Химические свойства. Все галогены являются сильными окислителями

Все галогены являются сильными окислителями. Окислительные свойства их возрастают от иода к фтору.

Вследствие различия окислительных активностей любой вышестоящий свободный галоген вытесняет нижестоящий, находящийся в состоянии однозарядного иона в растворе:

Cl₂⁰ + 2e → 2Cl^– E⁰_{эл. потенц.} = 1,36 В

газ р-р

Br₂ + 2e → 2Br^– E⁰ = 1,09 В

жид. р-р

Cl₂ + 2Br^– = 2Cl^– + Br₂ ЭДС = 1,36 – 1,09 = 0,27 В

газ р-р р-р жид.

Фтор легко вытесняет из соединений все галогены:

F₂ + 2KCl = Cl₂ + 2KF

Все галогены растворимы в воде, однако процесс растворения проходит по-разному. Например, при 0º С один объем воды растворяет пять объемов Cl₂. При более низких tº хлор и вода образуют кристаллогидраты Cl₂·6H₂O, Cl₂8H₂O. Желто-зеленые кристаллы можно получить прямо пропуская хлор через воду со льдом. Элементарная кубическая ячейка воды содержит 46 молекул воды, между которыми есть 8 микроскопических пустот, в которых и оседают молекулы хлора. Поэтому точная формула кристаллогидрата хлора – 8Cl₂·46H₂O.

Водный раствор хлора и брома желтого цвета, но со временем обесцвечивается, так как Cl₂ + H₂O = HCl + HClO → 2HCl + O, то есть получается раствор HCl.

Бром лучше растворим в воде, чем хлор, реакция получается та же.

Горячая вода сгорает в струе фтора с образованием кислорода: 2F₂ + 2H₂O = 4HF + O₂. Не правда ли, исключительный случай! Кислород оказался вдруг не причиной, а следствием горения: F₂ + H₂O → 2HF + O + O₂ + O₃ + OF₂.

Молекулы I₂ в водном растворе диссоциируют на два иона: I₂ ⇄ I⁺ + I^– (характерно только для иода).

Галогены активно взаимодействуют почти со всеми элементами периодической системы. С типичными металлами они образуют соли:

Cu + Cl₂ = CuCl₂

2Fe + 3Cl₂ = 2FеCl₃

Hg + I₂ = HgI₂

Cu + Br₂ = CuBr₂

По разному вступают в реакцию с водородом:

взрыв

H₂ + F₂ → 2HF

hν

H₂ + Cl₂ → 2HCl

За разработку цепного механизма реакций в 1956 г. Семенову Н. Н. присуждена Нобелевская премия.

tº

H₂ + Br₂ → 2HBr

В газообразном фторе горит ксенон:

Xe + 2F₂ → XeF₄

Подобно этому фтор вступает в реакцию с криптоном и радоном.

Во фторе, хлоре, броме горят:

Me + Cl₂ → MeCl, MeCl₂, MeCl₃

С водородом хлор и фтор взрывают на свету.

Горение олова в хлоре: кусок оловянной фольги или ленты взять щипцами, нагреть в пламени и опустить в цилиндр с хлором. Образуется капли тяжелой дымящейся жидкости SnCl₄.

Горение сурьмы в хлоре: в цилиндр с Cl₂ медленно ссыпать с металлической ложки или шпателя сурьму в порошке. Сурьма горит в хлоре очень красиво: крупинки сурьмы вспыхивают белыми искорками.

Горение фосфора в хлоре: на ложечке немного красного фосфора внести в цилиндр с Cl₂. Фосфор самовоспламеняется и горит зеленоватым пламенем, на стенках цилиндра оседают хлориды фосфора.

Горение скипидара в хлоре: Комок стеклянной ваты смочить теплым скипидаром, быстро отжать, взять щипцами и бросить в цилиндр с Cl₂. Скипидар загорается и из цилиндра вырывается пламя и облако сажи (осторожно).

С типичными неметаллами галогены образуют галогеноангидриды: SiF₄, PCl₃, PCl₅:

2Sb + 3Cl₂ = 2SbCl₃, 2Sb + 5Cl₂ = 2SbCl₅

Галогеноангидриды реагируют с водой, образуя при этом галогеноводородную и кислородную кислоты:

PCl₃ + 3H₂O = H₃PO₃ + 3HCl

PCl₅ + 4H₂O = H₃PO₄ + 5HCl

CuF₂, PbF₂ и некоторые другие галиды образуют прочную пленку, предохраняющую металл от дальнейшего разрушения.

Галогены взаимодействуют между собой:

I₂ + Cl₂ = 2IСl

I₂ + 3Cl₂ = 2ICl₃

ClF, ClF₃, BrF, BrF₃, BrF₅, IF₅, IF₇, BrCl, ICl.

Атомарный хлор окисляет также благородные металлы:

HNO₃ + 3HCl = Cl₂ + Cl + NO + 2H₂O

Au + 3Cl = AuCl₃

Дата добавления: 2015-07-21