Химические свойства галогенов

Галогены являются типичными неметаллами, проявляют окислительные свойства при взаимодействии с металлами и неметаллами, атомы которых обладают меньшей электроотрицательностью. В образующихся галогенидах степень окисления галогенов равна –1:

2Al + 3I₂ = 2AlI₃

2Fe + 3Cl₂ = 2FeCl₃

2P + 5Cl₂ = 2PCl₅

Наиболее ярко окислительные свойства выражены у фтора. Уменьшение активности галогенов в ряду фтор – хлор – бром – иод особенно хорошо демонстрирует сравнение условий их взаимодействия с водородом. Водород и фтор взаимодействуют со взрывом даже при пониженной температуре:

Н₂ + F₂ = 2HF

При комнатной температуре водород не взаимодействует с хлором, но при инициировании (поджигание, электрическая искра, облучение) реакция протекает со взрывом. Бром взаимодействует с водородом только при нагревании. Реакция водорода с иодом протекает при высокой температуре и обратима, то есть одновременно с образованием иодоводорода идет его разложение:

Н₂ + I₂ ⇄ 2HI

Более активные галогены вытесняют менее активные из растворов галогеноводородных кислот и их твердых солей:

2NaBr + Cl₂ = 2NaCl + Br₂

2KI + Br₂ = 2KBr + I₂

Указанные реакции лежат в основе промышленного получения брома и иода.

Особенности фтора

Вследствие высокой химической активности, фтор реагирует даже с таким металлом, как золото:

2Au + 3F₂ = 2AuF₃

Фтор не образует химических соединений только с гелием, неоном и аргоном, остальные неметаллы, реагируя с фтором, образуют фториды, в которых элемент проявляет, как правило, высшую степень окисления:

P + F₂ = PF₅

S + F₂ = SF₆

Фтор реагирует со многими сложными веществами. Вода в атмосфере фтора загорается, при этом выделяется кислород:

2H₂O + 2F₂ = 4HF + O₂

Фтор реагирует даже с оксидом кремния(IV) – основным компонентом стекла:

SiO₂ + 2F₂ = SiF₄ + O₂

При взаимодействии со всеми веществами фтор может быть только окислителем. Даже кислород в реакции с фтором является восстановителем. Взаимодействие осуществляется под действием электрического разряда:

+2 -1

F₂ + O₂ = 2OF₂.

фторид

кислорода

Интересно знать

Взаимодействие иода с крахмалом

Крахмал представляет собой природный полимер, то есть вещество, молекулы которого построены из одинаковых многократно повторяющихся звеньев, число которых называется степенью полимеризации (n). Причем крахмал не индивидуальное вещество, а смесь двух полимеров состава (С₆Н₁₀О₅)_n – амилозы (10–20 %) и амилопектина (80–90 %), состоящих из остатков глюкозы. Для амилозы n = 200–1000, а для амилопектина – 6000–40000. Таким образом, молярная масса амилопектина может достигать 10⁶ г/моль и даже бóльших значений (10⁶–10⁹ г/моль). При взаимодействии иода с крахмалом образуется соединение включения (клатрат) сине-фиолетового цвета. Клатрат – это соединение, в котором частицы одного вещества («молекулы-гости») внедряются в кристаллическую структуру «молекул-хозяев». В роли «молекул-хозяев» выступают свернутые в спираль молекулы амилозы, а «гостями» являются молекулы иода. Молекулы иода располагаются в канале спирали диаметром ~ 110^-9 м, создаваемой молекулой амилозы, в виде цепей. Попадая в спираль, молекулы иода испытывают сильное влияние со стороны своего окружения (ОН-групп молекул крахмала), в результате чего увеличивается длина связи I–I до 0,306 нм (в молекуле иода она составляет 0,267 нм). Данный процесс сопровождается изменением бурой окраски иода на сине-фиолетовую. При нагревании образующегося соединения спиралевидные молекулы амилозы распрямляются и сине-фиолетовое окрашивание исчезает, но оно вновь появляется при охлаждении. Цвет образующегося комплекса крахмала (С₆Н₁₀О₅)_n с иодом зависит от степени полимеризации амилозы (n). При n > 30 окраска синяя или фиолетовая, при n = 25–29 – красная, при n = 21–24 – желто-коричневая, а при n < 20 окраска не наблюдается.

При наличии времени учитель может продемонстрировать посинение различных крахмалсодержащих продуктов (картофель, белый хлеб и др.) при действии на них иода.

Деятельность учащихся: участвуют в изучении свойств галогенов. Уравнения реакций, изучавшиеся ранее, могут быть написаны учащимися на доске. Выполнение этих действий, известных учащимся из изучения предыдущего материала обеспечивает выполнения принципа преемственности, активизирует самостоятельную работу и повышает накопляемость отметок.