Галогены

Галогены – это элементы VII A группы главной подгруппы. К ним относятся: фтор, хлор, бром, йод и астат, который очень редко встречается в природе.

Все эти элементы являются типичными неметаллами. Галогены, означает «рождающие соли»

Рассмотрим таблицу, в которой отражены физические свойства галогенов.

Фтор является светло-жёлтым газом, хлор – жёлто-зелёный газ, бром – бурая жидкость, а йод – твёрдое вещество чёрно-серого цвета.

Из таблицы видно, что с ростом молекулярной массы увеличиваются температуры кипения и плавления галогенов, их  плотность. 

Это связано, прежде всего, с увеличением размеров атомов и молекул, а, следовательно, и силами межмолекулярного взаимодействия. 

От фтора к йоду усиливается интенсивность окраски галогенов, а у кристаллов йода появляется металлический блеск.

Галогены – химически активные соединения, их активность уменьшается от фтора к йоду.

Фтор самый активный галоген, который при нагревании реагирует даже с золотом, серебром и платиной. Алюминий и цинк в атмосфере фтора воспламеняются.  

                                                       Если Вы хорошо изучили эту часть урока,ответьте на 5 вопросов теста

Получение галогенов.

1. Электролиз растворов и расплавов галогенидов:

2NaCl + 2H2O = Cl2+ H2+ 2NaOH

2KF = 2K + F2 (единственный способ полученияя F2)

2. Окисление галогенводородов:

2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O – лабораторный способ получения хлора

14HBr+K2Cr2O7=2KBr+2CrBr3+3Br2+7H2O

MnO2 + 4HHal = MnHal2 + Hal2 + 2 H2O– Лабораторный - (Для получения хлора, брома, иода)

3. Промышленный способ – окисление хлором (для брома и йода):

2KBr+Cl2=2KCl+Br2  

2KI + Cl2=2KCl + I2 

Химические свойства

Реакции с металлами

• 1. Для галогенов характерна высокая реакционная способность. Фтор реагирует со всеми металлами без исключения, некоторые из них в атмосфере фтора самовоспламеняются.

  2. 2Al + 3F2 → 2 AlF3

  3. Cu + Cl2 → CuCl2

• 1. 2Na + Br2 → 2NaBr

  2. Реакции с неметаллами

  3. Хлор, как и фтор, химически весьма активен. Не реагирует только с кислородом, азотом и благородными газами.

  4. 2Cl2 + Si → SiCl4

  5. Cl2 + H2 →2 HCl (на свету)

• 1. F2 + H2 → 2HF (в темноте со взрывом)

  2. Галогены вступают в реакцию друг с другом. Чтобы определить степени окисления в получающихся соединениях, вспомните электроотрицательность ;)

  3. Br2 + F2 →2 BrF (фтор более электроотрицателен, чем бром - F-)

  4. Br2 + 3 I2 →2 BrI3 (бром более электроотрицателен, чем йод - I-)

1. Реакции с водой

   1. Реакция фтора с водой протекает очень энергично, носит взрывной характер.

   2. 2H2O + 2F2 →4 HF + O2

   3. Хлор реагирует с водой обратимо, образуя хлорную воду - смесь хлорноватистой и соляной кислоты. Бром вступает в те же реакции, что и хлор.

   4. Cl2 + H2O → HCl + HClO

   5. H2O + Br2 → HBr + HBrO

   6. Замечу, что активность йода существенно ниже, чем у остальных галогенов. С неметаллами йод почти не реагирует, а с металлами - только при нагревании.

2. Реакции с щелочами

• 1. Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

  2. 3Cl2 + 6NaOH →  5NaCl + NaClO3 + 3H2O

3. Окислительные способности

• 1. Галогены способны вытеснять друг друга из солей. Более активные вытесняют менее активные.

  2. 2KCl + F2 → 2KF + Cl2

  3. 2KBr + Cl2 → 2KCl + Br2

  4. KBr + I2 ⇸ (реакция не идет, так как йод менее активен, чем бром)

  5. Взаимодействие хлора с органическими веществами

                                                                                 Виртуальная практическая работа

                                                                   Лабораторная работа “Химические свойства галогенов”                                                                     (проделайте опыты, уравнения реакций можно не составлять)

Модуль включает модели приборов и веществ, необходимых для изучения химических свойств хлора, инструкцию, указывающую порядок действий. Ученику предлагается провести взаимодействие хлора с серой и медью, сфотографировать результаты взаимодействия.

Внимание! Для воспроизведения модуля необходимо установить на компьютере проигрыватель ресурсов.

Если Вы хорошо изучили эту часть урока, вставьте 5 пропущенных слов в тексте.

Галогеноводороды

Соединения, образованные из галогенов и водорода. К галогеноводородам относятся следующие вещества:

• HF - фтороводород (газ), фтороводородная (плавиковая) кислота (жидкость)

• HCl - хлороводород (газ), соляная кислота (жидкость)

• HBr - бромоводород, бромоводородная кислота

• HI - йодоводород, йодоводородная кислота

• HAt - астатоводород, астатоводородная кислота

При н.у. HCl, HBr, HI - газы, хорошо растворимые в воде.

Получение

В промышленности применяют получение прямым методом: реакцией водорода с галогенами.

H2 + Cl2 → 2HCl

В лабораторных условиях галогеноводороды можно получить в реакциях обмена между галогенсодержащими солями и сильными кислотами.

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl↑

CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF

PBr3 + 3H2O → 3HBr↑ + H3PO3

H2S + I2 → S + 2HI

Химические свойства

1. Кислотные свойства

   1. HF - является слабой кислотой, HCl, HBr, HI - сильные кислоты. Металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, способны вытеснить водород из кислоты.

   2. Mg + 2HBr → MgBr2 + H2↑

   3. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

   4. Галогеноводороды реагируют с основными, амфотерными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей.

   5. Na2O + 2HCl → 2NaCl + H2O

   6. ZnO + 2HI → ZnI2 + H2O

   7. KOH + HCl → KCl + H2O (реакция нейтрализации)

   8. Cr(OH)3 + 3HCl → CrCl3 + 3H2O

2. С солями

• 1. Реакции протекают в тех случаях, если в результате выпадает осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (вода).

  2. AgNO3 + HCl → AgCl + HNO3

  3. Li2CO3 + 2HBr →2 LiBr + H2CO3

3. Восстановительные свойства

• 1. В некоторых реакциях проявляют себя как сильные восстановители, особенно HI.

  2. 4HI + MnO2 → I2 + MnI2 + 2H2O

  3. 2HI + H2SO4 → I2 + H2S + H2O

  4. 4HI + O2 → 2H2O +2 I2

  5. 2HI + Br2 → 2HBr + I2

  6. 2HCl + H2SO4 → Cl2 + SO2 + 2H2O

4. Реакция с оксидом кремния

• 1. В целом взаимодействие галогеноводородов с оксидами неметаллов нехарактерно. В этой связи важно выделить реакцию SiO2 с плавиковой кислотой.

  2. SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

• 1. Галогениды - соли галогеноводородов

  2. Обнаружить ионы галогенов возможно воздействием на растворы солей, содержащих галоген ион нитратом серебра (AgNO3).   При наличии хлор-иона образуется белый творожистый осадок хлорида серебра: NaCl + AgNO3 → NaNO3 + AgCl↓     При наличии бром-иона образуется бледно-желтый творожистый осадок бромида серебра: NaBr + AgNO3 → NaNO3 + AgBr↓        При наличии бром-иона образуется желтый творожистый осадок иодида серебра: NaJ + AgNO3 → NaNO3 + AgJ↓

  3. Осадки не растворимы в воде и азотной кислоте.

• 1. Применение галогенов и их соединений

  2. При­род­ное со­еди­не­ние фтора — крио­лит Na3AlF6 — при­ме­ня­ет­ся при по­лу­че­нии алю­ми­ния. Со­еди­не­ния фтора ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­стве до­ба­вок в зуб­ные пасты для предот­вра­ще­ния за­бо­ле­ва­ний ка­ри­е­сом.

  3. Хлор ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся для по­лу­че­ния со­ля­ной кис­ло­ты, в ор­га­ни­че­ском син­те­зе при про­из­вод­стве пласт­масс и син­те­ти­че­ских во­ло­кон, ка­у­чу­ков, кра­си­те­лей, рас­тво­ри­те­лей и др. Мно­гие хлор­со­дер­жа­щие со­еди­не­ния ис­поль­зу­ют для борь­бы с вре­ди­те­ля­ми в сель­ском хо­зяй­стве. Хлор и его со­еди­не­ния при­ме­ня­ют­ся для от­бе­ли­ва­ния льня­ных и хлоп­ча­то­бу­маж­ных тка­ней, бу­ма­ги, обез­за­ра­жи­ва­ния пи­тье­вой воды. Прав­да, при­ме­не­ние хлора для обез­за­ра­жи­ва­ния воды да­ле­ко не без­опас­но, для этих целей лучше ис­поль­зо­вать озон. Про­стые ве­ще­ства и со­еди­не­ния брома и иода ис­поль­зу­ют­ся в фар­ма­цев­ти­че­ской и хи­ми­че­ской про­мыш­лен­но­сти.

  4. Токсичность галогенов

  5. Вслед­ствие вы­со­кой ре­ак­ци­он­ной спо­соб­но­сти (осо­бен­но это ярко про­яв­ля­ет­ся у фтора) все га­ло­ге­ны яв­ля­ют­ся ядо­ви­ты­ми ве­ще­ства­ми с силь­но вы­ра­жен­ным уду­ша­ю­щим и по­ра­жа­ю­щим ткани воз­дей­стви­я­ми.Боль­шую опас­ность пред­став­ля­ют пары и аэро­золь фтора, так как в от­ли­чие от дру­гих га­ло­ге­нов имеют до­воль­но сла­бый запах и ощу­ща­ют­ся толь­ко в боль­ших кон­цен­тра­ци­ях.