Соединения галогенов с кислородом. Фториды кислорода. Оксиды хлора, йода, брома, их структура, свойства и применение

Непосредственно с кислородом галогены не соединяются. Кислородосодержащие соединения получаются косвенным путем.

В основе получения кислородных соединений галогенов лежат реакции с водой и щелочами. Из кислородсодержащих соединений галогенов наиболее устойчивы соли кислородных кислот, наименее — оксиды и кислоты. Во всех кислородсодержащих соединениях галогены, кроме фтора, проявляют положительную степень окисленности, достигающую семи.

Фториды кислорода - соединения, содержащие связь О—F, например дифторид OF₂. Фтор с кислородом образует в тлеющем разряде смесь стабильных радикалов F—O—O и атомов фтора; при конденсации этой смеси при —96°С образуются высшие фториды кислорода, стабильные лишь при низких температурах.

Все фториды кислорода обладают сильной окислительной способностью.

Оксиды хлора, йода, брома, их структура, свойства и применение.

С кислородом галогены непосредственно не взаимодействуют, а озон превращает галогены (Cl Br I) в оксиды разного состава в зависимости от условий осуществления реакций. Оксиды хлора, брома и иода (кроме I₂O₅) – эндотермические соединения с изменением G от +80 до 400 кДж / моль. Они легко взрываются, окисляют другие вещества и характеризуются крайней неустойчивостью.

Оксиды с нечетной степенью окисления образуют одну кислоту, а оксиды с четной степенью окисления – две кислоты, т. к. протекает реакция диспропорционирования. Для галогенов характерны нечетные степени окисления. При нагревании все оксиды галогенов разлагаются на галоген и O₂.

При взаимодействии Cl₂O Cl₂O₇ Br₂O₅ I₂O₅ с водными растворами KOH и Ca(OH)₂ образуются соли соответствующих кислородных кислот галогенов, например:

Cl 2 O + Ca (OH)2 = Ca (ClO)2 + H 2 O

Строение молекул оксидов галогенов может быть объяснено с позиции метода гибридизации атомных орбиталей. Например, молекулы Cl₂O и ClO₂ являются угловыми, что соответствует sp 3 - гибридному состоянию атома кислорода в молекуле Cl₂O и атома хлора в молекуле ClO₂.

Оксиды хлора и иода можно получить с помощью реакций:

2 ClO 2+ 2 O 3= Cl 2 O 6(ж)+ 2 O 2

Большинство оксидов галогенов являются очень сильными окислителями. Окислительная способность оксидов определяется характерностью степени окисления галогена. В кислородных кислотах галогенов устойчивость увеличивается с увеличением степени окисления галогена. Установлено, что с уменьшением степени окисления галогена понижается концентрация, при которой кислота начинает разлагаться под внешним воздействием (нагревание, освещение и т. д.).

По промышленному применению хлор намного превосходит все остальные галогены. Он особенно часто используется в органическом синтезе и в промышленности редких и цветных металлов для извлечения их из минерального сырья, разделения и очистки.

Гипохлориты натрия и кальция используются в качестве дезинфицирующих и отбеливающих средств. Хлораты калия и натрия применяют в производстве спичек, взрывчатых веществ, в пиротехнике.

Бром и иод употребляются в органическом синтезе, медицине, в технологии рафинирования иодным методом титана, циркония, ванадия и других металлов.

Основные потребители фтора – ядерная промышленность.