Halogeny

Otázka: Halogeny

Předmět: Chemie

Přidal(a): annie.ko

prvky 17. (VII.A) skupiny – p⁵ prvky
7 valenčních elektronů (ns² np⁵)
souhrnná značka X

OXIDAČNÍ ČÍSLA

s vodíkem nebo s s-prvky vždy – I
dále pak +I, +III, +V, +VII
fluor má pouze – I

VLASTNOSTI

tvoří dvouatomové molekuly X₂ ve všech skupenstvích
všechny halogeny dráždivé a jedovaté
vysoká elektronegativita a oxidační účinky, velmi reaktivní (s rostoucím protonovým číslem klesá elektronegativita a schopnost tvořit anionty X^–)
teplota tání a teplota varu pravidelně stoupá od fluoru k jodu
kromě jodu dobrá rozpustnost v nepolárních rozpouštědlech
stálejší elektronovou konfiguraci následujícího vzácného plynu získají přijetím elektronu a vytvořením halogenidového aniontu X-, nebo vytvořením jedné kovalentní vazby
halogen s nižším Z vytěsňuje z molekuly halogen s vyšším Z: Cl₂ + 2 KI → 2 KCl + I₂

FLUOR

zelenožlutý plyn
má ze všech prvků nejvyšší elektronegativitu
nejtypičtější nekov

CHLOR

žlutozelený plyn
typický zápach

BROM

červenohnědá žíravá kapalina

JOD

šedá pevná látka
rychle sublimuje na fialové páry
ochotně rozpustný v roztoku jodidu draselného za vzniku Lugolova roztoku

ASTAT

radioaktivní pevná látka
krátký poločas rozpadu
málo prozkoumaný

VÝSKYT

pro svou reaktivitu jsou známy pouze ve sloučeninách
v přírodě se vyskytují převážně jako halogenidy
fluor, chlor a jod jsou biogenní prvky (ryby, řasy)

FLUOR

nejčastěji součástí minerálů, např. kazivec CaF₂, kryolit Na₃AlF₆
také součástí kostí a zubní skloviny

CHLOR

nejčastěji v minerálech, např. halit (sůl kamenná) NaCl, sylvín KCl, karnalit KCl · MgCl₂ 6 H₂O
dále obsažen v krevní plazmě a v žaludečních šťávách

BROM

v malém množství doprovází sloučeniny chloru
obsažen v mořské vodě, chaluhách a slaných jezerech

JOD

obsažen v mořské vodě
tvoří součást hormonu štítné žlázy

PŘÍPRAVA

oxidace halogenvodíků nebo halogenidů silnými oxidačními činidly)
- 2 KMnO₄ + 16 HCl → 5 Cl₂ + 2 MnCl₂ + 2 KCl + 8 H₂O
- K₂Cr₂O₇ + 14 HCl → 3 Cl₂ + 2 CrCl₃ + 2 KCl + 7 H₂O

VÝROBA

elektrolýza roztoků (nebo tavenin) jejich solí → vylučují se na anodě (oxidace halogenidů)

NaCl → Na⁺ + Cl^–(vodný roztok) + vedlejší produkt NaOH

anoda: 2 Cl^– – 2e^– → Cl₂

katoda: 2 H⁺+ 2 x 1e^– → H₂

2 NaCl → 2 Na + Cl₂(tavenina)

anoda: 2 Cl^– – 2e^– → Cl₂

katoda: Na⁺+ 1e^– → Na

POUŽITÍ

FLUOR

výroba freonů a plastů (teflon)

CHLOR

výroba plastů (PVC)
bělicí a desinfekční prostředek (nejběžnější pro desinfekci vody)

BROM

výroba léčiv, barev a fotografického materiálu

JOD

výroba léčiv a barev
jodová tinktura (5% ethanolový roztok jodu)

REAKCE

halogeny s slučují s většinou kovů i nekovů na halogenidy, reakcí s vodíkem vznikají halogenovodíky
stálost aniontů X^– klesá s rostoucím protonovým číslem → lehčí halogen vytěsňuje (nahrazuje) ze sloučenin těžší halogen: Cl₂ + 2 KI → 2 KCl + I₂
halogenace = začlenění halogenu do molekuly

REAKCE HALOGENŮ S VODOU

FLUOR

reaguje s vodou prudce a oxiduje ji na kyslík

F₂ + H₂O → 2 HF + O

CHLOR

rozpouští se ve vodě na chlorovou vodu, která se často užívá k oxidacím
reaguje s vodou pomalu a vzniká kyselina chlorovodíková a kyselina chlorná

Cl₂ + H₂O → HCl + HClO

HClO → HCl + O

kyselina chlorná se rozkládá a uvolňuje se atomový kyslík (biradikál se dvěma nepárovými elektrony) → má oxidační a dezinfekční (bakteriocidní) účinky
tato reakce probíhá i při chlorování pitné vody (dezinfekce)
za studena vznikají chlornany, za tepla chlorečnany

BROM

rozpouští se ve vodě na jodovou vodu → užívá se k oxidacím a k důkazu násobné vazby v organických sloučeninách

JOD

rozpouští se ve vodě velmi málo
jeho vodný roztok s KI (Lugolův roztok) se používá k důkazu škrobu modrofialová barva
ethanolový roztok jodu (jodová tinktura) se používá k dezinfekci kůže

BEZKYSLÍKATÉ SLOUČENINY HALOGENŮ

HALOGENOVODÍKY

dvouprvkové sloučeniny vodíku a halogenu s obecným vzorcem HX
bezbarvé, štiplavě páchnoucí, snadno zkapalnitelné plyny (jedovaté)
v molekulách H–X je jedna kovalentní vazba, její polarita klesá od HF k HI
vznik:
- přímou syntézou halogenů s vodíkem: X₂ + H₂ → 2 HX
- reakcí halogenidu sodného s kyselinou sírovou: NaX + H₂SO₄ → NaHSO₄ + HX
dobře se rozpouštějí ve vodě → vznikají halogenovodíkové kyseliny (jejich síla roste od HCl k HI)
kyselina bromovodíková a jodovodíková jsou na vzduchu nestálé a uvolňují brom nebo jod

KYSELINA FLUOROVODÍKOVÁ (HF)

bezbarvá, dýmající kapalina se silně leptavými účinky
velmi slabá
leptá sklo (reakce s SiO₂) → musí se uchovávat v plastových lahvích
rozpouští většinu kovů s výjimkou zlata a kovů platinové skupiny

KYSELINA CHLOROVODÍKOVÁ (HCl) (tech. název – kyselina solná)

těkavá bezbarvá kapalina, velmi silná žíravina
směs koncentrované kyseliny chlorovodíkové a dusičné v objemovém poměru 3:1 → lučavka královská rozpouští i ušlechtilé kovy (zlato, platina)
funguje jako aktivátor žaludečního enzymu pepsinu, denaturuje bílkoviny a zabíjí bakterie v potravě (pokud dojde k porušení slizového krytu žaludeční stěny, vznikne žaludeční vřed)
je vylučována trávicím traktem všech savců, ve dvanáctníku je však neutralizována
využívá se v geologii a paleontologii k detekci vápence (CaCO₃) a jako čisticí prostředek (bazény)
významná surovina chemického průmyslu

HALOGENIDY

soli halogenovodíkových kyselin
převážně dobře rozpustné ve vodě x výjimky: AgCl, Hg2Cl2, PbCl (za laboratorní teploty nerozpustný za vyšší ano)
připravují se např.:
- přímou syntézou prvků: 2 Fe + 3 Cl2 → 2 FeCl3
- reakcí halogenovodíkových kyselin s neušlechtilými kovy, oxidy a hydroxidy kovů:
  - Zn + 2 HCl → ZnCl₂ + H₂ nebo KOH + HCl → KCl + H₂O
halogenidové anionty se často uplatňují jako ligandy v koordinačních sloučeninách např. [Co(NH3)3Cl3] – triamo-trichlorokobaltitý komplex
a) iontové
- sloučeniny halogenů s prvky s nízkou elektronegativitou (typické kovy)
- mají vysokou teplotu tání a teplotu varu
- v roztoku/tavenině vedou elektrický proud
- př. NaCl, KBr
b) polymerní (s atomovou strukturou)
- sloučeniny halogenů a kovů ze střední části PSP
- spojeny kovalentními vazbami do řetězců nebo vrstev
- mají nižší teplotu tání a teplotu varu
- př. CoCl₂
c) molekulové halogenidy
- sloučeniny halogenu s nekovem nebo polokovem
- spojeny kovalentními vazbami do molekul
- snadno těkají, často tekuté
- př. PCl₅

CHLORID SODNÝ (NaCl) (halit, sůl kamenná, kuchyňská sůl)

pevná krystalická bezbarvá/bílá látka
vyskytuje se rozpuštěný v mořské vodě a na místech, kde v geologické minulosti došlo k vysušení moře (USA, Polsko, Německo)
důležitá surovina pro potravinářský průmysl (dochucování, konzervace masa atd.) a pro chemický
průmysl (výroba sodíku, jedlé sody, chloru)
využívá se ve zdravotnictví ve formě 0,9% roztoku – tzv. fyziologický roztok (infuze atd.)
další zásadní význam má NaCl při zimní údržbě silnic (posypová sůl)

CHLORID DRASELNÝ (KCl) (sylvín)

bílá krystalická látka slané chuti, dobře rozpustná ve vodě
používá se k výrobě draselných hnojiv a k výrobě elementárního draslíku
využívá se jako látka zastavující srdce při popravách v USA

KYSLÍKATÉ SLOUČENINY HALOGENŮ

fluor nemůže excitovat → kyslíkaté sloučeniny netvoří

OXIDY

velmi reaktivní, nestálé
nejstálejší je krystalický oxid jodičný I₂O₅
oxid chloričitý ClO₂ se používá pro bělení buničiny a jako desinfekce pitné vody

OXOKYSELINY

stálejší než oxidy, ale obvykle existují pouze ve vodných roztocích
v bezvodém stavu existuje pouze kyselina chloristá HClO₄ a kyselina jodičná HIO₃ a pentahydrogenjodistá H₅IO₆(pevné látky)
soli oxokyselin halogenů jsou pevné krystalické látky
s rostoucím oxidačním číslem roste síla oxokyselin, ale klesá jejich oxidační schopnost

KYSELINA CHLORNÁ (HClO)

velmi slabá a nestálá kyselina, silné oxidační činidlo
její soli se nazývají chlornany
- směs chloridu a chlornanu sodného se používá k bělení jako tzv. bělicí louh rovnice
- směs chloridu a chlornanu vápenatého se používá jako bělicí a desinfekční prostředek jako tzv. chlorové vápno rovnice pouze za studena vyšší teplota chlorečnany

KYSELINA CHLOREČNÁ (HClO₃)

silná, nestálá kyselina, silné oxidační činidlo
její soli chlorečnany se používají k výrobě výbušnin a zápalek

KYSELINA CHLORISTÁ (HClO₄)

bezbarvá olejovitá kapalina
jedna z nejsilnějších anorganických kyselin
její soli chloristany se používají v pyrotechnice (chloristan draselný a amonný)

Další podobné materiály na webu: