Галогены.

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

Общая характеристика элементов галогенов. FClBrI 7e - n ns 2 np 5 2s 2 2p 5 3s 2 3p 5 4s 2 4p 5 5s 2 5p 5 -1;0-1; 0;+1; +3; +5; +7 F2F2 Cl 2 Br 2 I2I2 Ковалентная неполярная связь, молекулярная кристаллическая решетка нет оксидаCl 2 O 7 Br 2 O 7 I2O7I2O7 Кислотные оксиды Нет гидроксида HClO 4 HBrO 4 HIO 4 кислоты HFHClHBrHI Металлические свойства увеличиваются, неметаллические убывают

Галогены – простые вещества. С увеличением атомной массы окраска становится более темной, возрастают температуры плавления и кипения, а также плотность. F2F2F2F2 Cl 2 Br 2 I2I2 Газ светло-желтого цвета Газ желто-зеленого цвета Жидкость красно-бурого цвета Кристаллы черно-фиолетового цвета T пл.=-219,47 С°; Т кип = -187,99С°; =1696кг/м 3 Т пл =-100,83С°; Т кип = -33,82С°; =3214кг/м 3 Т пл. = -7,1С°; Т кип = 58,93С°; = 3123кг/м 3 Т пл. = 113,7С°; Т кип = 184,5С°; = 4930кг/м3

Химическая связь и строение галогенов. 1)Химическая связь – ковалентная неполярная. Механизм образования связи. р-р перекрывание -сигма связь р - орбиталь 2) Строение галогенов. Молекулярная кристаллическая решетка F - F Cl - Cl Br - Br I - I 151 кДж/моль 243 кДж/моль 199 кДж/моль 151 кДж/моль Химическая активность галогенов уменьшается Энергия связи

Валентные состояния атомов галогенов. Валентность I 3s 3p 3d Валентность III Валентность V ВалентностьVII H – F ; F – O – F H – O – Br = O H – O – Cl = O = О О H – O – I = O = = O 3

История хлора. 1)Xлор получен впервые в 1774 К. Шееле: взаимодействием соляной кислоты с пиролюзитом МnO 2. 3)В 1813 Ж.Л. Гей-Люссак предложил для этого элемента название хлор. 2)Однако, только в 1810 Г. Дэви установил, что хлор - элемент и назвал его chlorine (от греческого chloros - жёлто-зелёный).

Нахождение в природе. 1) Массовая доля хлора в земной коре составляет 0,19%. 2) В свободном виде практически не встречается, в небольших количествах в вулканических газах. 3)Хлор входит в состав многих минералов: Галит (каменная или поваренная соль NaCl) сильвин KCl Сильвинит KCl NaCl Карналлит KCl MgCl 2 6H 2 O Бишофит MgCl 2 6H 2 O

Получение хлора. 1) В лаборатории: MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O 2KMnO HCl =2MnCl 2 + 5Cl 2 + 2KCl + 8H 2 O K 2 Cr 2 O HCl = 2CrCl 3 + 2KCl + 3Cl 2 + 7H 2 O 2) В промышленности: электролиз раствора NaCl 2NaCl + 2H 2 O =H 2 + Cl 2 + 2NaOH

Хлор, его физические свойства. При стандартных условиях: Хлор - желто-зеленый газ с неприятным, удушливым запахом, ядовит, в 2,5 раза тяжелее воздуха. При 20°С растворяется 2-4 V(Cl 2 ) в 1V( H 2 O). Раствор хлора в воде называется хлорной водой. *Природный хлор содержит 2 изотопа: CL(77,3%) и CL(22,7%)

Химические свойства хлора. Хлор - сильный окислитель. 1) Реакции с металлами: 2Na + Cl 2 =2NaCl Ni + Cl 2 =NiCl 2 2Fe + 3Cl 2 = 2FeCl 3 2) Реакции с неметаллами: H 2 + Cl 2 = 2HCl (h ) 2P + 3Cl 2 = 2PCl З 2P +5 Cl 2 =2PCl 5 3) Реакция с водой: Cl 2 + H 2 O = HCl + HClO хлорноватистая кислота 4) Реакции со щелочами: Cl 2 + 2KOH= KCl + KClO + H 2 O 3Cl 2 + 6KOH= 5KCl + KClO З + 3H 2 O(t=40 °C) Cl 2 + Ca(OH) 2 = CaOCl 2(хлорная известь) + H 2 O 5) Вытесняет бром и йод из галогеноводородных кислот и их солей. Cl 2 + 2KI = 2KCl + I 2 Cl 2 + 2HBr = 2HCl + Br 2

Области применения. Склад хлора Для отбеливания бумаги, тканей Для получения соляной кислоты Для получения пластмасс Для получения ядохимикатов Для получе ния каучука Для получе ния раствор ителей Для обеззараживания воды

Биологическая роль хлора. Хлор (хлор-ион) более важен для жизнедеятельности животных и человека, чем для растений. Он входит в состав почек, легких, селезенки, крови, слюны, хрящей, волос. Ионы хлора регулируют буферную систему крови. Хлорид натрия является составной частью плазмы крови и спинномозговой жидкости и участвует в регуляции водного обмена в организме. Свободная соляная кислота входит в состав желудочного сока всех млекопитающих и активно участвует в акте пищеварения. У здорового человека содержится в желудке 0,2-0,3 % соляной кислоты. Недостаток хлора в организме приводит к тахикардии, снижению артериального давления, судорогам.

Необходимо знать… Достаточное количество хлора содержится: 1. В овощах. Таких, как сельдерей, редис, огурцы, капуста белокочанная, укроп, перец, лук, артишок, особенно много в красной свекле. 2.Во фруктах. 3. В бобовых. Потребность человека в хлоре – около 2 г/сут. Безвредная доза до 5-7 г. Потребность в хлоре с избытком удовлетворяется обычным рационом, содержащим в среднем 7-10 г. Хлора, из них 3,7 г мы получаем с хлебом и 4,6 г. При подсаливании пищи поваренной солью.

Химические свойства галогенов. неметаллыфторхлорбромиод He, Ne, Arне взаимодействуют Kr, Xe ЭF n, n = 2,4,6.не взаимодействуют галогеныXF (X=Cl, Br, I); BrCl, ICl, IBr XF 3 (X=Cl, Br, I); I 2 Cl 6 XF 5 (X=Cl, Br, I) XF 7 (X=I) О2О2 F2O2F2O2 не взаимодействуют S SF 6, S 2 F 10 S 2 Cl 2, SCl 2,SCl 4 S 2 Br 2 Не взаимодействуе т N2N2 не взаимодействуют P PХ 3 и РХ 5 PI 3, P 2 I 4,PI 5 (?) H2H2 со взрывом в темноте со взрывом на свету реагирует выше 2000С; Pt -катализатор равновесие H 2 +Г 2 =2НГ смещено влево металлызагораютсяреагируют при нагревании

Галогеноводороды. Галогено- водород Температура плавления С° Температура кипения С° Энергия связи кДж/моль Константа диссоциации кислоты НF , НСl НВr НI , Сила галогеноводородных кислот возрастает с увеличением атомной массы.

Хлороводород. 2. Физические свойства. Газ без цвета с резким запахом, в 1,3 раза тяжелее воздуха, хорошо растворяется в воде, при 0°С в 1л воды растворяется более 500 л HCl. 1. Вид связи. s - p перекрывание H Cl δ+δ+δ+δ+ δ-δ-δ-δ- Связь ковалентная полярная Молекула хлороводорода является диполем. СlСl H

Получение хлороводорода. 1) Синтетический способ (промышленный) H 2 + Cl 2 = 2HCl (h ) H 2 + Cl 2 = 2HCl (h ) 2) Гидросульфатный способ (лабораторный): NaCl (тв.) + H 2 SO 4(конц.) = NaHSO 4 + HCl NaCl (тв.) + H 2 SO 4(конц.) = NaHSO 4 + HCl В химической промышленности хлороводород применяется для получения соляной кислоты.

Химические свойства хлороводорода. 1) При обычных температурах хлороводород не реагирует ни с металлами, ни с их оксидами. 2) При нагревании: 2) При нагревании: а) Fe(кр) +2HCl = FeCl 2 (кр) + H 2 а) Fe(кр) +2HCl = FeCl 2 (кр) + H 2 в) F 2 O 3 (кр) + 6HCl = 2FeCl 3 (кр) + 3H 2 O в) F 2 O 3 (кр) + 6HCl = 2FeCl 3 (кр) + 3H 2 O 3) Взаимодействует с аммиаком. 3) Взаимодействует с аммиаком. NH3(г) + HCl(г) = NH 4 Cl(кр) NH3(г) + HCl(г) = NH 4 Cl(кр) 4) Сухой хлороводород горит в кислороде. 4) Сухой хлороводород горит в кислороде. 4HCl(г) + O 2 (г) Cl 2 (г) + 2H 2 O(г), при t=600°С, кат.CuCl 2 4HCl(г) + O 2 (г) Cl 2 (г) + 2H 2 O(г), при t=600°С, кат.CuCl 2

Соляная кислота. 1. Физические свойства. Бесцветная жидкость. Крепкая соляная кислота «дымит» на воздухе. Раствор хлороводорода с W 35% называется концентрированной соляной кислотой.

Химические свойства соляной кислоты. 1)Раствор HCl в воде - соляная кислота - сильная кислота: кислота - сильная кислота: Диссоциация: Диссоциация: а) без участия воды: HCl H + + Cl - а) без участия воды: HCl H + + Cl - б) с участием воды: HCl +H 2 O H 3 O + + Cl - б) с участием воды: HCl +H 2 O H 3 O + + Cl - Изменение окраски лакмуса происходит из-за наличия в растворе ионов Н + ( Н 3 О + )

Взаимодействие с металлами. 2Al + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 Zn + 2НСL = ZnСL 2 + Н 2 С υ + НСL

Взаимодействие со сложными веществами. 3)с оксидами металлов: MgO + 2HCl = MgCl 2 + H 2 O MgO + 2H + = Mg 2+ + H 2 O CuO + 2HCl = CuCl 2 + H 2 O Al 2 O 3 + 6HCl = 2AlCl 3 + 3H 2 O 4)с основаниями и аммиаком: HCl + KOH = KCl + H 2 O HCl + KOH = KCl + H 2 O H + + OH - = H 2 O H + + OH - = H 2 O 6HCl + 2Al(OH) 3= 2 AlCl 3 + 3H 2 O 6HCl + 2Al(OH) 3= 2 AlCl 3 + 3H 2 O 6H + + 2Al(OH) 3 = 2Al H 2 O 6H + + 2Al(OH) 3 = 2Al H 2 O HCl + NH 3 = NH 4 Cl HCl + NH 3 = NH 4 Cl 5) с солями: CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2 CaCO 3 + 2H + = Ca 2+ + H 2 O + CO 2 Качественная реакция на анионы хлора(Сl - ) HCl + AgNO 3 = AgCl + HNO 3 Cl - + Ag + = AgCl (белый творожистый)

Применение соляной кислоты. 1)получение солей 2)при паянии 3)очистка поверхности металлов в гальваностегии 4)получение красок 5)получение лекарств 6,7)производство ВМС.

Физиологическая роль соляной кислоты. HCl - убивает попадающие в желудок микробы и различные паразиты. HCl запускает пищеварение во всем желудочно- кишечном тракте, благодаря чему микробы и паразиты расщепляются пищеварительными ферментами. Вот перечень признаков, которые позволяют заподозрить снижение кислотности желудка. Дискомфорт в желудке после еды, тошнота после приема лекарств, множественные пищевые аллергии, расширенные кровеносные сосуды на щеках и носе, угри, слабые, расслаивающиеся ногти, анемии из- за плохого всасывания железа.

Кислородсодержащие соединения хлора. Кислота С.о. хлора Название кислоты Название аниона Сила кислоты (К д ) Увеличен ие силы окислите ля HClO+1 Хлорноватис тая гипохлори т очень слабая (2, ) НClO 2 +3Хлористаяхлорит слабая (1, ) HClO 3 +5Хлорноватаяхлорат сильная (~10) НClO 4 +7Хлорнаяперхлорат очень сильная (10 10 )