Halogeny – maturitní otázka (2)

Proč je zakázané kopírování? 💾 Stáhnout materiálVIP členstvíNahlásit chybu

 

   Otázka: Halogeny

   Předmět: Chemie

   Přidal(a): annie.ko

 

 

HALOGENY

  • 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: