنده اتحاد اتم ها در مواد ساده به مولکول های دو اتمی Г2 است. برای مواد ساده، هالوژن ها، مشخصه ترین عوامل اکسید کننده هستند خواص، که در F2 قوی ترین هستند و در هنگام انتقال به I2 ضعیف می شوند. هالوژن ها با بیشترین واکنش پذیری در بین تمام عناصر غیرفلزی مشخص می شوند. فلوئور، حتی در میان هالوژن ها، برجسته است فعالیت فوق العاده بالایی دارد. عنصر دوره دوم، فلوئور، به شدت با دیگری متفاوت است سایر عناصر زیر گروه. این یک الگوی کلی برای همه غیر فلزات است.
فلوئور به عنوان الکترونگاتیوترین عنصر جنسیت را نشان نمی دهد حالت های اکسیداسیون ساکن. در هر ارتباطی، از جمله با کی- اکسیژن، فلوئور در حالت اکسیداسیون است (-1). همه هالوژن های دیگر درجات اکسیداسیون مثبت را نشان می دهند لنیا حداکثر تا +7. مشخصه ترین حالت های اکسیداسیون هالوژن ها: F: -1، 0; Cl، Br، I: -1، 0، +1، +3، +5، +7. کلر دارای اکسیدهای شناخته شده ای است که در آنها در حالت اکسیداسیون یافت می شود: +4 و +6. مهمترین ترکیبات هالوژن، در حالت های مثبت، جریمه های اکسیداسیون اسیدهای حاوی اکسیژن و نمک های آنها هستند. تمام ترکیبات هالوژن در حالت اکسیداسیون مثبت هستند عوامل اکسید کننده قوی هستند. درجه اکسیداسیون وحشتناکعدم تناسب توسط یک محیط قلیایی ترویج می شود. کاربرد عملی مواد ساده و ترکیبات اکسیژن کاهش هالوژن ها عمدتاً به دلیل اثر اکسید کننده آنها است. وسیع ترین استفاده عملیپیدا کردن مواد ساده Cl2 و F2. بیشترین مقدارکلر و فلوئور در صنعت مصرف می شود سنتز آلی: در تولید پلاستیک، مبرد، حلال، آفت کش ها، داروها مقادیر قابل توجهی کلر و ید برای به دست آوردن فلزات و برای تصفیه آنها استفاده می شود. کلر نیز استفاده می شود برای سفید کردن سلولز، برای ضد عفونی کردن آب آشامیدنیو در تولید آب سفید کننده و اسید هیدروکلریک از نمک های اکسواسیدها در تولید مواد منفجره استفاده می شود.
اسیدها - اسیدهای کلریدریک و مذاب - به طور گسترده در عمل استفاده می شوند. فلوئور و کلر در بین بیست عنصر رایج هستند در آنجا، مقدار قابل توجهی برم و ید در طبیعت کمتر است. همه هالوژن ها در طبیعت در حالت اکسیداسیون خود وجود دارند(-1). فقط ید به شکل نمک KIO3 وجود دارد، که به عنوان ناخالصی در نمک شیلی (KNO3) گنجانده شده است. استاتین یک عنصر رادیواکتیو مصنوعی است که در طبیعت وجود ندارد. بی ثباتی At در نامی که از یونانی آمده است منعکس شده است. "astatos" - "ناپایدار". استاتین یک ساطع کننده مناسب برای رادیوتراپی تومورهای سرطانی است. مواد ساده مواد ساده هالوژن ها توسط مولکول های دو اتمی G2 تشکیل می شوند. در مواد ساده، در طول انتقال از F2 به I2 با افزایش تعداد الکترون ها لایه های تخت و افزایش قطبش پذیری اتم ها، افزایش می یابد برهمکنش بین مولکولی، منجر به تغییر در ترکیب ایستادن در شرایط استاندارد فلوئور (در شرایط عادی) گازی زرد رنگ است که در دمای 181- درجه سانتیگراد به آن تبدیل می شود حالت مایع. کلر یک گاز زرد مایل به سبز است که در دمای -34 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می شود. نام Cl با آن مرتبط است، از یونانی "chloros" - "زرد-" آمده است. سبز". افزایش شدید نقطه جوش Cl2 نسبت به F2، نشان دهنده افزایش تعامل بین مولکولی است. برم یک مایع قرمز تیره و بسیار فرار است که در دمای 58.8 درجه سانتیگراد می جوشد. نام عنصر با بوی ناخوشایند تند گاز همراه است و از آن گرفته شده است "bromos" - "بوی بد". ید - کریستال های بنفش تیره، با "فلزی" کم رنگ توده هایی که وقتی گرم می شوند به راحتی تصعید می شوند و بخارهای بنفش تشکیل می دهند.
نقطه جوش ید 183 درجه سانتیگراد است. نام آن از رنگ بخار ید گرفته شده است - "iodos" - "بنفش". همه مواد ساده بوی تند دارند و سمی هستند. استنشاق بخارات آنها باعث تحریک غشاهای مخاطی و اندام های تنفسی و در غلظت های زیاد - خفگی می شود. در طول جنگ جهانی اول، کلر به عنوان یک عامل سمی مورد استفاده قرار گرفت. گاز فلوئور و برم مایع باعث سوختگی پوست می شوند. کار با ha- logens، اقدامات احتیاطی باید انجام شود. از آنجایی که مواد ساده هالوژن ها توسط مولکول های غیر قطبی تشکیل می شوند سرد می شوند، آنها به خوبی در حلال های آلی غیر قطبی حل می شوند: الکل، بنزن، تتراکلرید کربن و غیره. کلر، برم و ید به قدری در آب محلول هستند و محلول های آبی آنها کلر، برم و آب ید نامیده می شود. Br2 بهتر از سایرین حل می شود، غلظت برم در sat. محلول به 0.2 مول در لیتر و کلر - 0.1 مول در لیتر می رسد. فلوراید آب را تجزیه می کند: 2F2 + 2H2 O = O2 + 4HF هالوژن ها فعالیت اکسیداتیو و انتقال بالایی از خود نشان می دهند به آنیون های هالید تبدیل می شود. Г2 + 2e– 2Г– فلوئور دارای فعالیت اکسیداتیو بالایی است. فلوئور فلزات نجیب (Au, Pt) را اکسید می کند. Pt + 3F2 = PtF6 حتی با برخی از گازهای بی اثر (کریپتون، برای مثال زنون و رادون Xe + 2F2 = XeF4 بسیاری از ترکیبات بسیار پایدار در اتمسفر F2 می سوزند، به عنوان مثال. آب، کوارتز (SiO2). SiO2 + 2F2 = SiF4 + O2
در واکنش با فلوئور، حتی عوامل اکسید کننده قوی مانند نیتروژن و گوگرد اسید نیک، به عنوان عوامل کاهنده عمل می کند، در حالی که فلوئور ورودی را اکسید می کند حاوی O(-2) در ترکیب خود. 2HNO3 + 4F2 = 2NF3 + 2HF + 3O2 H2 SO4 + 4F2 = SF6 + 2HF + 2O2 واکنش پذیری بالای F2 باعث ایجاد مشکلاتی در انتخاب con- مواد ساختاری برای کار با آن. معمولاً برای این اهداف استفاده می کنیم نیکل و مس وجود دارند که وقتی اکسید می شوند، لایه های محافظ متراکمی از فلوراید را روی سطح خود تشکیل می دهند. نام F به دلیل عمل تهاجمی آن است. من می خورم، از یونانی می آید. "فلوروس" - "مخرب". در سری های F2، Cl2، Br2، I2، توانایی اکسیداسیون به دلیل افزایش ضعیف می شود. افزایش اندازه اتم ها و کاهش الکترونگاتیوی. که در محلول آبیخواص اکسیداتیو و کاهنده ور- مواد معمولاً با استفاده از پتانسیل الکترود مشخص می شوند. جدول پتانسیل های استاندارد الکترود (Eo، V) را برای نیمه واکنش های کاهشی نشان می دهد تشکیل هالوژن ها برای مقایسه، مقدار Eo برای ki- کربن رایج ترین عامل اکسید کننده است. پتانسیل الکترود استاندارد برای مواد هالوژن ساده
کاهش فعالیت اکسیداتیو همانطور که از جدول مشخص است، F2 یک عامل اکسید کننده بسیار قوی تر است، از O2، بنابراین F2 در محلول های آبی وجود ندارد ، آب را اکسید می کند، در حال بازیابی به F–. با قضاوت بر اساس ارزش Eo، توانایی اکسیداسیون Cl2
همچنین بالاتر از O2 است. در واقع، در طول ذخیره طولانی مدت آب کلر، با آزاد شدن اکسیژن و تشکیل HCl تجزیه می شود. اما واکنش کند است (مولکول Cl2 به طور محسوسی قوی تر از مولکول F2 و انرژی فعال سازی برای واکنش با کلر بالاتر است) تقسیم بندی: Cl2 + H2 O HCl + HOCl در آب به پایان نمی رسد (K = 3.9. 10-4)، بنابراین Cl2 در محلول های آبی وجود دارد. Br2 و I2 با پایداری حتی بیشتر در آب مشخص می شوند. عدم تناسب یک اکسیداتیو بسیار مشخص است واکنش کاهش برای هالوژن ها عدم تناسب تقویت در محیط قلیایی می ریزد. عدم تناسب Cl2 در قلیایی منجر به تشکیل آنیون می شود Cl– و ClO–. ثابت عدم تناسب 7.5 است. 1015. Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O وقتی ید در قلیایی نامتناسب باشد، I- و IO3- تشکیل می شود. آنا- به طور منطقی، Br2 ید را نامتناسب می کند. تغییر محصول نامتناسب است ملت به این دلیل است که آنیون های GO– و GO2– در Br و I ناپایدار هستند. از واکنش عدم تناسب کلر در صنعت استفاده می شود توانایی به دست آوردن یک اکسید کننده هیپوکلریت قوی و سریع الاثر، آهک سفید کننده، نمک برتوله. 3Cl2 + 6 KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2 O
برهمکنش هالوژن ها با فلزات هالوژن ها با بسیاری از فلزات به شدت واکنش می دهند، به عنوان مثال: Mg + Cl2 = MgCl2 Ti + 2I2 TiI4 هالیدهای Na + که در آن فلز حالت اکسیداسیون پایینی دارد (+1، +2) - اینها ترکیبات نمک مانند با پیوندهای عمدتاً یونی هستند. چگونه ببینید، هالیدهای یونی جامداتی با نقطه ذوب بالا هستند هالیدهای فلزی که در آن فلز وجود دارد درجه بالااکسیداسیون یونها ترکیباتی با پیوندهای کووالانسی غالب هستند. بسیاری از آنها گاز، مایع یا در شرایط عادی قابل ذوب هستند مواد جامد. به عنوان مثال، WF6 یک گاز است، MoF6 یک مایع است، TiCl4 مایع است. برهمکنش هالوژن ها با غیر فلزات هالوژن ها به طور مستقیم با بسیاری از نافلزات برهم کنش دارند: هیدروژن، فسفر، گوگرد و غیره به عنوان مثال: H2 + Cl2 = 2HCl 2P + 3Br2 = 2PBr3 S + 3F2 = SF6 پیوند در هالیدهای غیر فلزی عمدتاً کووالانسی است. به طور معمول این ترکیبات دارای نقطه ذوب و جوش پایینی هستند. هنگام عبور از فلوئور به ید، ماهیت کووالانسی هالیدها افزایش می یابد. هالیدهای کووالانسی نافلزات معمولی هستند ترکیبات اسیدی; هنگام تعامل با آب، آنها هیدرولیز می شوند و اسید تشکیل می دهند. مثلا: PBr3 + 3H2 O = 3HBr + H3 PO3 PI3 + 3H2 O = 3HI + H3 PO3 PCl5 + 4H2 O = 5HCl + H3 PO4
دو واکنش اول برای تولید برم و یدید هیدروژن استفاده می شود. اسید نوئیک اینترهالیدها هالوژن ها با ترکیب با یکدیگر، ترکیبی را تشکیل می دهند. منجر می شود. در این ترکیبات، هالوژن سبک تر و الکترونگاتیو تر در حالت اکسیداسیون (-1) و سنگین تر در حالت مثبت است. جریمه های اکسیداسیون با توجه به برهمکنش مستقیم هالوژن ها هنگام گرم شدن، موارد زیر به دست می آید: ClF، BrF، BrCl، ICl. اینترهالیدهای پیچیده تری نیز وجود دارد: ClF3، BrF3، BrF5، IF5، IF7، ICl3. همه اینترهالیدها در شرایط عادی مواد مایع با دمای پایینغلیان. اینترهالیدها فعالیت اکسیداتیو بالایی دارند فعالیت. به عنوان مثال، مواد شیمیایی پایدار مانند SiO2، Al2 O3، MgO و غیره در بخارات ClF3 می سوزند. 2Al2 O3 + 4ClF3 = 4 AlF3 + 3O2 + 2Cl2 فلوراید ClF 3 یک معرف تهاجمی فلوئور کننده است که به سرعت عمل می کند حیاط F2. در استفاده می شود سنتزهای آلیو برای به دست آوردن فیلم های محافظ روی سطح تجهیزات نیکل برای کار با فلوئور. در آب، اینترهالیدها هیدرولیز می شوند و اسید تشکیل می دهند. مثلا، ClF5 + 3H2 O = HClO3 + 5HF هالوژن ها در طبیعت به دست آوردن مواد ساده در صنعت، هالوژن ها از ترکیبات طبیعی خود به دست می آیند. همه فرآیندهای به دست آوردن هالوژن آزاد بر اساس اکسیداسیون هالوژن است یون های نید 2Г – Г2 + 2e– مقدار قابل توجهی هالوژن در آن یافت می شود آب های طبیعیبه شکل آنیون ها: Cl–، F–، Br–، I–. که در آب دریاممکن است حاوی 2.5٪ NaCl باشد. برم و ید از آب به دست می آید چاه های نفتو آب دریا
ساختار و خواص اتم ها. عناصر زیر گروه اصلی گروه VII جدول تناوبی D.I. مندلیف، که تحت نام کلی هالوژن - فلوئور F، کلر Cl، برم Br، ید I، استاتین At (به ندرت در طبیعت یافت می شود) متحد شده اند - غیر فلزات معمولی هستند. این قابل درک است، زیرا اتم های آنها در قسمت بیرونی قرار دارند سطح انرژیهفت الکترون و برای تکمیل آن فقط به یک الکترون نیاز دارند. اتم های هالوژن هنگام برهم کنش با فلزات، الکترون را از اتم های فلز می پذیرند. در این مورد، وجود دارد پیوند یونیو نمک ها تشکیل می شوند. از اینجا می آید نام متداولزیر گروه "هالوژن"، یعنی "تولید نمک". هالوژن ها عوامل اکسید کننده بسیار قوی هستند. فلوراید در واکنش های شیمیاییفقط خواص اکسید کننده را نشان می دهد و تنها با حالت اکسیداسیون -1 در ترکیبات مشخص می شود. هالوژن های باقی مانده نیز در هنگام تعامل با عناصر الکترونگاتیو بیشتر - فلوئور، اکسیژن، نیتروژن، خواص کاهشی نشان می دهند. حالت های اکسیداسیون آنها می تواند مقادیر +1، +3، +5، +7 را بگیرد. خواص کاهشی هالوژن ها از کلر به ید افزایش می یابد که با افزایش شعاع اتم های آنها همراه است: اتم های کلر تقریباً یک و نیم برابر کوچکتر از ید هستند. هالوژن ها مواد ساده ای هستند. همه هالوژن ها در حالت آزاد به شکل مولکول های دو اتمی با یک ناقطبی کووالانسی وجود دارند. پیوند شیمیاییبین اتم ها در حالت جامد، F 2، Cl 2، Br 2، I 2 مولکولی دارند شبکه های کریستالی، که توسط آنها تأیید می شود مشخصات فیزیکی(جدول 7). جدول 7
همانطور که مشاهده می شود با افزایش وزن مولکولیهالوژن ها، نقطه ذوب و جوش آنها افزایش می یابد (شکل 88)، چگالی افزایش می یابد: فلوئور و کلر گاز هستند، برم مایع است، ید جامد است.
برنج. 88. این به دلیل این واقعیت است که با افزایش اندازه اتم ها و مولکول های هالوژن (شکل 89)، نیروهای برهمکنش بین مولکولی بین آنها نیز افزایش می یابد.
برنج. 89. از F 2 تا I 2 شدت رنگ هالوژن ها افزایش می یابد. کریستال های ید دارای درخشندگی فلزی هستند. فعالیت شیمیایی هالوژن ها مانند غیر فلزات از فلوئور به ید ضعیف می شود. هر هالوژن قوی ترین عامل اکسید کننده در دوره خود است. خواص اکسید کننده هالوژن ها به وضوح در تعامل با فلزات آشکار می شود. در این حالت همانطور که می دانید نمک ها تشکیل می شوند. بنابراین، فلوئور در شرایط عادی با اکثر فلزات واکنش نشان می دهد و هنگامی که گرم می شود، با طلا، نقره و پلاتین نیز واکنش نشان می دهد که به دلیل انفعال شیمیایی خود شناخته می شوند. آلومینیوم و روی در فضای فلوئور مشتعل می شوند:
هالوژن های باقیمانده با فلزات عمدتاً هنگام گرم شدن واکنش می دهند. بنابراین، در یک فلاسک پر از کلر، کریستال های آنتیموان خرد شده شعله ور می شوند و به زیبایی می سوزند (شکل 90)، و مخلوطی از دو کلرید آنتیموان (III) و (V) را تشکیل می دهند:
برنج. 90. پودر آهن گرم شده نیز هنگام واکنش با کلر مشتعل می شود. آزمایش را می توان با آنتیموان نیز انجام داد، اما فقط براده های آهن باید ابتدا در یک قاشق آهن گرم شوند و سپس در قسمت های کوچک در یک فلاسک حاوی کلر ریخته شوند. از آنجایی که کلر یک عامل اکسید کننده قوی است، واکنش منجر به تشکیل کلرید آهن (III) می شود (شکل 91):
برنج. 91. یک سیم مسی داغ در بخار برم می سوزد:
ید فلزات را کندتر اکسید می کند، اما در حضور آب که یک کاتالیزور است، واکنش ید با پودر آلومینیوم بسیار شدید انجام می شود:
واکنش با آزاد شدن بخار ید بنفش همراه است (چرا؟). کاهش خواص اکسیداتیو و افزایش خواص کاهشی هالوژن ها از فلوئور به ید را نیز می توان بر اساس توانایی آنها در جابجایی یکدیگر از محلول های نمک قضاوت کرد.
برنج. 92. برم آزاد ید را از نمک ها جابجا می کند:
این واکنش برای فلوئور معمولی نیست، زیرا در محلول رخ می دهد و فلوئور با آب تعامل می کند و اکسیژن را از آن جابجا می کند:
در اینجا اکسیژن نقش غیرمعمول یک عامل کاهنده را ایفا می کند. این شاید تنها موردی باشد که اکسیژن در یک واکنش احتراق یکی از مواد اولیه نیست، بلکه محصول آن است. تضعیف خواص اکسیداتیو هالوژن ها از فلوئور به ید به وضوح در تعامل آنها با هیدروژن آشکار می شود. معادله این واکنش را می توان به شکل کلی نوشت: N 2 + G 2 = 2NG (ز - مشروط نامگذاری شیمیاییهالوژن ها). اگر فلوئور تحت هر شرایطی با یک انفجار با هیدروژن واکنش می دهد، سپس مخلوطی از کلر و هیدروژن تنها زمانی با انفجار واکنش نشان می دهد که مشتعل یا تحت تابش نور مستقیم خورشید باشد، برم با گرم شدن و بدون انفجار با هیدروژن واکنش می دهد. این واکنش ها گرمازا هستند. واکنش ترکیب ید کریستالی با هیدروژن ضعیف گرماگیر است و حتی با گرم شدن نیز به کندی پیش می رود. در نتیجه این واکنش ها به ترتیب هیدروژن فلوراید HF، هیدروژن کلرید HCl، هیدروژن بروماید HBr و هیدروژن یدید HI تشکیل می شود. کشف هالوژن ها. فلوئور به صورت آزاد اولین بار در سال 1886 توسط شیمیدان فرانسوی A. Moissan به دست آمد که برای این کار جایزه دریافت کرد. جایزه نوبل. این عنصر نام خود را از یونانی fluoros گرفته است - "تخریب". کلر توسط شیمیدان سوئدی K. Scheele در سال 1774 کشف شد. این عنصر به دلیل رنگ آن نامگذاری شد. ماده ساده(از یونانی chloros - زرد-سبز). برم در سال 1826 توسط شیمیدان فرانسوی A. Balard کشف شد. این عنصر به دلیل بوی یک ماده ساده (از واژه یونانی bromos - fetid) به این نام نامگذاری شده است. ید در سال 1811 توسط دانشمند فرانسوی B. Courtois به دست آمد و نام خود را برای رنگ بخارات یک ماده ساده (از یونانی iodes - بنفش) دریافت کرد. کلمات و مفاهیم جدید
وظایف برای کار مستقل
همچنین بخوانید:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
