Химический факультет

Лекция №3 Подгруппа галогенов

План лекции

1. Общая характеристика подгруппы

2. Нахождение в природе. История получения фтора

3. Методы получения фтора

4. Физические и химические свойства фтора

5. Соединения фтора – фториды

6. Физические и химические свойства фтороводорода

7. Кислородные соединения фтора

8. Применение фтора и его соединений

9. Нахождение в природе. Истрия получения хлора

10. Физические и химические свойства фтора

11. Соединения хлора – хлориды. Сравнительная характеристика галогенводородов

12. Кислородные соединения хлора

13. Применение хлора и его соединений. Биологическая роль хлора.

14. Нахождение в природе. История получения брома, йода

15. Физические и химические свойства брома и йода

16. Соединения брома и йода

17. Применение брома и йода

18. Астат

К элементам VII (17) группы главной подгруппы относятся: фтор F, хлор Cl, бром Br, йод I, астат At.

В основном состоянии атомы галогенов имеют электронную конфигурацию внешнего энергетического уровня – …ns² np⁵, где n – главное квантовое число (номер периода). Для атомов галогенов характерны следующие степени окисления: для фтора – (–1, 0); для хлора – (–1, 0, +1, +3, (+4), +5, (+6), +7); для брома – (–1, 0, +1, +3, (+4), +5, +7); для астата – (–1, 0, +5).

В табл. 1 представлены основные свойства VII (17) группы главной подгруппы.

Свойства элементов VII (17) группы главной подгруппы

Свойство	F	Cl	Br	I	At
Заряд ядра	9	17	35	53	85
Электронная конфигурация внешнего энергетического уровня в основном состоянии	…2s2 2p5	…3s2 3p5	…4s2 4p5	…5s2 5p5	…6s2 6p5
Орбитальный радиус, пм	71	99	114	113	–
Энергия ионизации , эВ	17,46	13,01	11,82	10,30	9,2
Энергия сродства к электрону, , эВ	3,45	3,61	3,37	3,08	–
Электроотрицательность: по Полингу по Оллреду-Рохову	4,00 4,10	3,20 2,83	3,00 2,48	2,70 2,21	2,20 1,96
Температура плавления, ºС	–220,6	–100,9	–7,2	+113,5	+298
Температура кипения, ºС	–187,7	–34,2	+58,8	+184,5	+411
Дина связи, пм	142	200	229	267	–
Есвязи, кДж/моль	159	243	199	151	–

В VII группе главной подгруппе сверху вниз эффективный заряд ядра увеличивается, орбитальный радиус также увеличивается, энергия ионизации уменьшается, восстановительные свойства атомов возрастают. Для атомов галогенов характерны высокие значения энергии ионизации, поэтому восстановительные свойства для них малохарактерны.

В VII группе главной подгруппе сверху вниз эффективный заряд ядра увеличивается, орбитальный радиус увеличивается, энергия сродства к электрону уменьшается, окислительные свойства атомов уменьшаются.

Атом фтора не имеет свободных d-орбиталей, валентные электроны атома фтора (... 2s² 2p⁵) слабо экранированы от действия ядра, что объясняет небольшой радиус атома фтора и высокие значения энергии ионизации и электроотрицательности. Энергия сродства к электрону у атома фтора меньше, чем у атома хлора. Это связано с небольшим радиусом атома фтора и сильным межэлектронным отталкиванием при присоединении электрона к атому.

В VII группе главной подгруппе сверху вниз энергия ионизации уменьшается, энергия сродства к электрону уменьшается, электроотрицательность уменьшается.

В газообразном, жидком и твердом состоянии молекулы галогенов двухатомны Г₂. Данные вещества имеют молекулярную кристаллическую решетку, и как следствие этого низкие температуры кипения и плавления.

В VII группе главной подгруппе сверху вниз температуры плавления и кипения возрастают. Для веществ с молекулярной кристаллической решеткой температуры плавления и кипения зависят от величины энергии межмолекулярного взаимодействия. Так как молекулы галогенов неполярны, поэтому для них энергия межмолекулярного взаимодействия зависит только от величины поляризуемости. Поляризуемость возрастает от F₂ к Cl₂ вследствие увеличения длины химической связи и общего числа электронов.

В свободном виде все галогены окрашены: F₂ – бледно-зеленый газ, Cl₂ – желто-зеленого цвета газ; Br₂ – красно-бурая жидкость; I₂ – твердое вещество серо-фиолетового цвета; At – серое вещество с металлическим блеском.