Отличие фтора от других галогенов

 

Самый активный галоген - фтор. У фтора отсутствует подуровень доступный по энергии, это приводит к ряду особенностей физических и химических свойств фтора, которые отличают его от других галогенов. Фтор проявляет в своих соединениях только одну степень окисления: -1. Строением внешнего электронного уровня объясняются и валентные возможности фтора, может образовывать только одну химическую связь за счет своего неспаренного электрона: проявляет только свойства окислителя, восстановителем он быть не может. Молекулярный фтор характеризуется невысокой прочностью, поэтому фтор очень активен химически: железо, свинец, сера, фосфор при комнатной температуре загораются в его атмосфере.

Медико-биологическое значение галогенов

Фтор -необходим для нормального развития организма, при его недостатке развивается

анемия. Он содержится в эмали зубов и в костных тканях. При содержании фтора

в питьевой воде менее 1мг/л у большинства людей интенсивно развивается

кариес зубов При концентрациях больших, чем 8 мг/л нарушаются процессы

обновления костных тканей, развивается опасное заболевание фтороз,

сопряженное с поражением щитовидной железы, почек и других органов.

Бром - его соединения используют в качестве лекарств при расстройствах центральной

нервной системы.

Йод - содержится в щитовидной железе и надпочечниках. Гормон щитовидной железы i

определяет общий темп процессов жизнедеятельности и развития. Малые дозы йодированной соли, добавленной в пишу, благоприятно влияют на состояние больных атеросклерозом. Увеличение доз йода может привести к развитию простудных заболеваний, так как йод инактивирует витамин А.

Химические свойства

 

Галогены – сильные окислители.

 

Взаимодействие с металлами

Фтор уже при обычных условиях реагирует с большинством ме­таллов, а при нагревании — с серебром, золотом и платиной.

Алюминий и цинк в атмосфере фтора воспламеняются:

2 Al + 3 F₂ = 2 AlF₃

Zn + F₂ = ZnF₂

Остальные галогены реагируют с металлами в основном при нагре­вании. При этом образуются соли, в которых металл проявляет боль­шее значение степени окисления, например:

2 Fe + З С1₂ = 2 FeCl₃

2 Sb+ З С1₂ = 2 SbCl₃

Йод окисляет металлы медленнее остальных галогенов, но в присут­ствии воды, которая является катализатором, реакция иода с порош­ками некоторых металлов протекает очень бурно, например:

н₂о

2 Al + 3 I₂ = 2 АlI₃

Взаимодействие с неметаллами

а)Фтор реагирует с водородом в темноте со взрывом:

 

Н₂ + F₂ = 2 HF

Хлор реагирует с водородом при ярком свете а также при нагревании:

h υ

Н₂ + Cl₂ = 2 HCl

Бром с водородом реагирует только при нагревании, а йод– при t до 350^о С.

 

б)Фтор, будучи самым сильным окислителем, окисляет все элементы как в составе простых веществ, так и в соединениях:

O₂ + F₂ = O₂F₂

SiO₂ + 2 F₂ = SiF₄ + О₂

8 NH₃ + F₂ = N₂ + 6 NH₄F

Фтор окисляет даже благородные газы:

F₂ + Xe = XeF₂ (или XeF₄)

Из неметаллов фтор непосредственно не взаимодействует только с гелием, неоном и аргоном, азотом.

Окислительные свойства галогенов уменьшаются от фтора к иоду. При взаимодействии их с водородом. образуются соответственно фтороводород HF, хлороводород HCI, бромоводород HBr и иодоводород HI. Все галогеноводороды — бесцветные ядовитые газы.

Длина связи в ряду HF—НCl—HBr—HI возрастает, а ее энергия и по­лярность уменьшаются.

Для фтороводорода характерны аномально высокие температуры плавления (-83 °С) и кипения (19 °С), что объясняется возникновением между его молекулами водородных связей. Поэтому в отличие от фто­ра фтороводород легко сжижается:

^… Н—F^… H—F ^… H—F ^…

 

в) Водные растворы галогеноводородов являются кислотами. Так как энергия связи в молекуле HF наиболее высокая (565 кДж/моль), рас­твор фтороводорода в воде будет кислотой средней силы, а остальные галогеноводородные кислоты будут уже сильными. Их сила возрастает в ряду HCl—HBr—HI.

Об уменьшении окислительных и увеличении восстановительных свойств галогенов от фтора к иоду можно судить и по их способности вытеснять друг друга из растворов солей. Более активный галоген вытесняет менее активный из раствора его соли. Так, хлор вытесняет бром и иод из растворов их солей:

 

Cl₂ + 2 NaBr = 2 NaCl + Br₂

 

Свободный бром вытесняет иод из его солей:

Br₂ + 2 KI = 2 KBr + I₂

Для фтора эта реакция не характерна, так как она протекает в рас­творе, а фтор взаимодействует с водой, вытесняя из нее кислород.

Для остальных галогенов реакция с водой при обычных условиях протекает согласно уравнению

Г₂ + Н₂O ↔ НГ + НГО, где Г — Cl, Вг или I.

 

В отличие от других галогенов иод окисляется концентрированной азотной кислотой:

 

3 I₂+ 10 HNO₃ = 6 HIO₃ + 10 NO + 2 H₂O

 

Применение галогенов

 

Фтор – получение фторопласта (смесь соединений фтора с углеродом). Его применяют для изготовления химической аппара­туры.

Бром - в производстве фотопластинок и фотоплёнки.

Растворимые соли бромистоводородной кислоты — NaBr и КВг под неправильным названием «бром» применяют по рецепту врача как средство, успокаивающее нервную систему.

Йод - в быту и в медицине спиртовой раствор иода применяют для обеззараживания ран.