Aula 3. Compostos de oxigênio de halogênios

Óxidos de halogéneo.

Aplicação de halogênios e seus compostos.

1. Óxidos de halogênio

Os halogênios formam vários compostos com o oxigênio. Mas esses compostos são instáveis, ∆G o >0, explodem facilmente quando aquecidos e na presença de compostos orgânicos. Eles são obtidos apenas indiretamente.

Os seguintes compostos de oxigênio e halogênio são relativamente estáveis:

Propriedades
Aparência em não.	Gás amarelo	Amarelo marrom gás. Venenoso	Amarelo verde. gás.	Líquido vermelho escuro	Líquido incolor.	Explosivo
Incolor Cristo. substância					Ritmo. plural, sobre N	(mais estável que outros óxidos)
Diferença. em t>350°C
∆G o , kJ/mol
	Estrutura molecular

→ Aumento da atividade oxidativa →

Cl 2 O 3 , Br 2 O 3 , BrO 2 , Br 2 O 5 , I 2 O 4 , I 2 O 6 também são conhecidos.

Recibo.

OF 2 (óxido de flúor, ou mais corretamente, fluoreto de oxigênio) é um forte agente oxidante. É obtido pela ação de F 2 sobre uma solução alcalina diluída resfriada:

Os óxidos de cloro e iodo podem ser obtidos pelas reações:

Propriedades quimicas:

Termicamente instável:

Todos os compostos halogênio com oxigênio (exceto OF 2) são óxidos ácidos.

Cl 2 O, Cl 2 O 7, I 2 O 5, quando interagindo com a água, formam ácidos:

ClO 2 , Cl 2 O 6 (C.O. = +4, +6 – instável) ao interagir com a água são desproporcionais:

Óxidos de halogéneo – agentes oxidantes:

OF 2 contém O +2 - um agente oxidante muito forte:

Óxidos com estado de oxidação de halogênio intermediário desproporcional:

Ácidos de halogênio contendo oxigênio

		Todos os ácidos halogênios contendo oxigênio são altamente solúveis em água. HClO 4 , HIO 3 e H 5 IO 6 são conhecidos na forma livre, os demais são instáveis ​​e existem apenas em soluções aquosas diluídas. Os compostos mais estáveis ​​estão em SO. -1 e +5.	Aparência		Ácido-básico propriedades	Nomes de ácidos
		Nomes de sais	Existem apenas em solução Ácidos fracos		Conexão anfotérica. Fluorado Hipocloroso bromado	Iodioso Hipoftorite Hipocloritos Hipobromitos
			Hipoidite		Meio ácido força
		Cloreto	Incolor cristais		Ácidos fortes Cloroso Bromônico
		Iodo Cloreto	Incolor líquido Ácido mais forte		Ácido fraco	Orthoodnaya Percloratos Perbromatos

Períodos

Comparação de forças de ácido

Estrutura dos ácidos cloro-oxigênio:

Esse padrão é típico não apenas do cloro, mas também do bromo e do iodo.

À medida que o estado de oxidação do halogênio aumenta, a carga do íon aumenta, isso aumenta sua atração pelo O 2- e torna mais difícil a dissociação de acordo com o tipo de base. Ao mesmo tempo, a repulsão dos íons positivos H + e E n + aumenta, o que facilita a dissociação do tipo ácido.

Arroz. 1. Esquema de um fragmento da molécula E(OH)n

HOCl é um composto anfotérico: pode dissociar-se tanto como ácido quanto como base:

Na série ClO - - ClO 2 - - ClO 3 - - ClO 4 - a estabilidade de ácidos e ânions aumenta. Isso é explicado por um aumento no número de elétrons envolvidos na formação de ligações:

Multiplicidade de conexão =1 Multiplicidade de conexão=1,5

d(Cl-O)=0,170 nm d(Cl-O)=0,145 nm

Com o aumento do número de átomos de oxigênio nos ácidos, a blindagem do Cl aumenta, diminuindo a capacidade oxidante.

Assim, na série HClO → HClO 2 → HClO 3 → HClO 4

a força dos ácidos aumenta;

a estabilidade ácida aumenta;

a capacidade oxidativa diminui.

A força dos ácidos contendo oxigênio na série HOCl-HOBr-HOI diminui devido a um aumento no raio covalente e um enfraquecimento da ligação O-Hal:

Kd 5∙10 -8 2∙10 -9 2∙10 -10

As propriedades oxidantes são reduzidas

Na série HCO-HBrO-HIO, a estabilidade dos ácidos aumenta. Por exemplo, quando aquecidos ou expostos à luz, eles se decompõem:

, ∆G o (kJ) HClO, HBrO, HIO

Cl 2 O 3 , Br 2 O 3 , BrO 2 , Br 2 O 5 , I 2 O 4 , I 2 O 6 também são conhecidos.

O ácido fluoroso é produzido usando as reações:

.

(no.)!!!

O ácido hipocloroso é obtido pela hidrólise do cloro (o HCl é removido pela ação do CaCO 3):

O equilíbrio é estabelecido quando 30% do cloro reage.

HClO e HBrO são obtidos pela decomposição de hipocloritos e hipobromitos:

2. O HClO 2 é obtido a partir de sais:

3. HHalO 3 é obtido:

Dos sais:

Oxidação de halogênios com agentes oxidantes fortes:

4. HClO 4, H 5 IO 6 de sais:

Propriedades quimicas

Decompõe-se quando aquecido e exposto à luz:

Agentes oxidantes fortes (todos os ácidos são agentes oxidantes mais fortes que seus sais):

O ácido perclórico é um agente oxidante fraco apenas em soluções concentradas: Sais de oxoácidos

mais estável que os ácidos. A sua estabilidade aumenta com o aumento do estado de oxidação.

Propriedades químicas dos sais:

1. Cloratos e percloratos se decompõem apenas quando aquecidos:

2. Eles, como os ácidos, são agentes oxidantes (mas mais fracos que seus ácidos):

Obtenção de sais:

MeHalO é obtido passando halogênios por uma solução fria de álcali, soda ou potássio:

MeClO 4 e Me 5 IO 6 por oxidação de cloratos e iodatos durante eletrólise ou aquecimento fraco:

7. Aplicação

Flúor

O ácido fluorídrico é usado para gravar vidro, remover resíduos de areia de peças fundidas de metal e em síntese química.

O UF 6 é usado na indústria nuclear.

CF 2 Cl 2 é usado como refrigerante.

CaF 2 é usado em metalurgia.

O derivado de flúor do etileno, o tetrafluoroetileno, como resultado da polimerização, produz um polímero valioso - o Teflon, que é resistente a reagentes químicos e é indispensável na produção de substâncias de especial pureza, para a fabricação de equipamentos.

Materiais fluorados – na medicina, substitutos de vasos sanguíneos e válvulas cardíacas. Os produtos feitos de fluoroplástico são amplamente utilizados nas indústrias de aviação, elétrica, nuclear e outras.

Cloro

O cloro é essencial para a síntese na síntese orgânica e de polímeros. O método de metalurgia do cloro produz silício e metais não ferrosos refratários (titânio, nióbio, tântalo, etc.).

É utilizado como oxidante e para esterilização de água potável.

O ácido clorídrico e os haletos são utilizados nas indústrias metalúrgica, têxtil e alimentícia.

O HClO é usado como agente bactericida e clareador. O oxigênio atômico liberado quando o ácido se dissolve descolora os corantes e mata os micróbios:

Água de dardo- é uma mistura de cloreto de potássio e hipoclorito, é obtido pela ação do álcali sobre a “água clorada”, possui propriedades branqueadoras:

O branqueador ou alvejante é um pó branco com odor pungente, utilizado como branqueador e desinfetante:

Bromo

Usado em síntese orgânica.

AgBr é usado em fotografia.

Compostos de bromo são usados ​​para produzir medicamentos.

I 2 é necessário para a metalurgia; é usado como anti-séptico e desinfetante. O iodo substitui os átomos de hidrogênio nas moléculas de proteínas dos microrganismos, o que leva à sua morte:

KI é usado para trabalhar madeira.

Os compostos de iodo são utilizados para a produção de medicamentos, em aditivos alimentares (NaI), para síntese e em análises químicas (iodometria).

O flúor só pode ser um agente oxidante, o que é facilmente explicado pela sua posição na tabela periódica de elementos químicos de D.I. É um forte agente oxidante, oxidando até alguns gases nobres:

2F 2 +Xe=XeF 4

A alta atividade química do flúor deve ser explicada

Mas a destruição de uma molécula de flúor requer muito menos energia do que a liberada durante a formação de novas ligações.

Assim, devido ao pequeno raio do átomo de flúor, os pares de elétrons isolados na molécula de flúor colidem mutuamente e enfraquecem.

Os halogênios interagem com quase todas as substâncias simples.

1. A reação com metais ocorre de forma mais vigorosa. Quando aquecido, o flúor reage com todos os metais (incluindo ouro e platina); no frio reage com metais alcalinos, chumbo, ferro. Com o cobre e o níquel, a reação não ocorre no frio, pois uma camada protetora de flúor se forma na superfície do metal, protegendo o metal de futuras oxidações.

O cloro reage vigorosamente com metais alcalinos, e com cobre, ferro e estanho a reação ocorre quando aquecido. O bromo e o iodo se comportam de maneira semelhante.

A interação de halogênios com metais é um processo exotérmico e pode ser expresso pela equação:

2M+nHaI 2 =2MHaI DH<0

Os halogenetos metálicos são sais típicos.

Os halogênios nesta reação exibem fortes propriedades oxidantes. Nesse caso, os átomos metálicos cederam elétrons e os átomos de halogênio aceitam, por exemplo:

2. Em condições normais, o flúor reage com o hidrogênio no escuro com uma explosão. A interação do cloro com o hidrogênio ocorre sob luz solar intensa.

O bromo e o hidrogênio interagem apenas quando aquecidos, e o iodo reage com o hidrogênio sob forte aquecimento (até 350°C), mas esse processo é reversível.

H 2 + Cl 2 = 2 HCl H 2 + Br 2 = 2 HBr

H 2 +I 2 « 350° 2HI

O halogênio é um agente oxidante nesta reação.

A pesquisa mostrou que a reação entre o hidrogênio e o cloro na luz tem o seguinte mecanismo.

A molécula de Cl 2 absorve um quantum de luz hv e se decompõe em radicais Cl inorgânicos. . Isto serve como o início da reação (excitação inicial da reação). Depois continua sozinho. Radical cloro Cl. reage com uma molécula de hidrogênio. Neste caso, um radical hidrogênio H e HCl são formados. Por sua vez, o radical hidrogênio H. reage com a molécula de Cl 2, formando HCl e Cl. etc.

Сl 2 +hv=Сl. +Cl.

Cl. +H 2 =HCl+H.

N. +Cl 2 =HCl+C1.

A excitação inicial causou uma cadeia de reações sucessivas. Tais reações são chamadas de reações em cadeia. O resultado é cloreto de hidrogênio.

3. Os halogênios não interagem diretamente com o oxigênio e o nitrogênio.

4. Os halogênios reagem bem com outros não metais, por exemplo:

2P+3Cl 2 =2PCl 3 2P+5Cl 2 =2PCl 5 Si+2F 2 =SiF 4

Os halogênios (exceto o flúor) não reagem com gases inertes. A atividade química do bromo e do iodo em relação aos não metais é menos pronunciada do que a do flúor e do cloro.

Em todas as reações acima, os halogênios exibem propriedades oxidantes.

Interação de halogênios com substâncias complexas. 5. Com água.

O flúor reage explosivamente com a água para formar oxigênio atômico:

H 2 O+F 2 =2HF+O

Os halogênios restantes reagem com a água de acordo com o seguinte esquema:

Gal 0 2 +H 2 O «NGal -1 +NGal +1 O

Esta reação é uma reação de desproporção onde o halogênio é tanto um agente redutor quanto um agente oxidante, por exemplo:

Cl 2 +H 2 O«HCl+HClO

Cl 2 +H 2 O«H + +Cl - +HClO

Сl°+1e - ®Сl - Cl°-1e - ®Сl +

onde HCl é ácido clorídrico forte; HClO - ácido hipocloroso fraco

6. Os halogênios são capazes de remover hidrogênio de outras substâncias, terebintina + C1 2 = HC1 + carbono

O cloro substitui o hidrogênio em hidrocarbonetos saturados: CH 4 + Cl 2 = CH 3 Cl + HCl

e une compostos insaturados:

C 2 H 4 + Cl 2 = C 2 H 4 Cl 2

7. A reatividade dos halogênios diminui na série F-Cl - Br - I. Portanto, o elemento anterior desloca o subsequente dos ácidos do tipo NG (G - halogênio) e seus sais. Neste caso, a atividade diminui: F 2 >Cl 2 >Br 2 >I 2

Aplicativo

O cloro é usado para desinfetar água potável, branquear tecidos e pasta de papel. Grandes quantidades dele são consumidas para produzir ácido clorídrico, alvejante, etc. O flúor tem ampla aplicação na síntese de materiais poliméricos - fluoroplásticos, que possuem alta resistência química, e também como oxidante para combustível de foguetes. Alguns compostos de flúor são usados ​​na medicina. O bromo e o iodo são fortes agentes oxidantes e são utilizados em diversas sínteses e análises de substâncias.

Grandes quantidades de bromo e iodo são usadas para fazer medicamentos.

Halogenetos de hidrogênio

Compostos de halogênios com hidrogênio HX, onde X é qualquer halogênio, são chamados de haletos de hidrogênio. Devido à alta eletronegatividade dos halogênios, o par de elétrons de ligação é deslocado em direção a eles, portanto as moléculas desses compostos são polares.

Os halogenetos de hidrogênio são gases incolores com odor pungente e facilmente solúveis em água. A 0°C, dissolva 500 volumes de HC1, 600 volumes de HBr e 450 volumes de HI em 1 volume de água. O fluoreto de hidrogênio se mistura com água em qualquer proporção. A alta solubilidade desses compostos em água permite a obtenção de concentrados

Tabela 16. Graus de dissociação de ácidos hidrohálicos

soluções de banho. Quando dissolvidos em água, os halogenetos de hidrogênio se dissociam como ácidos. O HF pertence a compostos fracamente dissociados, o que é explicado pela resistência especial da ligação no refrigerante. As demais soluções de haletos de hidrogênio são classificadas como ácidos fortes.

HF - ácido fluorídrico HC1 - ácido clorídrico HBr - ácido bromídrico HI - ácido iodídrico

A força dos ácidos da série HF - HCl - HBr - HI aumenta, o que é explicado pela diminuição da energia de ligação na mesma direção e pelo aumento da distância internuclear. HI é o ácido mais forte da série de ácidos hidro-hálicos (ver Tabela 16).

A polarizabilidade aumenta devido ao fato de que a água polariza

A conexão maior é aquela cujo comprimento é maior. I Os sais dos ácidos hidrohálicos têm os seguintes nomes, respectivamente: fluoretos, cloretos, brometos, iodetos.

Propriedades químicas dos ácidos hidrohálicos

Na sua forma seca, os halogenetos de hidrogênio não têm efeito na maioria dos metais.

1. Soluções aquosas de haletos de hidrogênio têm propriedades de ácidos livres de oxigênio. Interage vigorosamente com muitos metais, seus óxidos e hidróxidos; eles não afetam metais que estão na série de tensões eletroquímicas dos metais após o hidrogênio. Interaja com alguns sais e gases.

O ácido fluorídrico destrói vidro e silicatos:

SiO 2 +4HF=SiF 4 +2H 2 O

Portanto, não pode ser armazenado em recipientes de vidro.

2. Nas reações redox, os ácidos hidro-hálicos comportam-se como agentes redutores, e a atividade redutora nas séries Cl - , Br - , I - aumenta.

Recibo

O fluoreto de hidrogênio é produzido pela ação do ácido sulfúrico concentrado sobre o espatoflúor:

CaF 2 +H 2 SO 4 =CaSO 4 +2HF

O cloreto de hidrogênio é produzido pela reação direta do hidrogênio com o cloro:

H2 + Cl2 = 2HCl

Este é um método sintético de produção.

O método do sulfato é baseado em uma reação concentrada

ácido sulfúrico com NaCl.

Com leve aquecimento, a reação prossegue com a formação de HCl e NaHSO 4.

NaCl+H 2 SO 4 =NaHSO 4 +HCl

A uma temperatura mais elevada, ocorre o segundo estágio da reação:

NaCl+NaHSO 4 =Na 2 SO 4 +HCl

Mas é impossível obter HBr e HI de forma semelhante, porque seus compostos com metais ao interagir com concentrados

são oxidados pelo ácido sulfúrico, porque I - e Br - são fortes agentes redutores.

2NaBr -1 +2H 2 S +6 O 4(k) =Br 0 2 +S +4 O 2 +Na 2 SO 4 +2H 2 O

Brometo de hidrogênio e iodeto de hidrogênio são obtidos por hidrólise de PBr 3 e PI 3: PBr 3 +3H 2 O=3HBr+H 3 PO 3 PI 3 +3H 2 O=3HI+H 3 PO 3

Halogenetos

Os halogenetos metálicos são sais típicos. Eles são caracterizados por um tipo de ligação iônica, onde os íons metálicos têm carga positiva e os íons halogênio têm carga negativa. Eles têm uma estrutura cristalina.

A capacidade redutora dos halogenetos aumenta na ordem Cl -, Br -, I - (ver §2.2).

A solubilidade dos sais pouco solúveis diminui na série AgCl - AgBr - AgI; em contraste, o sal AgF é altamente solúvel em água. A maioria dos sais de ácidos hidro-hálicos são altamente solúveis em água.

características gerais

Os halogênios incluem os cinco principais elementos não metálicos, localizados no grupo VII da tabela periódica. Este grupo inclui elementos químicos como flúor F, cloro Cl, bromo Br, iodo I, astato At.

Os halogênios receberam o nome da palavra grega, que na tradução significa formador de sal ou “formador de sal”, já que, em princípio, a maioria dos compostos que contêm halogênios são chamados de sais.

Os halogênios reagem com quase todas as substâncias simples, com exceção apenas de alguns metais. São agentes oxidantes bastante energéticos, possuem odor muito forte e pungente, interagem bem com a água, além de apresentarem alta volatilidade e alta eletronegatividade. Mas na natureza eles só podem ser encontrados como compostos.

Propriedades físicas dos halogênios

1. Produtos químicos simples, como halogênios, consistem em dois átomos;
2. Se considerarmos os halogênios em condições normais, então você deve saber que o flúor e o cloro estão no estado gasoso, enquanto o bromo é uma substância líquida e o iodo e o astato são substâncias sólidas.

3. Para halogênios, o ponto de fusão, o ponto de ebulição e a densidade aumentam com o aumento da massa atômica. Além disso, ao mesmo tempo, sua cor muda, fica mais escura.
4. Com cada aumento no número de série, a reatividade química e a eletronegatividade diminuem e as propriedades não metálicas tornam-se mais fracas.
5. Os halogênios têm a capacidade de formar compostos entre si, como o BrCl.
6. À temperatura ambiente, os halogênios podem existir em todos os três estados da matéria.
7. Também é importante lembrar que os halogênios são produtos químicos bastante tóxicos.

Propriedades químicas dos halogênios

Ao reagir quimicamente com metais, os halogênios atuam como agentes oxidantes. Se, por exemplo, tomarmos flúor, mesmo em condições normais ele reage com a maioria dos metais. Mas o alumínio e o zinco inflamam-se mesmo na atmosfera: +2-1: ZnF2.

Produção de halogênios

Na produção de flúor e cloro em escala industrial, são utilizadas eletrólise ou soluções salinas.

Se você olhar atentamente a imagem abaixo, verá como o cloro pode ser produzido em laboratório usando uma unidade de eletrólise:

A primeira foto mostra uma instalação para cloreto de sódio fundido e a segunda para produção de solução de cloreto de sódio.

Este processo de eletrólise do cloreto de sódio fundido pode ser representado na forma desta equação:

Com o auxílio dessa eletrólise, além de produzir cloro, também se formam hidrogênio e hidróxido de sódio:

É claro que o hidrogênio é produzido de forma mais simples e barata, o que não se pode dizer do hidróxido de sódio. Tal como o cloro, quase sempre é obtido apenas através da eletrólise de uma solução de sal de cozinha.

Se você olhar a foto acima, verá como o cloro pode ser produzido em laboratório. E é obtido pela reação do ácido clorídrico com óxido de manganês:

Na indústria, o bromo e o iodo são obtidos pela substituição dessas substâncias pelo cloro proveniente de brometos e iodetos.

Aplicação de halogênios

O flúor, ou seria mais correto chamar de fluoreto de cobre (CuF2), tem uma ampla gama de aplicações. É utilizado na fabricação de cerâmicas, esmaltes e esmaltes diversos. A frigideira de teflon encontrada em todas as casas e o refrigerante das geladeiras e condicionadores de ar também surgiram graças ao flúor.

Além das necessidades domésticas, o Teflon também é utilizado para fins médicos, pois é utilizado na produção de implantes. O flúor é necessário na fabricação de lentes em óptica e cremes dentais.

O cloro também é encontrado literalmente em todas as etapas de nossas vidas. O uso mais difundido e difundido de cloro é, obviamente, o sal de cozinha NaCl. Também atua como agente desintoxicante e é utilizado no combate ao gelo.

Além disso, o cloro é indispensável na produção de plástico, borracha sintética e policloreto de vinila, graças aos quais obtemos roupas, sapatos e outras coisas necessárias ao nosso dia a dia. É usado na produção de alvejantes, pós, corantes e outros produtos químicos domésticos.

O bromo é geralmente necessário como substância fotossensível na impressão de fotografias. Na medicina é usado como sedativo. O bromo também é usado na produção de inseticidas e pesticidas, etc.

Bem, o conhecido iodo, que está disponível no armário de remédios de todas as pessoas, é usado principalmente como anti-séptico. Além de suas propriedades anti-sépticas, o iodo está presente em fontes de luz e também auxilia na detecção de impressões digitais na superfície do papel.

O papel dos halogênios e seus compostos para o corpo humano

Ao escolher o creme dental na loja, provavelmente cada um de vocês prestou atenção ao fato de que o teor de compostos de flúor está indicado em seu rótulo. E não é à toa, pois esse componente está envolvido na construção do esmalte e dos ossos dos dentes e aumenta a resistência dos dentes à cárie. Também desempenha um papel importante nos processos metabólicos, participa na construção do esqueleto ósseo e previne a ocorrência de uma doença tão perigosa como a osteoporose.

O cloro também desempenha um papel importante no corpo humano, pois participa ativamente na manutenção do equilíbrio água-sal e na manutenção da pressão osmótica. O cloro está envolvido no metabolismo do corpo humano, na construção dos tecidos e, o que também é importante, na eliminação do excesso de peso. O ácido clorídrico, que faz parte do suco gástrico, é de grande importância para a digestão, pois sem ele o processo de digestão dos alimentos é impossível.

O cloro é necessário ao nosso corpo e deve ser fornecido diariamente nas doses necessárias. Mas se a sua ingestão pelo corpo for excedida ou reduzida drasticamente, sentiremos isso imediatamente na forma de inchaço, dores de cabeça e outros sintomas desagradáveis ​​​​que podem não apenas perturbar o metabolismo, mas também causar doenças intestinais.

Nos humanos, pequenas quantidades de bromo estão presentes no cérebro, rins, sangue e fígado. Para fins médicos, o bromo é usado como sedativo. Mas a sua sobredosagem pode ter consequências adversas, que podem levar a um estado deprimido do sistema nervoso e, em alguns casos, a distúrbios mentais. E a falta de bromo no corpo leva a um desequilíbrio entre os processos de excitação e inibição.

Nossa glândula tireóide não pode viver sem iodo, pois é capaz de matar os micróbios que entram em nosso corpo. Se houver deficiência de iodo no corpo humano, pode começar uma doença da glândula tireóide chamada bócio. Esta doença causa sintomas bastante desagradáveis. Uma pessoa que tem bócio sente fraqueza, sonolência, febre, irritabilidade e perda de forças.

De tudo isso podemos concluir que sem halogênios uma pessoa não só poderia perder muitas coisas necessárias na vida cotidiana, mas sem eles nosso corpo não seria capaz de funcionar normalmente.

Um subgrupo de halogênios consiste nos elementos flúor, cloro, bromo e iodo.

As configurações eletrônicas da camada de valência externa dos halogênios são as do flúor, cloro, bromo e iodo, respectivamente). Essas configurações eletrônicas determinam as propriedades oxidantes típicas dos halogênios - todos os halogênios têm a capacidade de ganhar elétrons, embora ao passar para o iodo, a capacidade oxidante dos halogênios seja enfraquecida.

Em condições normais, os halogênios existem na forma de substâncias simples constituídas por moléculas diatômicas do tipo com ligações covalentes. As propriedades físicas dos halogênios diferem significativamente: por exemplo, em condições normais, o flúor é um gás difícil de liquefazer, o cloro também é um gás, mas se liquefaz facilmente, o bromo é um líquido, o iodo é um sólido.

Propriedades químicas dos halogênios.

Ao contrário de todos os outros halogéneos, o flúor em todos os seus compostos apresenta apenas um estado de oxidação, 1-, e não apresenta valência variável. Para outros halogênios, o estado de oxidação mais característico também é 1-, no entanto, devido à presença de orbitais livres no nível externo, eles também podem exibir outros estados de oxidação estranhos de a devido ao emparelhamento parcial ou completo de elétrons de valência.

O flúor tem a maior atividade. A maioria dos metais, mesmo à temperatura ambiente, inflama-se na sua atmosfera, libertando uma grande quantidade de calor, por exemplo:

Sem aquecimento, o flúor também reage com muitos não-metais (hidrogênio - veja acima), ao mesmo tempo que libera uma grande quantidade de calor:

Quando aquecido, o flúor oxida todos os outros halogênios de acordo com o seguinte esquema:

onde , e nos compostos os estados de oxidação do cloro, bromo e iodo são iguais.

Finalmente, quando irradiado, o flúor reage mesmo com gases inertes:

A interação do flúor com substâncias complexas também ocorre de forma muito vigorosa. Então, oxida a água e a reação é explosiva:

O cloro livre também é muito reativo, embora a sua atividade seja menor que a do flúor. Reage diretamente com todas as substâncias simples, exceto oxigênio, nitrogênio e gases nobres, por exemplo:

Para estas reações, como para todas as outras, as condições para a sua ocorrência são muito importantes. Assim, à temperatura ambiente, o cloro não reage com o hidrogênio; quando aquecida, essa reação ocorre, mas acaba sendo altamente reversível e, com irradiação poderosa, prossegue irreversivelmente (com uma explosão) por meio de um mecanismo em cadeia.

O cloro reage com muitas substâncias complexas, por exemplo, substituição e adição com hidrocarbonetos:

O cloro é capaz de após aquecimento, desloque o bromo ou o iodo de seus compostos com hidrogênio ou metais:

e também reage reversivelmente com a água:

O cloro, dissolvendo-se na água e reagindo parcialmente com ela, como mostrado acima, forma uma mistura de equilíbrio de substâncias chamada água clorada.

Observe também que o cloro no lado esquerdo da última equação tem um estado de oxidação 0. Como resultado da reação, o estado de oxidação de alguns átomos de cloro tornou-se 1- (in), para outros (no ácido hipocloroso). Esta reação é um exemplo de reação de auto-oxidação-auto-redução, ou desproporção.

Lembremos que o cloro pode reagir (desproporcionalmente) com os álcalis da mesma forma (ver a seção “Bases” no § 8).

A atividade química do bromo é menor que a do flúor e do cloro, mas ainda é bastante elevada devido ao fato de que o bromo é normalmente usado no estado líquido e, portanto, suas concentrações iniciais, ceteris paribus, são maiores que as do cloro. Por ser um reagente “mais suave”, o bromo é amplamente utilizado na química orgânica.

Observe que o bromo, assim como o cloro, se dissolve na água e, reagindo parcialmente com ela, forma a chamada “água de bromo”, enquanto o iodo é praticamente insolúvel em água e não é capaz de oxidá-la mesmo quando aquecido; por isso não existe “água iodada”.

Produção de halogênios.

O método tecnológico mais comum para a produção de flúor e cloro é a eletrólise de sais fundidos (ver § 7). O bromo e o iodo na indústria são geralmente obtidos quimicamente.

No laboratório, o cloro é produzido pela ação de diversos agentes oxidantes sobre o ácido clorídrico, por exemplo:

A oxidação é realizada de forma ainda mais eficiente com permanganato de potássio - consulte a seção “Ácidos” no § 8.

Halogenetos de hidrogênio e ácidos hidrohálicos.

Todos os halogenetos de hidrogênio são gasosos em condições normais. A ligação química realizada em suas moléculas é covalente polar, e a polaridade da ligação diminui na série. A resistência de união também diminui nesta série. Devido à sua polaridade, todos os halogenetos de hidrogênio, diferentemente dos halogênios, são altamente solúveis em água. Assim, à temperatura ambiente, em 1 volume de água você pode dissolver cerca de 400 volumes de volumes e cerca de 400 volumes de

Quando os halogenetos de hidrogênio são dissolvidos em água, eles se dissociam em íons e são formadas soluções dos ácidos hidrohalogenados correspondentes. Além disso, após a dissolução, o HCI dissocia-se quase completamente, de modo que os ácidos resultantes são considerados fortes. Em contraste, o ácido fluorídrico é fraco. Isto é explicado pela associação de moléculas de HF devido à ocorrência de ligações de hidrogênio entre elas. Assim, a força dos ácidos diminui de HI para HF.

Como os íons negativos dos ácidos hidro-hálicos só podem apresentar propriedades redutoras, quando esses ácidos interagem com os metais, a oxidação destes só pode ocorrer devido aos íons. Portanto, os ácidos reagem apenas com os metais que estão na série de tensões à esquerda do hidrogênio.

Todos os halogenetos metálicos, com exceção dos sais de Ag e Pb, são altamente solúveis em água. A baixa solubilidade dos haletos de prata permite o uso de uma reação de troca como

como qualitativo para a detecção dos íons correspondentes. Como resultado da reação, AgCl precipita como um precipitado branco, AgBr - branco amarelado, Agl - amarelo brilhante.

Ao contrário de outros ácidos hidrohálicos, o ácido fluorídrico reage com o óxido de silício (IV):

Como o óxido de silício faz parte do vidro, o ácido fluorídrico corrói o vidro e, portanto, em laboratórios é armazenado em recipientes de polietileno ou Teflon.

Todos os halogênios, exceto o flúor, podem formar compostos nos quais apresentam um estado de oxidação positivo. Os mais importantes destes compostos são os ácidos contendo oxigénio do tipo halogéneo e os seus sais e anidridos correspondentes.

DEFINIÇÃO

Halogênios– elementos do grupo VII A – flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br) e iodo (I).

Configuração eletrônica do nível de energia externo dos halogênios ns 2 np 5. Como os halogênios carecem de apenas um elétron antes de completar o nível de energia, na ORR eles exibem na maioria das vezes as propriedades de agentes oxidantes. Estados de oxidação dos halogênios: de “-1” a “+7”. O único elemento do grupo halogênio, o flúor, apresenta apenas um estado de oxidação “-1” e é o elemento mais eletronegativo. As moléculas de halogênio são diatômicas: F 2, Cl 2, Br 2, I 2.

Propriedades químicas dos halogênios

Com o aumento da carga do núcleo de um átomo de um elemento químico, ou seja, ao passar do flúor para o iodo, a capacidade oxidante dos halogênios diminui, o que é confirmado pela capacidade de substituir os halogênios inferiores pelos superiores dos ácidos hidro-hálicos e seus sais:

Br2 + 2HI = I2 + 2HBr;

Cl2 + 2KBr = Br2 + 2KCl.

O flúor tem a maior atividade química. A maioria dos elementos químicos, mesmo à temperatura ambiente, interage com o flúor, liberando grande quantidade de calor. Até a água queima em flúor:

2H2O + 2F2 = 4HF + O2.

O cloro livre é menos reativo que o flúor. Não reage diretamente com oxigênio, nitrogênio e gases nobres. Ele interage com todas as outras substâncias como o flúor:

2Fe + Cl2 = 2FeCl3;

2P + 5Cl 2 = 2PCl 5.

Quando o cloro interage com a água no frio, ocorre uma reação reversível:

Cl 2 + H 2 O↔HCl +HClO.

A mistura de produtos da reação é chamada de água com cloro.

Quando o cloro interage com os álcalis no frio, formam-se misturas de cloretos e hipocloritos:

Cl2 + Ca(OH)2 = Ca(Cl)OCl + H2O.

Quando o cloro é dissolvido em uma solução alcalina quente, ocorre a seguinte reação:

3Cl2 + 6KOH = 5KCl + KClO3 + 3H2O.

O bromo, assim como o cloro, se dissolve na água e, reagindo parcialmente com ela, forma a chamada “água de bromo”, enquanto o iodo é praticamente insolúvel em água.

O iodo difere significativamente na atividade química de outros halogênios. Não reage com a maioria dos não-metais e reage lentamente com metais apenas quando aquecido. A interação do iodo com o hidrogênio ocorre apenas com forte aquecimento; a reação é endotérmica e altamente reversível:

H 2 + I 2 = 2HI - 53 kJ.

Propriedades físicas dos halogênios

Não. o flúor é um gás amarelo claro com um odor pungente. Venenoso. O cloro é um gás verde claro, assim como o flúor, tem um odor pungente. Altamente venenoso. A pressão elevada e temperatura ambiente, facilmente se transforma em estado líquido. O bromo é um líquido pesado de cor marrom-avermelhada com um odor pungente desagradável e característico. O bromo líquido, assim como seus vapores, são altamente tóxicos. O bromo é pouco solúvel em água e bem em solventes apolares. O iodo é um sólido cinza escuro com brilho metálico. O vapor de iodo é roxo. O iodo sublima facilmente, ou seja, transforma-se em um estado gasoso a partir de um sólido, enquanto contorna o estado líquido.

Produção de halogênios

Os halogênios podem ser obtidos por eletrólise de soluções ou fusão de halogenetos:

MgCl 2 = Mg + Cl 2 (derreter).

Na maioria das vezes, os halogênios são obtidos pela reação de oxidação de ácidos hidro-hálicos:

MnO 2 + 4HCl = MnCl 2 + Cl 2 + 2H 2 O;

K 2 Cr 2 O 7 + 14HCl \u003d 3Cl 2 + 2KCl + 2CrCl 3 + 7H 2 O;

2KMnO 4 +16HCl = 2MnCl 2 +5Cl 2 +8H 2 O +2KCl.

Aplicação de halogênios

Os halogênios são usados ​​como matéria-prima para a produção de diversos produtos. Assim, o flúor e o cloro são utilizados para a síntese de diversos materiais poliméricos. O cloro também é matéria-prima na produção de ácido clorídrico; O bromo e o iodo são amplamente utilizados na medicina, e o bromo também é usado na indústria de tintas e vernizes.

Exemplos de resolução de problemas

EXEMPLO 1

Exercício	Calcule o volume de cloro (nº) que reagiu com o iodeto de potássio se se formou iodo pesando 508 g
Solução	Vamos escrever a equação para a reação entre cloro e iodeto de potássio: Cl 2 + 2KI = I 2 + 2KCl Massa molar de iodo, calculada usando a tabela de elementos químicos de D.I. Mendeleev, igual a – 254 g/mol. Vamos encontrar a quantidade de iodo formada: v(I 2) = m(I 2)/M(I 2) ARTIGOS RELACIONADOS Opinião Mapa do site Sobre o site