Back to chapter

8.7:

Галогены

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
Halogens

Languages

Share

Галогены это группа из пяти неметаллических элементов фтора, хлора, брома, йода и астата принадлежащих к 17-й группе. Элементарные галогены существуют в виде двухатомных молекул. При комнатной температуре фтор и хлор являются газами, бром жидкостью, а йод твердым веществом.Меньше известно о свойствах пятого элемента, астата, который является редким и высокорадиоактивным твердым веществом. Физические свойства галогенов, такие как цвет элемента, меняются при движении вниз по группе. Атомные радиусы увеличиваются с увеличением атомного номера, а температура плавления и кипения показывает тенденцию к увеличению от фтора к йоду.Напротив, периодические свойства, такие как электроотрицательность, реакционная способность и сродство к электрону, снижаются в группе. Электронные конфигурации галогенов указывают на то, что они имеют семь валентных электронов и одного электрона не хватает до ближайших конфигураций благородного газа. Таким образом, галогены обладают высокой электроотрицательностью с сильной тенденцией к получению одного дополнительного электрона для завершения своего октета, что делает их высокоактивными и мощными окислителями по сравнению с другими группами.Фтор самый сильный окислитель среди галогенов, а йод самый слабый. Галогены также проявляют резко отрицательное сродство к электрону, которое представляет собой изменение энергии, когда электрон захватывается нейтральным атомом. Оно выражается в килоджоулях на моль, а отрицательное значение указывает на экзотермический характер реакции.Галогены реагируют с большинством металлов с образованием галогенидов металлов. Например, хлор и натрий реагируют с образованием хлорида натрия, который является ионным соединением. Галогены реагируют с водородом с образованием полярных ковалентных соединений, называемых галогенидами водорода, которые часто растворяются в воде с образованием галогеноводородных кислот.Галогены также реагируют с водой. Реакция фтора с водой сильно экзотермична, с образованием фтороводорода сильной кислоты и кислорода. Однако хлор реагирует медленнее, образуя соляную кислоту и хлорноватистую кислоту сильные окислители.Кроме того, галогены могут реагировать друг с другом с образованием бинарных ковалентных соединений, называемые межгалогенными соединениями. Например, бром реагирует с фтором, образуя трифторид брома.

8.7:

Галогены

Элементы группы 17, известные как галогены, не являются металлами. При комнатной температуре фтор и хлор являются газами, бром — жидкостью, а йод — твёрдым. Астатин является крайне нестабильным радиоактивным элементом, поэтому в настоящее время большая часть его свойств неизвестна из-за короткого полураспада. Теннессин также является синтетическим элементом, который, по прогнозам, будет находиться в этой группе.  

Галогены встречаются не в виде отдельных атомов, а в виде двухатомных молекул. Атомный радиус увеличивается от фтора к йоду. Электронная конфигурация валентной оболочки галогенов составляет ns2np 5 , и они имеют тенденцию принимать электрон для получения конфигурации с благородным газом. & nbsp; Различные свойства галогенов перечислены в таблице 1.

Таблица 1: Свойства галогена.

Элемент Электронная конфигурация Радиус атома (pm) IE1 (кДж/моль) EA (кДж/моль) Плотность при 25 °C. Температура плавления (°C)
F [HE] 2s22p5 71 1680 -328 1.70 г/л. -219
CL [NE] 3s23p5 99 1250 -348 3.12 г/л. -101
Br [AR] 4s24p5 114 1140 -324 3.19 г/см3 -7
I [Сr] 5s25p5 133 1010 -295 3.96 г/см3 114

Сродство к электронам у галогенов имеют большие отрицательные значения; таким образом, галогенами являются мощные окислители. Фтор является самым мощным окислителем группы с самым отрицательным сродством электронов. Галогены реагируют с металлами с получением электрона, и производят соответствующий галогенид металла. Например, хлор вступает в реакцию с железом, чтобы дать ему хлорид железа и натрий, чтобы дать хлорид натрия. Галогеновые микроорганизмы реагируют с водородом на образование галогенидов водорода, которые растворяются в воде для получения гидрогалогенных кислот. Гидрофтористовая кислота является самой слабой галокислотой. Фтор активно реагирует с водой. Реакция очень экзотермическая и вырабатывает кислород. Реакция хлора менее энергичная с водой. При этой реакции образуется гипохлородная кислота, которая является сильным окислителем.

<

Галогены реагируют друг с другом с образованием межгалогенных соединений, многие из которых являются бинарными соединениями. Общая молекулярная формула межгалогенных соединений – AB n , где A – галоген с более высоким атомным номером и нечетное число. Немногочисленными примерами межгалогенных соединений являются ICl, IBr, BrF, BrCl, ClF. Галогены реагируют с углеродом с образованием коммерчески важных соединений. & nbsp; Например, этилен реагирует с фтором с образованием перфторэтилена.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 6.5: Периодические изменения свойств элемента.