Галогеноводороды их свойства

Тема урока «Галогены»

Https://foxford.ru/wiki/himiya/obschaya-harakteristika-i-stroenie-galogenov Общая характеристика и строение галогенов

Https://foxford.ru/wiki/himiya/galogeny-prostye-veschestva Галогены - простые вещества

Https://foxford.ru/wiki/himiya/galogenovodorody-ih-svoystva Галогеноводороды их свойства (до галогенидов)

Https://foxford.ru/wiki/himiya/kislorodsoderzhaschie-kisloty-galogenov-i-ih-soli Кислородсодержащие кислоты галогенов и их соли (соли не надо)

http://www.youtube.com/watch?v=uP6QYubOyRw Взаимодействие хлора с растворами бромида и йодида натрия

http://vk.com/video-57816852_456239164 Взаимодействие хлора с водородом

http://www.youtube.com/watch?v=pQHNo_LyGto Взаимодействие хлора с неметаллами (фосфором)

http://www.youtube.com/watch?v=7niqfQ3pNEA Горение воды во фторе

 

Задание: пишем краткий конспект, смотрим опыты, отвечаем на вопросы теста.

Общая характеристика и строение галогенов

Галогены (от греч. halos - соль и genes - образующий) - элементы главной подгруппы VII группы периодической системы: фтор, хлор, бром, йод, астат.

С возрастанием порядкового номера элементов увеличиваются радиусы атомов, уменьшается электроотрицательность, ослабевают неметаллические свойства (увеличиваются металлические свойства); галогены - сильные окислители, окислительная способность элементов уменьшается с увеличением атомной массы.

В основном состоянии (невозбужденном) атомы галогенов имеют электронную конфигурацию:

ns²np⁵

Имея на внешнем уровне 7 электронов, атомы галогенов стремятся присоединить еще один электрон для достижения устойчивой конфигурации внешнего уровня ("правило октета").

При этом на внешнем уровне находится один неспаренный электрон, валентность = I. При этом галогены могут проявлять две степени окисления +1 и -1:

Hal⁰−e¯→Hal⁺

Hal⁰+e¯→Hal⁻

В возбужденном состоянии происходит "распаривание" валентных электронов:

ns²np⁴nd¹

валентность = III,

степень окисления +3

ns²np³nd²

валентность = V,

степень окисления +5

ns¹np³nd³

валентность = VII,

степень окисления +7

Запомнить! Фтор является самым электроотрицательным, поэтому может проявлять единственную степень окисления -1. Атом фтора, элемента второго периода, не имеет d-орбиталей, поэтому не переходит в возбужденное состояние и проявляет только валентность I.

Галогены - простые вещества

Физические свойства

Простые вещества - галогены - состоят из двухатомных молекул, в которых атомы связаны ковалентной неполярной связью.

Галогены - вещества молекулярного строения; плохо растворимы в воде (происходит обратимая химическая реакция),но хорошо растворимы в неполярных и малополярных растворителях, таких как CCl₄, гексан С₆Н₁₄, сероуглерод CS₂ и т.п.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Галогены - типичные окислители. Наибольшей химической активностью обладает фтор, это сильнейший окислитель, который реагирует даже с инертными газами:

2F₂+Xe=XeF₄

1) Взаимодействие с металлами. Все галогены взаимодействуют практически со всеми простыми веществами, наиболее энергично протекает реакция с металлами. Фтор при нагревании реагирует со всеми металлами, включая золото и платину, на холоде взаимодействует с щелочными металлами, свинцом и железом. Хлор, бром и йод при обычных условиях реагируют со щелочными металлами, а при нагревании – с медью, железом и оловом:

I₂+2Cu=2CuI

2Fe+3Cl₂=2FeCl₃

В результате взаимодействия образуются галогениды, которые являются солями.

2) Взаимодействие с водородом. Все галогены взаимодействуюс водородом с образованием галогеноводородов:

H₂+Hal₂=2Hhal

При обычных условиях фтор реагирует с водородом в темноте со взрывом:

темнотаH₂+F₂→темнота2HF+Q

взаимодействие с хлором протекает на свету:

H₂+Cl₂→hν2HCl

бром и йод реагируют только при нагревании:

H₂+Br₂→t,∘C2HBr

причем реакция с йодом обратима:

H₂+I₂↔2HI

3) Взаимодействие с неметаллами. С кислородом и азотом галогены непосредственно не взаимодействуют:

Hal₂+O2≠

Реагируют с серой, фосфором, кремнием, проявляя окислительные свойства, химическая активность у брома и йода выражена слабее, чем у фтора и хлора:

2P+3Cl₂=2PCl₃

Si+2F₂=SiF₄

Cl₂+S→t,∘CSCl₂

4) Взаимодействие с водой. С водой фтор и остальные галогены реагируют по-разному: взаимодействие фтора с водой сопровождается горением, а с водяным паром - взрывом:

2F₂+2H₂O=4HF+O₂↑

Остальные галогены при взаимодействии с водой образуют смесь кислот:

Hal₂+H2O=HHal+HHalO

Эта реакции является реакцией диспропорционирования, где галоген одновременно является окислителем и восстановителем.

5) Взаимодействие со щелочами. Также галогены диспропорционируют в растворах щелочей:

• на холоде: Cl₂+2KOH=KClO+KCl+H₂O образуется хлорид и гипохлорит
• при нагревании: 3Cl₂+6KOH→t,∘CKClO₃+5KCl+3H₂O образуется хлорид и хлорат

Гипобромид-ион существует только при температуре ниже 0 °С, гипойодит-ион в растворах не существует.

6) Взаимодействие с соединениями других неметаллов:

Галогены способны отнимать водород от других веществ:

H₂S+Br₂=S+2HBr

Реакционная способность галогенов снижается при переходе от фтора к йоду, поэтому предыдущий элемент вытесняет последующий из галогеноводородных кислот и их солей:

2KI+Br₂=2KBr+I₂

2HBr+Cl₂=2HCl+Br₂

Галогеноводороды их свойства

Соединения галогенов с водородом HHal называются галогеноводородами. Это бесцветные газы, с резким запахом, хорошо растворимые в воде. С ростом массы и размеров молекул усиливается межмолекулярное взаимодействие и, как следствие, повышаются температуры плавления и кипения. Для фтороводорода они имеют аномально высокие значения за счет образования водородных связей между молекулами HF. Для остальных галогеноводородов образование водородных связей не характерно из-за меньшей электроотрицательности атома галогена.

Галогеноводороды очень хорошо растворимы в воде, что позволяет получать концентрированные растворы. При растворении в воде галогеноводороды диссоциируют по типу кислот:

HHal↔H⁺+Hal⁻

Связь в молекулах галогеноводородов ковалентная полярная, причем полярность связи уменьшается с ростом атомной массы галогена.

Запомнить! Водные растворы галогеноводородов являются сильными кислотами, кроме HF. Фтороводородная кислота относится к числу слабых, что объясняется большей прочностью связи H-F.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Водным растворам галогеноводородов присущи все свойства сильных кислот.

1) Взаимодействие с металлами, стоящими в ряду напряжения до водорода:

2HBr+Fe=FeBr₂+H₂

Cu+HCl≠

2) Взаимодействие с амфотерными и основными оксидами:

ZnO+2HCl=ZnCl2+H2O

2HI+CaO=H2O+CaI2

3) Взаимодействие с основаниями:

2HBr+Mg(OH)₂=MgBr₂+2H₂O

3HCl+Al(OH)₃=AlCl₃+3H₂O

4) Взаимодействие с солям и протекает как типичная реакция ионного обмена (см. тему "Реакции ионного обмена"):

HCl+AgNO₃=AgCl↓+HNO3

В отличие от других кислот фтороводородная кислота разрушает стекло и силикаты:

SiO₂+4HF=SiF₄+2H₂O

Именно по этой причине плавиковую кислоту перевозят в специальной пластиковой посуде, стеклянная попросту "расплавится". До сих пор активно используется ее тривиальное название - плавиковая кислота.