2.Галогены.Общая характеристика, физические и химические свойства.

Общая характеристика. К элементам 7-й группы относятся фтор F, хлор Cl, бром ВГ, иод ,астат At. Название этих элементов — галогены (греч. «рождающие соли») — обусловлено тем, что большинство их соединений с металлами представляют собой типичные соли (KF, NaCl и т. п.). Электронная конфигурация ns²р⁵. Свойства фтора, как и других элементов второго периода, отличаются от свойств более тяжелых аналогов. Электроны Is2 и 2ps атома фтора слабо экранированы от ядра, что приводит к высокой удельной (на единицу объема) электронной плотности и соответственно меньшему радиусу, большим значениям энергии ионизации и

электроотрицательности. При переходе от фтора к иоду размер атомов и возможные координационные числа увеличиваются, а энергии ионизации и электроотрицательность уменьшаются. Сродство к электрону фтора меньше, чем хлора. Это связано с сильным межэлектронным отталкиванием. При переходе от хлора к иоду сродство к электрону понижается из-за увеличения радиуса атома галогена. Фтор обладает высокой электроотрицательностью. Это приводит к тому, что для фтора из всех возможных степеней окисления (-1, 0, +1, +3, +5, +7) характерны только -1, 0. Следует также отметить высокие по сравнению с другими галогенами

энтальпии образования ионных и ковалентных фторидов. В случае ионных фторидов это обусловлено небольшим размером иона F", сильным кулоновским взаимодействием и соответственно высокой энергией кристаллической решетки. Высокая энтальпия образования ковалентных фторидов связана с малым радиусом атома фтора, с большим по сравнению с другими галогенами перекрыванием атомных орбиталей и, значит, с более прочной ковалентной связью. Галогены — типичные неметаллы, под действием восстановителей превращающиеся в галогенид-ионы X". Ионный характер галогенидов несколько ослабевает с ростом порядкового номера, что является следствием уменьшения электроотрицательности. В соединениях с более электроотрицательными элементами галогены проявляют положительные степени окисления. Соединения галогенов в положительных степенях окисления проявляют окислительные свойства. Кинетически наиболее лабильными являются соединения иода — иодаты и периодаты.

Химические свойства. По химическим свойствам галогены — самые активные неметаллы. Из-за

низкой энергии диссоциации молекулы F2 наивысшей электроотрицательности атома фтора и высокой энергии гидратации иона F~ фтор является наиболее реакционноспособным не только среди галогенов, но и,

пожалуй, среди всех веществ. Он непосредственно взаимодействует практически со всеми простыми веществами, за исключением легких инертных газов: гелия, неона, аргона. Если элемент может проявлять несколько степеней окисления, то, как правило, образуются высшие возможные фториды (SF6,

VF5, C0F3 и т. п.). Взаимодействие фтора с некоторыми переходными металлами, например никелем, протекает крайне медленно из-за образования на их поверхности тонкой защитной пленки соответствующего фторида металла. В атмосфере фтора сгорает вода, стеклянная вата и порошок кварца:

Si02 + 2F2 = SiF4 + 02

разлагаются многие соли:

2F2 + Na2S04 = 2NaF + S02F2 + 02

От фтора к иоду окислительная способность уменьшается, а восстановительная — увеличивается. С этой точки зрения представляют интерес процессы, протекающие при пропускании хлора через водный раствор иодида калия KI. Сначала хлор (как более сильный окислитель) вытесняет иод из иодида калия, что приводит к появлению фиолетовой окраски иода:

2KI + С12 = I2 + 2KC1

Бром подобно хлору является сильным окислителем, причем жидкий бром реагирует со многими простыми веществами энергичнее газообразного хлора. В водной среде он окисляет серу до серной кислоты:

ЗВг2 + S + 4Н20 = бНВг + H2S04

манганат калия — до перманганата:

2К2Мп04 + Вг2 = 2КМп04 + 2КВг

Окислительные свойства иода выражены слабее, чем других галогенов. Иод не способен окислить не только кислород (как хлор и бром), но и серу. Низшие иодиды некоторых переходных металлов (Fel2) могут быть получены прямым синтезом, что абсолютно невозможно в случае хлоридов. В то же время для иода характерны восстановительные свойства. Под действием хлора, брома, пероксида водорода и азотной кислоты он окисляется в водной среде до йодноватой кислоты НIO3: