Галогени: Властивості, Одержання та Сполуки

Цей набір флеш-карток охоплює властивості, способи одержання, хімічні реакції та сполуки елементів 17-ї групи (галогенів), включаючи водневі та міжгалогенні сполуки, оксиди та оксигеновмісні кислоти.

Галогени

Елементи 17-ї групи періодичної системи (флуор, хлор, бром, йод, астат, теннесін), назва яких походить від грецького "ті, що народжують солі" (1841).

Флуор (Fluorine)

Елемент з атомним номером $9$, від назви мінералу флюорит ($CaF_2$). Відомий як "руйнуючий" за свою надзвичайну реакційну здатність.

Хлор (Chlorine)

Елемент з атомним номером $17$, отримав назву від грецького "Chloros" (жовто-зелений) через колір простої речовини у газоподібному стані.

Бром (Bromine)

Елемент з атомним номером $35$, назва якого походить від грецького "Bromos" (смердючий) через різкий неприємний запах бурої рідини при н.у.

Йод (Iodine)

Елемент з атомним номером $53$, назва походить від грецького "Iodos" (фіалковий) через характерний колір його пари.

Астат (Astatine)

Радіоактивний елемент ($85$), який не має стабільних ізотопів; назва означає "нестійкий" ($Astatos$). Ізотоп $^{210}At$ має період напіврозпаду $t_{1/2} = 8 ext{ год } 6 ext{ хв}$.

Теннесін (Tennesine)

Елемент з номером $117$, офіційно названий у 2015 році на честь штату Теннесі (співпраця ОІЯД та лабораторії Oakridge).

Енергія диспропорціонування ($riangle H^0_{дис}$)

Енергія розриву зв’язку в молекулі $X_2$. Для $F_2$ вона аномально низька ($158,8 ext{ кДж/моль}$) порівняно з $Cl_2$ ($242,6 ext{ кДж/моль}$).

Колір галогенів

Пов'язаний з електронними переходами між вищою зайнятою $ext{\pi}^<em>$ та нижчою вільною $ext{\sigma}^</em>$ орбіталями: пара $F_2$ — блідо-жовта, $Cl_2$ — жовто-зелена, $Br_2$ — бура, $I_2$ — фіалкова.

Метод Дікона (1867)

Промисловий спосіб одержання хлору шляхом каталітичного окиснення хлороводню киснем: $4HCl + O_2 <br /> ightleftharpoons 2Cl_2 + 2H_2O$ при температурі $430 ext{ }^{\circ}C$.

Електроліз розплаву $KHF_2$

Основний промисловий метод одержання вільного фтору ($F_2$).

Галогеноводні ($HX$)

Полярні молекули ($HF, HCl, HBr, HI$), сила кислот яких зростає від $HF$ (слабка) до $HI$ (надсильна) через збільшення радіуса аніона та зменшення енергії зв'язку.

Гідрофториди

Сполуки типу $KHF_2$, що містять лінійний аніон $[F-H-F]^-$ з дуже міцним водневим зв'язком ($d_{H-F} = 114 ext{ пм}$).

Міжгалогенідні сполуки (МГС)

Сполуки галогенів між собою виду $XY_n$, де більш електронегативний елемент завжди має ступінь окиснення $-1$ (наприклад, $ClF_3$, $BrF_5$, $IF_7$).

Метод Гіллеспі (VSEPR)

Теорія відштовхування електронних пар валентних оболонок, що пояснює форму МГС: $ClF_3$ — Т-подібна ($AB_3E_2$), $BrF_5$ — квадратна піраміда ($AB_5E$).

Полігалогенідні аніони

Складні аніони, що утворюються при взаємодії молекул галогенів з галогенід-іонами, наприклад: $I^- + I_2 <br /> ightleftharpoons I_3^-$.

Фторид оксигену ($OF_2$)

Найсильніший фтороокисник, безбарвний газ ($T_{кип} = -145,3 ext{ }^{\circ}C$), що повільно реагує з водою при кімнатній температурі.

Діоксид хлору ($ClO_2$)

Жовто-зелений газ, парамагнітна молекула з неспареним електроном на розпушуючій орбіталі. Використовується для очищення води.

Ан гідрид йоднатої кислоти ($I_2O_5$)

Єдиний термодинамічно стабільний оксид галогенів при н.у., білі гігроскопічні кристали.

Оксигеновмісні кислоти хлору

Ряд кислот ($HOCl, HClO_2, HClO_3, HClO_4$), сила та стійкість яких зростає зі збільшенням ступеня окиснення хлору.

Жавелева вода

Розчин суміші гіпохлориту та хлориду калію ($KClO + KCl$), що утворюється при пропусканні хлору крізь розчин лугу на холоду.

Хлорне вапно

Продукт взаємодії хлору з гашеним вапном ($Ca(OH)_2$), що містить суміш $Ca(OCl)_2$ та $CaCl_2$.

Діаграми Фроста

Графічне представлення відносних стабільностей ступенів окиснення (вольт-еквівалентів) елементів, де нахил кривої вказує на окисну здатність.

Ортойодна кислота ($H_5IO_6$)

Оксигеновмісна кислота йоду в ступені окиснення $+7$, що утворює безбарвні кристали; координаційне число йоду в ній дорівнює $6$.