Halogeny – maturitní otázka

 

Otázka: Halogeny

Předmět: Chemie

Přidal(a): filipova.daniela

 

• prvky VII. A skupiny (p⁵ prvky)
• 7 valenčních elektronů

 

Prvek	Značka	Protonové číslo	Elektronegativita
Fluor	F	9	4,1
Chlor	Cl	17	2,8
Brom	Br	35	2,7
Jod	I	53	2,2
Astat	At	85	1,9

 

• tvoří dvouatomové molekuly ve všech skupenských stavech
• kvůli reaktivitě známy jen ve sloučeninách

 

Vlastnosti

• dobře rozpustné v nepolárních rozpouštědlech
• rozpustné ve vodě (kromě jodu)
• teploty tání stoupají od F -> I
• vysoká elektronegativita
• oxidační účinky
• velmi reaktivní – reaktivita klesá od F -> I
• kromě F mohou halogeny využít prázdné nd orbitaly a vytvářet více vazeb, proto:
• F má vždy oxidační číslo – I
• ostatní halogeny: oxidační čísla od – I do VII
• mohou se podílet na tvorbě vodíkových můstků – hlavně fluor
• s kovy a některými nekovy tvoří halogenidy
• s vodíkem tvoří halogenvodíky
• všechny halogeny jsou jedovaté

 

Stabilnější elektronová konfigurace

• přijetím elektronu – vzniká halogenidový anion
• vytvořením kovalentní vazby

 

Příprava

• oxidací halogenidů nebo halogenvodíků silnými oxidačními činidly

 

Výroba

• elektrolýzou roztoků jejich solí
• vylučují se na anodě

 

Fluor – F

• ze všech prvků má nejvyšší elektronegativitu
• nejtypičtější kov
• zelenožlutý plyn
• v kostech a zubní sklovině
• součást minerálů:
  • CaF₂ – kazivec
  • Na₃AlF₆ – kryolit

• výroba plastů (teflon), freonů

 

Chlor – Cl

• žlutozelený plyn
• součást minerálů:
  • NaCl – halit, sůl kamenná
  • KCl – sylvín
  • KCl MgCl2 • 6H2O – karnalit
• v krevní plazmě a žaludečních šťávách
• vyrábí se elektrolýzou taveniny chloridu sodného= solanka
• výroba plastů (PVC), kyseliny chlorovodíkové, bělicí a dezinfekční prostředek

 

Brom – Br

• červenohnědá kapalina
• v mořské vodě, chaluhách, slaných jezerech
• výroba léčiv, barev, fotografického materiálu

 

Jod – I

• fialovo-černá pevná látka
• v mořské vodě
• tvoří součást hormonu štítné žlázy
• snadno sublimuje
• výroba léčiv, barev a jodové tinktury = 5% ethanolový roztok jodu

 

Astat – At

• radioaktivní pevná látka
• krátký poločas rozpadu
• málo prozkoumaný

 

Halogenvodíky

• dvouprvkové sloučeniny halogenů s vodíkem – obecný vzorec HX
• bezbarvé, ostře páchnoucí, snadno zkapalnitelné plyny
• polarita se snižuje od HF – HI
• dobře rozpustné ve vodě – vznikají halogenvodíkové kyseliny

 

Kyselina fluorovodíková = HF

• nejslabší z halogenvodíkových kyselin – má silné vodíkové můstky (brání odštěpení vodíkového kationtu)
• leptá sklo – uchovává se v plastových nádobách

 

Kyselina chlorovodíková = HCl

• silná kyselina
• triviální název = kyselina solná
• základní chemikálie v chemickém průmyslu
• koncentrovaná = 38%
• složka žaludečních šťáv

 

Kyselina jodovodíková = HI

• nejsilnější z halogenvodíkových kyselin
• ve styku se vzduchem je nestálá a uvolňuje jod

 

Halogenidy

• soli halogenvodíkových kyselin
• sloučeniny halogenů s elektropozitivnějšími prvky
• převážně rozpustné ve vodě

 

Příprava

• přímou syntézou
• reakcí s neušlechtilými kovy, oxidy a hydroxidy

 

Rozdělení

• iontové halogenidy – s typickými kovy, vedou elektrický proud (NaCl, KBr)
• polymerní halogenidy – s kovy ze střední části PSP, spojeny kovalentními vazbami (CoCl₂)
• molekulové halogenidy – s nekovy a polokovy, těkavé (PCl₅)

 

Oxidy

• velmi reaktivní, nestálé
• nejstálejší = oxid jodičný I₂O₅

 

Oxokyseliny

Kyselina chlorná = HClO

• velmi slabá, nestálá kyseliny
• silné oxidační činidlo
• soli = chlornany
• bělicí louh = směs chloridu a chlornanu sodného, k bělení
• chlorové vápno = směs chloridu a chlornanu vápenatého, bělicí a dezinfekční prostředek

 

Kyselina chlorečná = HClO₃

• silná, nestálá kyselina
• silné oxidační činidlo
• soli = chlorečnany – výroba výbušnin a zápalek

 

Kyselina chloristá = HClO₄

• nejsilnější z kyselin chloru
• soli = chloristany – využití v pyrotechnice

 

Kyselina jodičná = HIO₃

• nejstálejší z kyselin jodu
• v pevném stavu
• dobře rozpustná ve vodě
• soli = jodičnany

 

Halogenderiváty uhlovodíků

• vznikají náhradou jednoho nebo více vodíkových atomů v molekule uhlovodíku halogenem
• obecný vzorec RX (R = uhlovodíkový zbytek, X = halogen)
• v přírodě se nevyskytují
• rozlišujeme:
  • alkylhalogenidy – mají acyklický uhlovodíkový zbytek
  • arylhalogenidy – mají aromatický uhlovodíkový zbytek
• nejnižší halogenderiváty – plyny, ostatní – kapaliny s charakteristickým zápachem nebo pevné látky
• některé mají narkotické účinky (chloroform)
• jedovaté
• ukládají se v tucích

 

Reakce

Nukleofilní substituce

• vznik derivátů uhlovodíků (alkoholů, aminů)

Eliminace

• nukleofilní činidlo odštěpí H⁺

 

Příprava

• halogenací alkanů (radikálovou substitucí)
• adicí halogenů nebo halogenvodíků na nenasycené uhlovodíky

 

Zástupci

Methylchlorid: CH₃Cl

• plyn
• plnění chladících zařízení

 

Chloroform (trichlormethan): CHCl₃

• těkavá kapalina
• dřivé jako anestetikum v lékařství (karcinogenní účinky)
• rozpouštědlo, surovina v chemickém průmyslu

 

Tetrachlormethan: CCl₄

• těkavá, jedovatá, karcinogenní kapalina
• rozpouštědlo

 

Trichlorethylen: CCl₂ = CHCl

• bezbarvá kapalina
• rozpouštědlo (čištění oděvů)

 

Vinylchlorid (chlorethen): CH₂ = CHCl

• karcinogenní plyn
• polymeruje se na polyvinylchlorid PVC

 

Chlorpren (2-chlorbut-1,3-dien): CH₂ = CCl – CH = CH₂

• surovina pro výrobu chloroprenového kaučuku

 

Chlorbenzen

• bezbarvá kapalina
• slouží k výrobě aromatických sloučenin

 

Tetrafluorethylen: CF₂ = CF₂

• plyn
• polymerací vzniká teflon (polytetrafluorethylen)

 

Jodoform (trijodmethan): CHI₃

• tvoří žluté krystalky
• dezinfekční účinky

 

Freony 

• plynné halogenalkany
• v molekule obsahují atomy Cl a F (např. dichlordifluormethan)
• náplně do chladících zařízení
• hnací plyny ve sprejích
• poškozují ozonovou vrstvu – omezení jejich výroby

 

Ve vyšších vrstvách se z molekuly freonu odštěpí Cl, který reaguje s ozonem za vzniku oxidu chloru a molekuly kyslíku Cl + O₃ -> ClO + O₂

Oxid chloru pak reaguje s volným kyslíkem, vzniká O2 a opět se odštěpuje atom chloru, reakce se řetězově šíří ClO + O -> Cl + O₂