41451

ОКСИГЕНОВМІСНІ СПОЛУКИ ГАЛОГЕНІВ

Реферат

Химия и фармакология

Оксигеновмiсні сполуки хлору їх особливості.Оксигеновмiсні сполуки хлору їх особливості. Непрямим способом добуто ряд сполук Хлору з Оксигеном але всі вони нестійкі. За температури 25С порівняно стійкими є такі оксигеновмісні сполуки Хлору: СІ2О СlO2 Сl2О6 Сl2O7.

Украинкский

2013-10-24

837 KB

19 чел.

ОКСИГЕНОВМІСНІ СПОЛУКИ ГАЛОГЕНІВ

1.Оксигеновмiсні сполуки хлору їх особливості. 

2.Бром. Йод. Властивості брому та йоду.

1.Оксигеновмiсні сполуки хлору їх особливості.

Хлор безпосередньо з киснем не взаємодіє, що зумовлено невеликою енергією зв'язку СІ—О і неможливістю використати високі температури для здійснення такої реакції, оскільки для неї ΔS < 0.

Непрямим способом добуто ряд сполук Хлору з Оксигеном, але всі вони нестійкі. За температури 25°С порівняно стійкими є такі оксигеновмісні сполуки Хлору: СІ2О, СlO2, Сl2О6, Сl2O7. З оксигеновмісних сполук Хлору найстійкішими є солі оксигеновмісних кислот, найменш стійкими—оксиди і кислоти.

Оксид хлору(І) СІ2О можна добути за реакцією

Сl2О темно-жовтий дуже вибухонебезпечний газ з різким запахом, температура плавлення його становить -116 °С, температура кипіння -2°С; отруйний, за кімнатної температури повільно розкладається на O2 та Cl2. Молекула СІ2О полярна, має кутову форму, < СlOСl дорівнює 111°, довжина зв'язку ОСІ становить 0,170 нм, μ = 0,3•1029 Клм. Під час розчинення СІ2О у воді утворюється кислота НСlO, яка називається гіпохлоритною.

Гіпохлоритну кислоту можна добути гідролізом хлору:

Гідроліз хлору є реакцією самоокиснення-самовідновлення. Гіпохлоритна кислота НСlO — дуже слабка, слабкіша за Н2СО3(К=5•10-8) і надзвичайно нестійка.

Розбавлений розчин її поступово розкладається, в цьому разі відбуваються перетворення, які можна розділити на три типи:

1) реакція внутрішньомолекулярного окиснення-відновлення:

2) реакція розкладу:

3) реакція самоокиснення-самовідновлення:

Кожному типу перетворень відповідають певні умови, змінюючи які, можна провести реакцію практично цілком у якому-небудь одному напрямку. Під дією світла відбувається реакція згідно з рівнянням (І), за наявності зневоднювальних сполук реакція (2), у разі нагрівання реакція (3).

Тому під час пропускання хлору в холодний і гарячий розчини гідроксиду калію реакції відбуваються за різними рівняннями:

тобто в гарячому розчині КОН замість гіпохлориту калію КСlO утворюється хлорат КСІО3.

 Гіпохлоритна кислотасильний окисник. Завдяки утворенню НСlO під час взаємодії хлору з водою виявляються вибілювальні властивості хлору (сухий хлор не вибілює).

 Вибілювальні властивості суміші розчинів солей гіпохлоритної НСlO і хлоридної НСl кислот, що носить назву «жавелевої води», зумовлюються розкладанням гіпохлориту калію під дією оксиду карбону(ІV), що міститься у повітрі:

Внаслідок взаємодії хлору з гідроксидом кальцію утворюється хлорне, або білильне, вапно змішана сіль хлоридної і гіпохлоритної кислот:

Хлорне вапно це білий порошок з різким запахом, має сильні окисню-вальні властивості.

Його використовують для вибілювання тканин, паперу, для дезінфекції. Під дією оксиду карбону(ІV) у вологому повітрі хлорне вапно розкладається з виділенням гіпохлоритної кислоти НСlO, яка і вибілює рослинні волокна:

Оксид хлору(ІV) СІО2 добувають за реакцією

Ця реакція є реакцією самоокиснення-самовідновлення; вона доводить, що кислота НСlO3 сполука нестійка.

Солі хлоратної кислоти НСlO3 називаються хлоратами. Майже всі хлорати добре розчиняються у воді, отруйні. Найширше застосовується хлорат калію (бертолетова сіль) КСІО3.

Окиснювальні властивості хлоратів у розчині, на відміну від НСlO3, виявляються слабко.

Хлорат калію під час нагрівання за наявності каталізатора (МnО2) легко розкладається:

Суміші бертолетової солі з різними горючими речовинами здатні вибухати під впливом удару. Тому бертолетову сіль застосовують для виготовлення запалів, у піротехніці, сірниковій промисловості.

У разі нагрівання хлорату калію без каталізатора він розкладається згідно з рівнянням

Оксид хлору(ІV) можна добути також за реакцією

Цей газ має жовто-зелене забарвлення, різкий запах, температуру кипіння 11°С, температуру плавлення -59 °С, отруйний, здатний вибухати. Молекула СlO2; має кутову будову (< ОСlO = 117°), довжина зв'язку СІО становить 0,149 нм; молекула СІО2 полярна, її дипольний момент μ = 0,59•1029 Клм. Оксид хлору(ІV) сильний окисник. З водою і лугом взаємодіє з утворенням відповідно кислот і солей:

Обидві реакції є реакціями диспропорціонування. Дією озону на СlO2 добувають оксид хлору(VІ):

який є темно-червоною рідиною з температурою плавлення 3,5 °С. За кімнатної температури оксид хлору(VІ) димить на повітрі. Рідкий оксид хлору(VІ) діамагнітний, а газова фаза над ним парамагнітна, з цього можна зробити висновок, що за кімнатної температури відбувається деполімеризація:

Під час взаємодії СІ2О6 з водою і лугами йде реакція диспропорціонування:

Внаслідок реакції утворюється суміш хлорату і перхлорату калію, останній погано розчиняється у воді.

Перхлорат каліюце сіль перхлоратної кислоти НСlO4. Перхлорати утворюються легше, ніж відповідна кислота.

Перхлоратну кислоту добувають, діючи на перхлорат калію або натрію концентрованою сульфатною кислотою:

Її можна добути також під час взаємодії оксиду хлору(VІ) з водою:

У цьому разі вона перебуває в суміші з хлоратною кислотою. НСlO4досить рухлива рідина з температурою плавлення -101 °С. У чистому вигляді її добувають, переганяючи за низького тиску суміш перхлорату і Н2SO4.

Перхлоратна кислота НСlO4 необмежене розчиняється у воді, концентрована НСlO4 (> 72 %) димить на повітрі, вона є найсильнішою з усіх відомих кислот.

Солі НСlO4, за винятком КСlO4, RbСlO4, СsСlO4, NH4СІО4, добре розчиняються у воді.

Перхлоратна кислота слабкіший окисник, ніж хлоратна.

Ангідрид перхлоратної кислоти Сl2О7 можна добути внаслідок взаємодії цієї кислоти з ангідридом фосфатної кислоти:

Оксид хлору(VІІ) Сl2O7оліїста безбарвна рідина з температурою плавлення -90 °С і температурою кипіння 83 °С. Будова молекули Сl2O7 має форму двох пірамід СlO3, які сполучені вершинами через атом Оксигену.

СІ2О7 значно стійкіший, ніж СІ2О і СlO2 у разі нагрівання здатний вибухати. Під час розчинення Сl2O7 у воді утворюється Перхлоратна кислота НСlO4.

Порівнюючи оксигеновмісні кислоти хлору за окиснювальними властивостями і силою, можна зробити висновок: зі збільшенням ступеня окиснення Хлору сила кислоти зростає, а окиснювальна здатність зменшується.



2.Бром. Йод. Властивості брому та йоду.

Бром і Йод повні аналоги. Завдяки наявності одного неспареного електрона на останньому енергетичному рівні (s2p5) Бром і Йод дуже подібні до Флуору і Хлору. У сполуках Бром і Йод виявляють ступені окиснення -1, 0, +1, +3, +5, стійкими є також сполуки Йоду(VII). Однак найбільш характерними є ступені окиснення -1 і +5.

Бром і Йод досить поширені елементи на Землі. Атомний вміст Брому

дорівнює 3•10-5, Йоду — 10-4 %.

Бром і Йод трапляються у морській воді, у водах деяких озер у вигляді бромідів калію, магнію, натрію; Йод здебільшого нагромаджується у тканинах деяких водоростей. Значна кількість Йоду є в підземних бурових водах; у вигляді солей КІО3 і КІO4 він міститься у покладах селітри в Чилі і Болівії.

В організм людей і тварин Йод надходить з водою та рослинною їжею і накопичується в основному у щитовидній залозі. У разі нестачі Йоду розвивається захворювання зоб. Щоб запобігти йому, необхідно добавляти у воду для пиття йодовмісні сполуки.

У разі вдихання простої речовини брому подразнюються слизові оболонки. Бром спричинює появу опіків і виразок на шкірі. У разі отруєння бромом рекомендується вдихати пару діетилового етеру та етанолу.

Розчинність простих речовин брому і йоду у воді порівняно невелика, краще вони розчиняються в органічних розчинниках. За наявності розчинів КВr та КІ розчинність брому і йоду зростає, що пояснюється хімічною взаємодією брому і йоду з відповідними галогенідами, внаслідок якої утворюються полігалогеногалогеніди типу КI3, КІ5 і навіть КI9.

Бром і йод можна добути аналогічно хлору окисненням бромоводню та йодоводню різними окисниками, наприклад:

Оскільки хлор сильніший окисник, під час добування брому і йоду часто як окисник використовують хлор:

Витіснення брому та йоду хлором застосовують не тільки в лабораторних, а й у заводських масштабах.

Йод добувають з йодидів, що містяться в нафтових водах, фільтруючи їх крізь шар хлориду аргентуму. Оскільки розчинність АgІ нижча, ніж АgСІ, то розчинні йодиди внаслідок взаємодії з сіллю Аргентуму, осаджуються:

Розкладаючи йодид аргентуму, добувають вільний йод.

Бром і йодсильні окисники. Оскільки в ряду ВrІАt спорідненість до електрона зменшується, в цьому ряду зменшується також і окиснювальна здатність простих речовин. Про це свідчить зіставляння величин їхніх стандартних потенціалів.

Послаблення окиснювальної здатності яскраво виявляється під час взаємодії галогенів з воднем. Так, фтор реагує з вибухом навіть на холоді (за температури -253 °С), НВr може утворюватись із простих речовин лише в разі достатнього нагрівання, а НІ в разі такого сильного нагрівання, що значна його частина піддається термічному розкладанню:

Бром і йод здатні безпосередньо сполучатися з металами і неметалами, але менш активно, ніж хлор і фтор.

Так, бром реагує з алюмінієм досить повільно, з деяким експозиційним періодом. Бром і йод активно взаємодіють з фосфором, бором, силіцієм: з фтором і хлором утворюють сполуки ВrF3, ІF5, IF7, IСl, ІСІ3, які виявляють властивості чистих галогенів.

Бромоводень і йодоводень—гази, які добре розчиняються у воді. Їхні водні розчини є сильними кислотамибромідна і йодидна кислоти. Солі бромідної і йодидної кислот називаються бромідами і йодидами.

Броміди і йодиди, подібно до фторидів і хлоридів, можуть бути оснoвними, амфотерними і кислотними. Кислотні броміди і йодиди здатні гідролізувати повністю:

Більшість бромідів та йодидів добре розчиняється у воді. Винятком є АgВr, АgІ, СuВr, СuІ, РbВr2, РbI2 і деякі інші.

У ряду НF-НСl-НВr-НІ сила кислот зростає. Причина цього стає зрозумілою при зіставлянні енергій та довжин зв'язків у молекулах (табл. 1). У такій самій послідовності зменшується стійкість молекул кислот і збільшується їхня відновна активність. Наприклад, НF і НСІ з концентрованою сульфатною кислотою не взаємодіють, НВr відновлює Н2SO4 до SO2, а НІ навіть до Н2S:

Таблиця 1. Деякі характеристики галогеноводнів

Формула сполуки

Довжина зв'язку, нм

Енергія зв'язку, кДж/моль

Ступінь дисоціації 0,1 н водного розчину

НF

0,091

566,1

0,08

НСІ

0.127

431,4

0,926

НВr

0,141

366,5

0,935

НІ

0.170

298,4

0,950

Тому на відміну від НF і НСІ бромоводень і йодоводень добувають гідролітичним розкладанням бромідів і йодидів фосфору, а не взаємодією бромідів і йодидів калію з концентрованою Н2SO4:

Для Брому і Йоду також відомі оксигеновмісні сполуки, в яких галогени виявляють ступені окиснення +1, +3, +5, +7. Так, під час взаємодії галогенів з холодними розчинами лугів утворюється суміш галогенідів і солей гіпогалогенітних кислот НОГ:

Кислоти НВrО та НІО, що називаються гіпобромітною і гіпойодитною, у вільному стані нестійкі, дуже швидко розкладаються, належать до слабких кислот. У ряду НСlOНВrОНІО їх сила зменшується.

Кислоти НВrО і НІО у водному розчині піддаються диспропорціонуванню (особливо швидко ця реакція йде для НІО):

а далі процес відбувається з утворенням вільного йоду:

Кислоти НСlO, НВrО, НІО належать до сильних окисників:

Окиснювальна активність кислот у ряду НСlO-НВrО-НІО послаблюється. Солі НВrО та НІО називаються гіпобромітами та гіпойодитами, вони стійкіші, ніж відповідні кислоти. У водних розчинах за кімнатної температури ці солі піддаються повільному диспропорціонуванню, в разі нагрівання швидкість реакції зростає:

Бромат калію КВrO3 та йодат калію КІО3 солі броматної та йодатної кислот. Броматну НВrО3, та йодатну НІО3 кислоти можна добути окисненням бромної або йодної води хлором:

Йодатну кислоту добувають також окисненням йоду концентрованою нітратною кислотою:

У вільному стані броматна кислота нестійка, вона розкладається на Вr2, О2 і Н2О. Йодатна кислота НІО3стійка кристалічна сполука, розкладається лише під час нагрівання з утворенням йодатного ангідриду I2О5 і Н2О (для НСlO3 та НВrО3 ангідридів не виявлено).

Йодатний ангідрид виявляє окиснювальні властивості, у разі нагрівання до температури 300 °С розкладається на йод і кисень.

Кислоти НСlO3, НВrО3, НІО3 належать до сильних одноосновних кислот. НСlO3 дисоціює практично повністю, константа дисоціації НІО3 дорівнює 0,2.

У ряду НСІО3—НВrO3НІО3 сила кислот послаблюється. В такій самій послідовності послаблюються й окиснювальні властивості цих кислот.

Бромати і йодати сильні окисники, особливо їх окиснювальна здатність зростає у разі нагрівання.

Окисненням йодатів хлором у лужному середовищі добувають солі перйодатної кислоти:

Перйодатна кислота кристалізується з водного розчину з двома молекулами води НІО42О.

Практично добуто солі5IO6 та Аg5ІО6, тому можна вважати, що НІO42О не кристалогідрат, а ортоперйодатна кислота H5ІО6.

Йон IO5-6 має форму октаедра, в центрі якого розміщений атом Йоду. Н5ІО6безбарвна кристалічна сполука, розчинна у воді, з температурою плавлення 122 °С.

Кислотні властивості перйодатної кислоти НІO4 значно слабкіші, а окиснювальні сильніші, ніж перхлоратної кислоти НСlO4. Оксид йоду(VII) I2O7 не добуто. Під час нагрівання Н5ІО6 розкладається:

Сполуки брому(VІІ) добуто недавно окисненням бромату калію фторидом ксенону(ІІ):

Внаслідок взаємодії броматів із вільним фтором також утворюються сполуки Брому з найвищим ступенем окиснення:

Сполуки Брому і Йоду знаходять широке застосування. У більшості органічних синтезів використовуються бром та йод, бромід і йодид фосфору, йодоводень. Бромід аргентуму застосовується у фотосправі.

Із солей бромідної НВr кислоти важливим є бромід натрію, який використовується у медицині як заспокійливий засіб для лікування нервових хвороб. Під назвою «білий йод» у медицині застосовуються також йодиди натрію і калію.

Запитання для самоконтролю

1.Чому енергія дисоціації молекули хлору значно більша за енергію дисоціації молекули фтору?

2.Як змінюються властивості галогенів у підгрупі зверху вниз?

3.Охарактеризуйте зміну властивостей хлоридів за групами і періодами періодичної системи залежно від характеру хімічного зв'язку.

4.Як змінюються сила оксигеновмісних кислот Хлору та їх окиснювальні властивості із збільшенням ступеня окиснення Хлору?

5.Напишіть рівняння реакцій гідролізу кислотних бромідів і йодидів.

6.Як змінюється сила галогеноводневих кислот? Наведіть приклади.




 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2378. Піднесення національно-визвольного руху на західноукраїнських землях у другій половині 70-90-х роках XIX ст. 47.5 KB
  Мета: проаналізувати складові піднесення національно-визвольного руху на західноукраїнських землях у другій половині 70-90-х роках XIX ст., довести важливість значення проголошення ідей політичної незалежності України.
2379. Освіта України другої половини XIX ст. 34 KB
  Мета: виявити загальні закономірності та особливості розвитку культури в Україні в другій половині XIX ст., проаналізувати стан розвитку освіти.
2380. Наука України другої половини XIX ст. 24.49 KB
  Мета: проаналізувати стан розвитку науки, розкрити внесок М. Грушевського у розвиток української науки.
2381. Розвиток літератури, драматургії, архітектури, живопису і музики в Україні в другій половині XIX ст. 29.06 KB
  Мета: проаналізувати стан розвитку літератури, драматургії, архітектури, живопису, музики в Україні в другій половині XIX ст.
2382. Розвиток культури України в другій половині XIX ст. 37.5 KB
  Мета: розвивати вміння здобувати знання на основі самостійного вивчення історичної літератури, вміння конспектувати, рецензувати, розвивати діалогічне мислення, вміння критичного зіставлення джерел.
2383. Наш край у другій половині XVIII – у другій половині XIX ст. 23.5 KB
  Мета: ознайомити учнів з історією рідного краю в першій половині XIX ст., показавши її в контексті долі українських земель у складі Російської та Австрійської імперій.
2384. Духовне життя України в другій половині XIX ст 37 KB
  Мета: провести підсумкове оцінювання знань, оцінити рівень навчальних досягнень учнів та перевірити уміння застосовувати набуті знання з тем Духовне життя України в другій половині XIX ст., Наш край у другій половині XVIII – у XIX ст.
2385. Особенности построения РЧ-трактов адаптации к характеристикам канала связи 83.5 KB
  Структурная схема передатчика составляется на основании технических требований, предъявленных передатчику, а именно на основании назначения передатчика, требуемой выходной мощности передатчика и диапазона рабочих частот.
2386. Основи медичної хімії 167.92 KB
  Техніка безпеки роботи в лабораторії. Біогенні елементи в медицині та стоматології. Ознайомлення з правилами техніки безпеки при роботі в хімічній лабораторії. Якісна реакція на перманганат-іон. Реакція з гідроген пероксидом (перекисом водню) в кислому середовищі.