Общая характеристика галогенов

Галогены – (дословно «рождающие соли») элементы главной подгруппы VII группы Периодической системы, типичные неметаллы.

К ним относятся фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), йод (I), астат (At).

На внешнем уровне галогенов 7 электронов, поэтому они являются активными окислителями (принимают электроны). В группе окислительные свойства уменьшаются сверху вниз, а неметаллические свойства ослабевают.

Степени окисления галогенов: +1, +3, +5, +7, -1. У фтора степень окисления только «-1».

В природе галогены находятся в связанном состоянии( в составе соединений) из-за своей высокой химической активности. Наиболее распространены в природе фтор и хлор.

В группе каждый вышестоящий галоген вытесняет менее активный из его солей.

Все галогены являются двухатомными молекулами, поэтому имеют индекс 2: Cl₂, Br₂, I₂, F₂. Связаны ковалентной неполярной связью.

В твёрдом состоянии Cl₂, Br₂, I₂, F₂ имеют молекулярныекристаллические решётки.

Физические свойства:

1. Агрегатное состояние

 

2. Все галогены – ТОКСИЧНЫЕ вещества!!! С резким раздражающим запахом.

3. Имеют высокую реакционную способность (легко вступают в реакции) и электроотрицательность.

 

Химические свойства:

1. Обладают большой летучестью.

2. Малорастворимы в воде.

3. Взаимодействуют с Н₂.

 

Свободный хлор Cl₂

Хлор – очень сильный окислитель. Окисляет металлы, неметаллы и сложные вещества, превращаясь при этом в очень устойчивые анионы Cl^-.

Физические свойства: Cl₂ – газ желто-зеленого цвета с резким удушающим запахом, тяжелее воздуха.

Хлор слабо растворяется в воде. При комнатной температуре в 1 объёме воды растворяется 2,5 объёма хлора. Образовавшийся раствор называется хлорной водой.

 

Химические свойства

 

В химических реакциях хлор является окислителем.

1. Реакции с металлами

Активные металлы в атмосфере сухого газообразного хлора воспламеняются и сгорают; при этом образуются хлоридыметаллов.

Cl₂ + 2Na = 2NaCl – хлорид натрия

3Cl₂ + 2Fe = 2FeCl₃ – хлорид железа (III)

Малоактивные металлы легче окисляются влажным хлором или его водяными растворами:

Cl₂ + Cu = CuCl₂

3Cl₂ + 2Au = 2AuCl₃

2. Реакции с неметаллами

Хлор НЕ взаимодействует только с О₂, N₂, C. С остальными неметаллами реакции протекают при различных условиях. Образуются галогениды неметаллов.

Наиболее важной является реакция взаимодействия с водородом.

Cl₂ + H₂ 2HCl

Cl₂ + 2S_{(расплав)} S₂Cl₂

3Cl₂ + 2P = 2PCl₃ (или PCl₅ – в избытке Cl₂)

3. Вытеснение свободных неметаллов из их соединений:

Cl₂ + 2KBr = Br₂ + 2KCl

Cl₂ + 2KI = I₂ + 2KCl

В результате самоокисления-самовосстановления одни атомы хлора превращаются в анионы Cl^-, а другие в положительной степени окисления входят в состав анионов ClO^- или ClO^3–.

Cl₂ + H₂O = HCl + HClO (хлорная вода)

Cl₂ + 2KOH = KCl + KClO + H₂O (жавелевая вода)

Cl₂ + 6KOH = 5KCl + KClO₃ + 3H₂O

3Cl₂ + 2Ca(OH)₂ = CaCl₂ + Ca(ClO)₂ + 2H₂O (хлорная известь)

Эти реакции имеют важное значение, поскольку приводят к получению кислородных соединений хлора: KClO и Ca(ClO)₂ – гипохлориты; KClO₃ – хлорат калия (бертолетова соль).

Промышленный способ получения хлора — электролиз расплава или раствора хлорида натрия:

 

2NaCl=2Na+Cl2↑,

 

2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑.

 

В лаборатории его получают реакцией соляной кислоты с оксидом марганца(IV):

 

4HCl+MnO2=MnCl2+Cl2↑+2H2O.

 

Соединения хлора:

Хлороводород

Хлороводород образуется при взаимодействии хлора с водородом:

 

H2+Cl2=t 2HCl.

 

Или при действии концентрированной серной кислоты на твёрдые хлориды:

 

H2SO4(к)+2NaCl=t2HCl↑ +Na2SO4.

 

Химическая связь в молекуле хлороводорода — ковалентная полярная. Он представляет собой бесцветный газ с резким запахом, тяжелее воздуха. Хлороводород очень хорошо растворяется в воде: в 1 объёме воды растворяется до 500 объёмов хлороводорода.

 

Соляная кислота

Раствор хлороводорода в воде называется соляной, или хлороводородной кислотой. Это бесцветная жидкость с запахом. Соляная кислота относится к сильным одноосновным кислотам с характерными для этих веществ свойствами.

 

Соляная кислота:

• изменяет окраску индикаторов;
• взаимодействует с металлами, расположенными в ряду активности до водорода:

Fe+2HCl=H2+FeCl2;

• взаимодействует с основными и амфотерными оксидами:

ZnO+2HCl=H2O+ZnCl2;

• взаимодействует с основаниями и амфотерными гидроксидами:

KOH+HCl=H2O+KCl;

• взаимодействует с солями, если продуктом реакции являются газ, осадок или слабый электролит (с карбонатами, силикатами, сульфидами, растворимыми солями серебра и т. д.):

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑,

 

Na2S+2HCl=2NaCl+H2S↑,

 

AgNO3+HCl=HNO3+AgCl↓.

Большинство солей соляной кислоты хорошо растворяется в воде. К нерастворимым относится хлорид серебра!!! Он выпадает в виде белого творожистого осадка!!! при взаимодействии раствора нитрата серебра с соляной кислотой или с растворами хлоридов. Эту реакцию используют как качественную реакцию на ионы хлора. Краткое ионное уравнение:

 

Ag⁺ + Cl ^- =AgCl↓. (реакция в ионном виде, в молекулярном будет такой: 2Ag + Cl₂ = 2AgCl↓).