Галогеноводороды Строение молекулы и физические свойства

Галогеноводороды HHal – это бинарные соединения водорода с галогенами, которые относятся к летучим водородным соединениям. Галогеноводороды – бесцветные ядовитый газы, с резким запахом, хорошо растворимые в воде.

В ряду HCl – HBr – HI увеличивается длина связи и ковалентности связи уменьшается полярность связи H – Hal.

Растворы галогеноводородов в воде (за исключением фтороводорода) – сильные кислоты. Водный раствор фтороводорода – слабая кислота.

Способы получения галогеноводородов В лаборатории галогеноводороды получают действием нелетучих кислот на хлориды металлов.

Например, действием концентрированной серной кислоты на хлорид натрия:

H2SO4(конц.) + NaCl(тверд.) → NaHSO4 + HCl↑

Галогеноводороды получают также прямым взаимодействием простых веществ:

Cl2 + H2 → 2HCl

Химические свойства галогеноводородов 1. В водном растворе галогеноводороды проявляют кислотные

свойства. Взаимодействуют с основаниями, основными оксидами, амфотерными гидроксидами, амфотерными оксидами. Кислотные свойства в ряду HF – HCl – HBr – HI возрастают.

Например, хлороводород реагирует с оксидом кальция, оксидом

алюминия, гидроксидом натрия, гидроксидом меди (II), гидроксидом цинка (II), аммиаком:

Как типичные минеральные кислоты, водные растворы галогеноводородов реагируют с металлами, расположенными в ряду активности металлов до водорода. При этом образуются соль металла и водород.

Например, соляная кислота растворяет железо. При этом образуется водород и хлорид железа (II):

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

2. В водном растворе галогеноводороды диссоциируют, образуя кислоты. Водный раствор фтороводорода (плавиковая кислота) – слабая кислота:

HF ↔ H+ + F–

Водные растворы хлороводорода (соляная кислота), бромоводорода и йодоводорода – сильные кислоты, в разбавленном растворе диссоциируют практически полностью:

HCl ↔ H+ + Cl–

3. Водные растворы галогеноводородов взаимодействуют с солями более слабых кислот и с некоторыми растворимыми солями (если образуется газ, осадок, вода или слабый электролит).

Например, соляная кислота реагирует с карбонатом кальция:

2HCl + CaCO3 → CaCl2 + 2H2O + CO2

Качественная реакция на галогенид- ионы – взаимодействие с растворимыми солями

серебра.

При взаимодействии соляной кислоты с нитратом серебра (I) образуется белый осадок хлорида серебра:

HCl + AgNO3 = AgCl↓ + HNO3

Осадок бромида серебра – бледно-желтого цвета:

HBr + AgNO3 = AgBr↓ + HNO3

Осадок иодида серебра – желтого цвета:

HI + AgNO3 = AgI↓ + HNO3

Восстановительные свойства галогеноводородов усиливаются в ряду HF – HCl – HBr – HI.

Галогеноводороды реагируют с галогенами. При этом более

активные галогены вытесняют менее активные. Например, бром вытесняет йод из йодоводорода:

Br2 + 2HI → I2 + 2HBr

А вот хлор не может вытеснить фтор из фтороводорода. Фтороводород практически невозможно окислить. Концентрированная соляная кислота окисляется соединениями марганца с валетностью выше II или соединениями хрома (VI).

Например: концентрированная соляная кислота окисляется оксидом марганца (IV):

4HCl + MnO2 → MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Бромоводород – сильный восстановитель и окисляется соединениями марганца, хрома (VI), концентрированной серной кислотой и другими сильными окислителями

Например, бромоводород окисляется концентрированной серной кислотой:

2HBr + H2SO4(конц.) → Br2 + SO2 + 2H2O

Бромоводород реагирует с бихроматом калия с образованием молекулярного брома:

14HBr + K2Cr2O7 → 2KBr + 2CrBr3 + 3Br2 + 7H2O

Или с оксидом марганца (IV):

4HBr + MnO2 → MnBr2 + Br2 + 2H2O

Пероксид водорода также окисляет бромоводород до молекулярного брома:

2HBr + H2O2 → Br2 + 2H2O

Йодоводород – еще более сильный восстановитель, и окисляется другими неметаллами и даже такими окислителями, как соединения железа (III) и соединения меди (II).

Например, йодоводород реагирует с хлоридом железа (III) с образованием молекулярного йода:

Йодоводород легко окисляется соединениями азота, например, оксидом азота (IV):

2HI + NO2 → I2 + NO + H2O

или молекулярной серой при нагревании:

2HI + S → I2 + H2S

5. Плавиковая кислота реагирует с оксидом кремния (IV) (растворяет стекло):

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O SiO2 + 6HF(изб) → H2[SiF6] + H2O

Способы получения галогенидов 1. Галогениды металлов получают при взаимодействии галогенов с

металлами. При этом галогены проявляют свойства окислителя.

Например, хлор взаимодействует с магнием и кальцием: Cl2 + Mg → MgCl2

Cl2 + Ca → CaCl2

При взаимодействии железа с хлором образуется хлорид железа (III):

3Cl2 + 2Fe → 2FeCl3

2.Галогениды металлов можно получить при взаимодействии металлов с галогеноводородами.

Например, соляная кислота реагирует с железом с образованием хлорида железа (II):

Fe + 2HCl → FeCl2 + H2

3.Галогениды металлов можно получить при взаимодействии основных

иамфотерных оксидов с галогеноводородами.

Например, при взаимодействии оксида кальция и соляной кислоты:

2HCl + CaO → CaCl2 + H2O

Еще пример: взаимодействие оксида алюминия с соляной кислотой:

6HCl + Al2O3 → 2AlCl3 + 3H2O

Галогениды металлов можно получить при взаимодействии оснований и амфотерных гидроксидов с галогеноводородами.

Например, при взаимодействии гидроксида натрия и соляной кислоты:

HCl + NaOH → NaCl + H2O

Или при взаимодействии гидроксида меди (II) с соляной кислотой:

2HCl + Cu(OH)2 → CuCl2 + 2H2O

Гидроксид цинка (II) также взаимодействует с соляной кислотой:

2HCl + Zn(OH)2 → ZnCl2 + 2H2O

5. Некоторые соли взаимодействуют с галогеноводородами с образованием галогенидов металлов.

Например, гидрокарбонат натрия реагирует с бромоводородом с образованием бромида натрия:

HBr + NaHCO3 → NaBr + CO2↑ + H2O

Взаимодействие с нитратом серебра – качественная реакция на соляную кислоту, бромодоводород и йодоводород:

Галогениды металлов проявляют восстановительные свойства. Хлориды окисляются только сильными окислителями, а вот йодиды уже являются очень сильными восстановителями. В целом, восстановительные свойства галогенидов аналогичны свойствам галогеноводородов.

Например, бромид калия окисляется концентрированной серной кислотой:

2KBr + 2H2SO4 (конц.) → 4K2SO4 + 4Br2 + SO2 + 2H2O

Еще пример: йодид калия окисляется соединениями меди (II) и соединениями железа (III):

Еще несколько примеров восстановительных свойств галогенидов: