Свойства галогеноводородов

Галогено-водород	Температура плавления   оС	Температура кипения оС	Энергия  связи кДж/моль	Константа диссоциации кислоты
НF	-80	20	562	6,7∙10-4
НСl	-115	-85	431	1.107
НВr	-89	-67	366	1.109
НI	-51	-35	299	1,6.1011

НF и НСl получают действием концентрированной серной кислоты на твердые галогениды:

КF + Н₂SO_4(конц) = НF↑ + КНSО₄,

КСl + Н₂SО_4(конц) = НСl↑ + КНSО₄.

НВr и НI в аналогичной реакции получить не удается, т.к. являются сильными восстановителями и окисляются серной кислотой.Их получают гидролизом галогенидов фосфора, образующихся при взаимодействии красного фосфора с бромом и иодом соответственно:

2Р + 3Вr₂ + 6Н₂О = 6НВr↑ + 2Н₃РО₃

и аналогично с йодом.

При растворении галогеноводородов в воде происходит диссоциация на ионы, и образуются растворы соответствующих галогеноводородных кислот.Причем при растворении НI, НВr и НСl диссоциируют почти полностью, поэтому образующиеся кислоты относятся к числу сильных. В отличие от них,фтороводородная (плавиковая) кислота является слабой. Это объясняется ассоциацией молекул НF вследствие возникновения между ними водородным связей.

Поскольку отрицательные ионы галогеноводородных кислот могут проявлять только восстановительные свойства,то при взаимодействии этих кислот с металлами окисление последних может происходить только за счет ионов Н⁺.Поэтому кислоты ННаl реагируют только с металлами, стоящими в ряду напряжений левее водорода.

Все галогениды металлов, за исключением солей Аg и Рb, хо­рошо растворимы в воде. Малая растворимость галогенидов се­ребра позволяет использовать обменную реакцию типа

Аg⁺ + Наl^- = АgHal↓

как качественную для обнаружения соответствующих ионов. В результате реакции АgСl выпадает в виде осадка белого цвета, АgВr — желтовато-белого, АgI —ярко-желтого цвета.

Интересно, что по сравнению со многими солями достаточно невелика растворимость в воде хлорида натрия (!). Если, например,сливать вместе насыщенные растворы нитра­та натрия и хлорида кальция, то образуется осадок хлорида нат­рия:

2NаNО_{3(насыщ.)} + СаСl_{2(насыщ.)} = 2NаСl_(тв.)↓ + Са(NО₃)_2(р-р).

В отличие от других галогеноводородных кислот, плавиковая кислота взаимодействует с оксидом кремния (IV):

SiO₂ + 4НF = SiF₄↑ + 2Н₂О.

Так как оксид кремния входит в состав стекла, то плавиковая кислота разъедает стекло, и поэтому в лабораториях ее получают (а потом и хранят)в сосудах из полиэтилена или тефлона.

Необходимо отметить очень важную особенность — все они неустойчивы в присутствии солнечного света. На свету они разлагаются,образуя серебро и свободный галоген:

	hv
2АgНаl(тв)	→	2Аg(тв)	+	Наl2	(*)

Именно реакции типа (*) привели к созданию белой фотографии.

Чаще всего в фотографии используют наиболее чувствитель­ный бромид серебра. Для проявления фотопленок используют раствор гипосульфита (тиосульфата).

Кислородсодержащие соединения галогенов. Все галогены кроме фтора, образуют соединения, в которых они обладают положительной степенью окисления.Наиболее важными из них являются кислородсодержащие кислоты галогенов типа ННalO_n (n = 1÷4) и соответствующие им соли и ангидриды. Такие соедине­ния наиболее характерны для хлора, для которого известны четы­ре кислоты; сведения о них приведены в таблице.

№119 Галогены проявляют положительные степени окисления в соединениях с более электроотрицательными элементами, например, с фтором (ClF₇, IF₇, см.12) и кислородом (8, 9,11). Соединения, в которых атом галогена выступал бы как одновалентный катион Х⁺, неизвестны, поскольку энергетические затраты на ионизацию (табл.1) не компенсируются энергией кристаллической решетки и сольватации. Однако для иода и брома известны комплексные соединения, в которых атом галогена находится в положительной степени окисления +1, +3 (см.3).

Оксиды, соединения элементов с кислородом. В оксидах степень окисления атома кислорода —2. К оксидам относятся все соединения элементов с кислородом, кроме содержащих атомы О, соединенные друг с другом (пероксиды, надпероксиды, озониды), и соединений фтора с кислородом (OF₂ и др.). Последние следует называть не оксидами, а фторидами кислорода. т. к. степень окисления кислорода в них положительная.

При комнатной температуре большинство оксидов - твердые вещества (СаО, Fe₂O₃ и др.), некоторые-жидкости (Н₂О, Сl₂О₇ и др.) и газы (NO, SO₂ и др.). Химическая связь в оксидах - ионная и ионно-ковалентная. Температуры плавленияи кипения оксидов понижаются с возрастанием в них доли ковалентной связи. Многим оксидам в твердом состоянии присущ полиморфизм. Некоторые оксиды элементов III, IV, V гр. (напр., В, Si, As, Р) образуют рентгеноаморфные стекла. Оксиды s- и p-элементов (напрbvth, MgO, Аl₂О₃, SiO₂) - диэлектрики, оксиды переходных металлов (Fe, Сг и др.) часто обладают свойствами полупроводников. Некоторые оксиды - пьезоэлектрики (напр., кварц), ферромагнетики[оксидЫ Fe, Cr(IV) и др.]. Вследствие своей многочисленности, разнообразия свойств и доступности оксиды представляют исключительно важный класс неорганических веществ.

Большинство оксидов - солеобразующие; при солеобразовании, протекающем обычно при нагревании (напр., Na₂O + SiO₂  Na₂SiO₃), степени окисления элементов не изменяются. Известно несколько несолеобразующих оксидов (напр., NO), не вступающих в подобные реакции. Солеобразующие оксиды подразделяют на основные, кислотные и амфотерные. Элемент основного оксида (Li₂O, BaO и др.) при образовании соли (напр., ВаО + SO₃  BaSO₄) становится катионом. Элемент кислотного оксида (напр., SO₃, NO₂, P₂O₅) входит в состав кислородсодержащегоаниона соли. Амфотерные оксиды (напр., ZnO, BeO, А1₂О₃) могут реагировать и как основные оксиды, и как кислотные

Биологическая роль фтора

• участвует во многих биохимических реакциях (регулирует активность ряда ферментов - аденилатциклазы, липаз, эстераз, лактатдегидрогеназ и др.)

• участвует в образовании костной ткани, а также формировании эмали и дентина зубной ткани, проявляя выраженный противокариесный эффект за счет подавления кислотообразующих бактерий в полости рта

Биологическая роль хлорид-ионов

• в связи с тем, что хлорид-ионы способны проникать через мембрану клеток, они вместе с ионами натрия и калия поддерживают осмотическое давление и регулируют водно-солевой обмен

• создают благоприятную среду в желудке для действия протеолитических ферментов желудочного сока

• благодаря наличию в мембранах клетоки митохондрий специальных хлорных каналов, хлорид ионы регулируют объем жидкости, трансэпителиальный транспорт ионов, создают и стабилизируют мембранный потенциал

• участвуют в создании и поддержании рН в клетках и биологических жидкостях организма