2.1. Общая характеристика подгруппы галогенов.
В подгруппу галогенов входят фтор, хлор, бром, иод и астат (астат - радиоактивный элемент, изучен мало). Это р-элементы VII группы период.сис Менделеева. На внешнем энергетическом уровне их атомы имеют по 7 электронов ns2np5. Этим объясняется общность их свойв.Они легко присоединяют по одному электрону, проявляя степень окисления
1. Такую степень окисления галогены имеют в соединениях с водородом и металлами. Однако атомы галогенов, кроме фтора, могут проявлять и положительные степени окисления : +1, +3, +5, +7. У атома хлора один неспаренный электрон на 3р-подуровне и обычном (невозбужденном) состоянии хлор одновалентен. Но поскольку хлор находится в третьем периоде,то у него имеется еще пять орбиталей 3dподуровня, в которых могут разместиться 10 электронов. Водные растворы водородных соединений галогенов являются кислотами: НF — фтороводородная (плавиковая), НСl хлороводородная (соляная), НВr — бромводородная, НI — йодоводородная.
2. Способы получения галогенов. Применение.
В лаборатории: Получение хлора. Хлор получают действием соляной кислоты на окислители: MnO2, KMnO4, PbO2, K2Cr2O7 и другие: 16HCl + 2KMnO4 = 5Cl2 + 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O. Получ. Брома и йода. Получ. действием окислителя на бромиды или йодиды в кислой среде: MnO2 + 2KBr + 2H2SO4 = Br2 + MnSO4 + K2SO4 + 2H2O; 2NaNO2 + 2NaI + 2H2SO4 = I2 + 2NO + 2NaHSO4 + 2H2O.
В промышленности: 1) Важнейший способ получения фтора – электролиз расплавов фторидов. В качестве основного источника используется гидрофторид калия KHF2, фтор выделяется на аноде. 2)Хлор в промышленности получают электролизом раствора хлорида натрия. Газообразный хлор выделяется на аноде: 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2. 3.)Для получения брома используют реакцию его замещения в бромидах:
2KBr + Cl2 = 2KCl + Br2. 4) Основные источники получения йода – морские водоросли и нефтяные буровые воды: 2NaI + MnO2 + 3H2SO4 = I2 + 2NaHSO4 + MnSO4 + 2H2O.
Применение: галогены используются в химической промышленности, для очистки воды и отходов, в производстве пластмасс, фармацевтических препаратов, целлюлозы и бумаги, тканей, смазочных материалов. Бром, хлор, фтор и йод служат химическими промежуточными звеньями, отбеливающими и дезинфицирующими средствами. Бром и хлор применяются в текстильной промышленности для отбеливания и предотвращения усадки шерсти. Бром также используется в процессах экстракции золота и при бурении нефтяных и газовых скважин. Он применяется как антипирен в производстве пластмасс и как промежуточное звено в производстве гидравлических жидкостей, хладагентов, влагопоглотителей и средств для завивки волос. Бром входит в состав боевых отравляющих газов и огнегасящих жидкостей.
3. Водородные соединения галогенов. Свойства, применение.
Галогеноводороды хлора, брома, йода при обычных условиях — газы. Хорошо растворимы в воде, при растворении протекают следующие процессы: НГ (г) + H2O (ж) → H3O+(р) + Г− (р)
Галогены в галогеноводородах имеют степень окисления −1. Могут выступать в качестве восстановителей, причём восстановительная способность в ряду HCl — HBr — HI увеличивается:
HF + H2SO4 ≠ реакция не идёт
HCl + H2SO4 ≠ реакция не идёт
2HBr + H2SO4 = Br2 + SO2 + 2H2O
8HI + H2SO4 = 4I2 + H2S + 4H2O
Йодоводород является сильным восстановителем и используется как восстановитель во многих органических синтезах. При стоянии, раствор HI вследствие постепенного окисления HI кислородом воздуха и выделения йода, принимает бурую окраску: 4HI + O2 → 2H2O + 2I2
Растворы галогенов — сильные кислоты, в которых ион H+ выступает в качестве окислителя. Галогеноводородные кислоты реагируют с металлами, потенциал которых < 0, но так как ионы I−(в меньшей степени Br−) хорошие комплекообразователи, HI может реагировать даже с серебром (+0,8). 2Ag + 4HI = 2H[AgI2] + H2