Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Химические соединения галогенов



Большинство соединений галогенов с неметаллами имеют молекулярную структуру и представляют собой газы, жидкости или летучие твердые вещества. Хлориды, бромиды и иодиды полностью гидролизуются с образованием двух кислот. Раньше эти вещества называли галогенангидридами:

Фториды неметаллов гидролизуются в небольшой степени. Вообще фториды существенно отличаются от остальных галогенидов. Атомы фтора и атомы прочих галогенов по многим характеристикам находятся по разные стороны от кислорода, причем последний ближе к фтору, чем к хлору:

К этим характеристикам относятся электроотрицательность, поляризуемость атомов, радиусы атомов и ионов, прочность и степень ионности образуемых связей. На примере реакций гидролиза SiCl4 и РВг3видно, что связи фосфора и серы с кислородом прочнее, чем связи с хлором и бромом. Поэтому и идет полный гидролиз. Связи этих же элементов с фтором несколько прочнее, чем с кислородом. Поэтому соединения SiF4 и PF3 гидролизуются частично и обратимо.

Из соединений с неметаллами наибольшее практическое значение имеют галогеноводороды HF, НС1, НВг и HI. Это газообразные вещества с резким запахом. С парами воды образуют туман - мельчайшие капельки раствора. Очень хорошо растворимы в воде. Фтороводород в отличие от остальных галогеноводородов легко превращается в жидкость (tКИП(HF) = +19,4 °С,

tКИП(НС1) = -84,9 °С) и неограниченно растворим в воде. Водный раствор фтороводорода называетсяплавиковой кислотой.

задание 9.11. Как называется водный раствор хлороводорода?

Газообразный хлороводород можно получить в лаборатории действием концентрированной серной кислоты на хлорид натрия при нагревании:

Для получения бромоводорода и иодоводорода применяют реакции гидролиза бромида и иодида фосфора (см. выше).

Обычно на заводах производят соляную кислоту с массовой долей 37%. Это почти насыщенный раствор. Он применяется в качестве сильной, устойчивой и относительно не очень ядовитой и опасной кислоты. Все же концентрированная соляная кислота имеет резкий запах, вызывает сильное раздражение дыхательных путей, и ее можно использовать только в хорошо проветриваемом помещении. Разбавленная кислота (массовая доля 4% и менее) запаха почти не имеет, так как все молекулы НС1 распадаются на ионы. Желудочный сок содержит от 0,7 до 1,5% хлороводорода.

задание 9.12. Соляная кислота с массовой долей НС1 36% имеет плотность 1,18 г/см3. Рассчитайте молярную концентрацию хлороводорода.

Водные растворы остальных галогеноводородов представляют собой сильные кислоты, кроме HF, степень диссоциации которого при концентрации с =0,1 моль/л составляет только 8%. Растворы галогеноводородов проявляют все характерные свойства кислот. Кроме того, хлороводород, бромоводород и иодоводород - восстановители, так как анионы галогенов могут отдавать по одному электрону. Восстановительные свойства галогеноводородов кажутся более сильными, чем восстановительные свойства их солей. Это объясняется тем, что галогеноводороды одновременно создают кислую среду, усиливающую действие многих окислителей.

задание 9.13. Напишите уравнения реакций в растворах в ионной и молекулярной формах:

Правильность написания второй реакции проверьте опытом с растворами имеющихся дома веществ.

Фтороводород восстановительных свойств не проявляет, но у него есть другое, и весьма необычное свойство. Он реагирует с кислородными соединениями, замещая в них О2- и ОН на F". Это наиболее ярко проявляется в разъедающем действии фтороводорода на стекло. В парах фтороводорода стекло делается матовым, а под действием жидкой кислоты поверхность стекла становится неровной. Происходит химическая реакция:

Для галогеноводородов характерны также реакции присоединения к молекулам с кратными связями:

Для получения соединений галогенов с металлами, т. е. солей, применяют как реакции соединения, так и реакции обмена.

задание 9.14. Напишите шесть реакций получения СаВг2 из кальция, оксида кальция, гидроксида кальция и карбоната кальция, применяя в качестве реагентов Вг2 и НВr.

Хлориды, бромиды и иодиды большинства металлов хорошо растворимы в воде. К малорастворимым и практически нерастворимым относятся соли серебра, меди(I), ртути(I), ртути(II), свинца(II). Но фторид серебра - хорошо растворимая соль, а у кальция, образующего растворимые соли СаС12, СаВr2 и Са12, практически нерастворимый фторид CaF2. В этих фактах проявляется отмеченная выше противоположность свойств фтора и других галогенов, когда рассматривается их конкуренция с реагентами, содержащими кислород. В данном случае это вода.

задание 9.15. Рассмотрите возможность и характер гидролиза галогенидов металлов.

Ионы галогенов могут входить в состав комплексных соединений в качестве лигандов, так как имеют валентные электронные пары:

Возможность получения и устойчивость кислородных соединений галогенов рассмотрим на примере хлора (табл. 9.2). Реагируя с водой, он образует хлорноватистую кислоту

Таблица 9.2. Кислородсодержащие кислоты хлора

При реакциях хлора со щелочами образуются кислородсодержащие соли (см. выше). Хлорноватистая кислота разлагается на свету с выделением активного атомарного кислорода, а теряя воду, превращается в оксид хлора(I):

Все кислородсодержащие соединения хлора как окислители в растворе характеризуются приблизительно одинаковой силой, но скорости их реакций резко уменьшаются при переходе от С1(1) к Cl(VII). Например, хлорноватистая кислота моментально выделяет иод из раствора иодида калия, а разбавленная хлорная кислота с раствором KI практически не реагирует.

ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ

1. Газ со слабой зеленой окраской имеет плотность 3,00 г/л при 98,7 кПа и 20 °С. Установите формулу газа.

2. Бинарное соединение содержит 9,1% кислорода. Установите его формулу.

3. Газ, содержащийся в сосуде объемом 3,5 л, при 64 °С полностью поглощается 1 г кальция с образованием 5 г продукта. Какой газ находился в сосуде и каково его давление?

4.Выберите вещество для получения газообразного фтороводорода из фторида кальция: a) NaOH; б) НС1; в) H2S04. Напишите уравнение реакции и укажите необходимые условия ее проведения.

5.К смеси бромоводорода и оксида углерода(П) объемом 3,7 л добавили 0,9 л аммиака. Средняя молярная масса смеси стала 57,68 г/моль. Найдите объемные доли газов в исходной смеси.

6.Имеются склянки с растворами хлорида натрия, иодида кальция и бромной водой (раствор брома в воде). Как установить, где какой раствор, используя пробы только этих растворов?

7.Какой объем хлора получится при реакции 8,82 г хлората калия с 600 мл соляной кислоты с концентрацией 0,94 моль/л?

8. Составьте уравнения реакций в растворах:

9. Напишите реакции последовательного превращения:

10. Напишите структурную формулу фторида кислорода с указанием степеней окисления атомов.

Слева от галогенов в периодической системе элементов находятся кислород О, сера S, селен Se, теллур Те и полоний Ро. У элементов этой группы есть еще довольно редко употребляемое название халькогены.Особое значение в химии и жизни имеет первый элемент группы VIA - кислород. Редкий день, когда мы не произнесем или не услышим слово кислород. Большое практическое значение имеет также сера. Последний элемент группы - полоний - настолько неустойчив, что его лишь считанное число раз получали в виде микроскопических порций индивидуального вещества.

Элементы группы VIA имеют шесть электронов на орбиталях внешнего энергетического уровня, из них два неспаренных электрона:

задание 10.1. Напишите полные электронные формулы кислорода и серы и сокращенную электронную формулу селена.

Для всех элементов группы VIA характерно двухвалентное состояние. Ранее нам встречались такие ве-

щества, как вода, сероводород, углекислый газ, хлорид серы(II):

Валентность кислорода не может повышаться, так как у него нет свободных орбиталей, достаточно близких по энергии к подуровню 2р. В этом отношении свойства кислорода совпадают со свойствами фтора. Сера и все остальные элементы группы VIA имеют свободные d-орбитали на внешнем уровне и в возбужденных состояниях становятся четырех- и шестивалентными:

Состояния повышенной валентности стабилизируются только в соединениях с кислородом, фтором и хлором. В соединениях со всеми другими элементами сера, селен и теллур бывают только двухвалентными.

задание 10.2. Какие формулы соответствуют существующим веществам: CaS, H2Se, Те03, Ca3Se, Na4S, K2S, Rb6S, CSe2?

Кислород имеет высокую электроотрицательность (Х = 3,5), занимая второе место после фтора. Электроотрицательность серы значительно ниже (% = 2,6). У последующих элементов х продолжает понижаться, но различие между серой и селеном незначительно. При переходе в группе VIA сверху вниз усиливаются металлические свойства элементов. Кислород, сера и селен в простых веществах являются неметаллами, теллур - полуметалл, а полоний - металл.