Δείτε τι είναι το "φθόριο" σε άλλα λεξικά. Δραστικότητα αλογόνων Αντίδραση αλογόνων με νερό

Αντιδράσεις ενηλίκων Πολλοί γονείς δεν ξέρουν πάντα πώς να αντιδράσουν στις πράξεις και σε κάποιες ενέργειες των παιδιών τους. Όταν αντιμετωπίζουμε προβλήματα, αντιδρούμε με τρεις διαφορετικούς τρόπους.1. Προσποιούμαστε ότι δεν έγινε τίποτα.2. Αναγνωρίζουμε τον εχθρό και επιτιθέμεθα.3. Είμαστε αληθινοί

Το άτομο υδρογόνου έχει τον ηλεκτρονικό τύπο του εξωτερικού (και μόνο) ηλεκτρονικού επιπέδου 1 μικρό 1 . Από τη μία πλευρά, με την παρουσία ενός ηλεκτρονίου στο εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο, το άτομο υδρογόνου είναι παρόμοιο με τα άτομα αλκαλιμετάλλου. Ωστόσο, όπως και τα αλογόνα, του λείπει μόνο ένα ηλεκτρόνιο για να γεμίσει το εξωτερικό ηλεκτρονικό επίπεδο, αφού δεν μπορούν να βρεθούν περισσότερα από 2 ηλεκτρόνια στο πρώτο ηλεκτρονικό επίπεδο. Αποδεικνύεται ότι το υδρογόνο μπορεί να τοποθετηθεί ταυτόχρονα τόσο στην πρώτη όσο και στην προτελευταία (έβδομη) ομάδα του περιοδικού πίνακα, κάτι που μερικές φορές γίνεται σε διάφορες εκδόσεις του περιοδικού συστήματος:

Από την άποψη των ιδιοτήτων του υδρογόνου ως απλής ουσίας, έχει ωστόσο περισσότερα κοινά με τα αλογόνα. Το υδρογόνο, όπως και τα αλογόνα, είναι αμέταλλο και σχηματίζει διατομικά μόρια (Η 2) παρόμοια με αυτά.

Υπό κανονικές συνθήκες, το υδρογόνο είναι μια αέρια, ανενεργή ουσία. Η χαμηλή δραστικότητα του υδρογόνου εξηγείται από την υψηλή ισχύ του δεσμού μεταξύ των ατόμων υδρογόνου στο μόριο, ο οποίος απαιτεί είτε ισχυρή θέρμανση είτε χρήση καταλυτών ή και των δύο ταυτόχρονα για να το σπάσει.

Αλληλεπίδραση υδρογόνου με απλές ουσίες

με μέταλλα

Από τα μέταλλα το υδρογόνο αντιδρά μόνο με αλκάλια και αλκαλική γη! Τα αλκαλικά μέταλλα περιλαμβάνουν μέταλλα της κύριας υποομάδας της ομάδας I (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) και τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών είναι μέταλλα της κύριας υποομάδας της ομάδας II, εκτός από το βηρύλλιο και το μαγνήσιο (Ca, Sr, Ba , Ρα)

Όταν αλληλεπιδρά με ενεργά μέταλλα, το υδρογόνο εμφανίζει οξειδωτικές ιδιότητες, δηλ. μειώνει την οξειδωτική του κατάσταση. Σε αυτή την περίπτωση σχηματίζονται υδρίδια μετάλλων αλκαλίων και αλκαλικών γαιών, τα οποία έχουν ιοντική δομή. Η αντίδραση προχωρά όταν θερμανθεί:

Πρέπει να σημειωθεί ότι η αλληλεπίδραση με ενεργά μέταλλα είναι η μόνη περίπτωση όταν το μοριακό υδρογόνο Η2 είναι οξειδωτικός παράγοντας.

με αμέταλλα

Από τα μη μέταλλα, το υδρογόνο αντιδρά μόνο με άνθρακα, άζωτο, οξυγόνο, θείο, σελήνιο και αλογόνα!

Ο άνθρακας πρέπει να νοείται ως γραφίτης ή άμορφος άνθρακας, καθώς το διαμάντι είναι μια εξαιρετικά αδρανής αλλοτροπική τροποποίηση του άνθρακα.

Όταν αλληλεπιδρά με μη μέταλλα, το υδρογόνο μπορεί να εκτελέσει μόνο τη λειτουργία ενός αναγωγικού παράγοντα, δηλαδή, μπορεί μόνο να αυξήσει την κατάσταση οξείδωσής του:

Αλληλεπίδραση υδρογόνου με σύνθετες ουσίες

με οξείδια μετάλλων

Το υδρογόνο δεν αντιδρά με οξείδια μετάλλων που ανήκουν στη σειρά δραστηριότητας των μετάλλων μέχρι το αλουμίνιο (συμπεριλαμβανομένου), ωστόσο, είναι σε θέση να αναγάγει πολλά οξείδια μετάλλων στα δεξιά του αλουμινίου όταν θερμαίνεται:

με οξείδια μη μετάλλων

Από τα μη μεταλλικά οξείδια, το υδρογόνο αντιδρά όταν θερμαίνεται με οξείδια του αζώτου, αλογόνων και άνθρακα. Από όλες τις αλληλεπιδράσεις του υδρογόνου με τα οξείδια μη μετάλλων, πρέπει να σημειωθεί ιδιαίτερα η αντίδρασή του με το μονοξείδιο του άνθρακα CO.

Το μείγμα CO και H 2 έχει ακόμη και το δικό του όνομα - "αέριο σύνθεσης", καθώς, ανάλογα με τις συνθήκες, μπορούν να ληφθούν από αυτό απαιτούμενα βιομηχανικά προϊόντα όπως μεθανόλη, φορμαλδεΰδη και ακόμη και συνθετικοί υδρογονάνθρακες:

με οξέα

Το υδρογόνο δεν αντιδρά με ανόργανα οξέα!

Από τα οργανικά οξέα, το υδρογόνο αντιδρά μόνο με ακόρεστα οξέα, καθώς και με οξέα που περιέχουν λειτουργικές ομάδες ικανές να αναχθούν από υδρογόνο, ιδιαίτερα αλδεΰδη, κετο ή νίτρο ομάδες.

με άλατα

Στην περίπτωση υδατικών διαλυμάτων αλάτων, η αλληλεπίδρασή τους με το υδρογόνο δεν συμβαίνει. Ωστόσο, όταν το υδρογόνο περνά πάνω από στερεά άλατα ορισμένων μετάλλων μέσης και χαμηλής δραστικότητας, είναι δυνατή η μερική ή πλήρης αναγωγή τους, για παράδειγμα:

Χημικές ιδιότητες αλογόνων

Τα αλογόνα είναι τα χημικά στοιχεία της ομάδας VIIA (F, Cl, Br, I, At), καθώς και οι απλές ουσίες που σχηματίζουν. Στο εξής, εκτός εάν αναφέρεται διαφορετικά, τα αλογόνα θα νοούνται ως απλές ουσίες.

Όλα τα αλογόνα έχουν μοριακή δομή, η οποία οδηγεί σε χαμηλά σημεία τήξης και βρασμού αυτών των ουσιών. Τα μόρια αλογόνου είναι διατομικά, δηλ. Ο τύπος τους μπορεί να γραφτεί σε γενική μορφή ως Hal 2 .

Θα πρέπει να σημειωθεί μια τέτοια ειδική φυσική ιδιότητα του ιωδίου όπως η ικανότητά του να εξάχνισηή, με άλλα λόγια, εξάχνιση. εξάχνιση, ονομάζουν το φαινόμενο κατά το οποίο μια ουσία σε στερεή κατάσταση δεν λιώνει όταν θερμαίνεται, αλλά, παρακάμπτοντας την υγρή φάση, περνά αμέσως στην αέρια κατάσταση.

Η ηλεκτρονική δομή του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου ενός ατόμου οποιουδήποτε αλογόνου έχει τη μορφή ns 2 np 5, όπου n είναι ο αριθμός περιόδου του περιοδικού πίνακα στον οποίο βρίσκεται το αλογόνο. Όπως μπορείτε να δείτε, μόνο ένα ηλεκτρόνιο λείπει από το εξωτερικό περίβλημα των οκτώ ηλεκτρονίων των ατόμων αλογόνου. Από αυτό είναι λογικό να υποθέσουμε τις κυρίως οξειδωτικές ιδιότητες των ελεύθερων αλογόνων, κάτι που επιβεβαιώνεται και στην πράξη. Όπως γνωρίζετε, η ηλεκτραρνητικότητα των μη μετάλλων μειώνεται όταν κινείται προς τα κάτω στην υποομάδα, και επομένως η δραστηριότητα των αλογόνων μειώνεται στη σειρά:

F 2 > Cl 2 > Br 2 > I 2

Αλληλεπίδραση αλογόνων με απλές ουσίες

Όλα τα αλογόνα είναι εξαιρετικά αντιδραστικά και αντιδρούν με τις περισσότερες απλές ουσίες. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι το φθόριο, λόγω της εξαιρετικά υψηλής αντιδραστικότητάς του, μπορεί να αντιδράσει ακόμη και με εκείνες τις απλές ουσίες με τις οποίες δεν μπορούν να αντιδράσουν άλλα αλογόνα. Τέτοιες απλές ουσίες περιλαμβάνουν οξυγόνο, άνθρακα (διαμάντι), άζωτο, πλατίνα, χρυσό και μερικά ευγενή αέρια (ξένο και κρυπτό). Εκείνοι. πράγματι, το φθόριο δεν αντιδρά μόνο με κάποια ευγενή αέρια.

Τα υπόλοιπα αλογόνα, δηλ. Το χλώριο, το βρώμιο και το ιώδιο είναι επίσης δραστικές ουσίες, αλλά λιγότερο δραστικές από το φθόριο. Αντιδρούν με όλες σχεδόν τις απλές ουσίες εκτός από το οξυγόνο, το άζωτο, τον άνθρακα με τη μορφή διαμαντιού, πλατίνας, χρυσού και ευγενών αερίων.

Αλληλεπίδραση αλογόνων με αμέταλλα

υδρογόνο

Όλα τα αλογόνα αντιδρούν με το υδρογόνο για να σχηματιστούν υδραλογονίδιαμε τον γενικό τύπο HHal. Ταυτόχρονα, η αντίδραση του φθορίου με το υδρογόνο αρχίζει αυθόρμητα ακόμη και στο σκοτάδι και προχωρά με έκρηξη σύμφωνα με την εξίσωση:

Η αντίδραση του χλωρίου με το υδρογόνο μπορεί να ξεκινήσει με έντονη υπεριώδη ακτινοβολία ή θέρμανση. Επίσης διαρροές με έκρηξη:

Το βρώμιο και το ιώδιο αντιδρούν με το υδρογόνο μόνο όταν θερμαίνονται και ταυτόχρονα η αντίδραση με το ιώδιο είναι αναστρέψιμη:

φώσφορος

Η αλληλεπίδραση του φθορίου με τον φώσφορο οδηγεί στην οξείδωση του φωσφόρου στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης (+5). Σε αυτή την περίπτωση, ο σχηματισμός πενταφθοριούχου φωσφόρου συμβαίνει:

Όταν το χλώριο και το βρώμιο αλληλεπιδρούν με τον φώσφορο, είναι δυνατόν να ληφθούν αλογονίδια του φωσφόρου τόσο σε κατάσταση οξείδωσης + 3 όσο και σε κατάσταση οξείδωσης + 5, η οποία εξαρτάται από τις αναλογίες των αντιδρώντων:

Στην περίπτωση του λευκού φωσφόρου σε ατμόσφαιρα φθορίου, χλωρίου ή υγρού βρωμίου, η αντίδραση αρχίζει αυθόρμητα.

Η αλληλεπίδραση του φωσφόρου με το ιώδιο μπορεί να οδηγήσει στον σχηματισμό μόνο τριιωδιούχου φωσφόρου λόγω της σημαντικά χαμηλότερης οξειδωτικής ικανότητας από άλλα αλογόνα:

γκρί

Το φθόριο οξειδώνει το θείο στην υψηλότερη κατάσταση οξείδωσης +6, σχηματίζοντας εξαφθοριούχο θείο:

Το χλώριο και το βρώμιο αντιδρούν με το θείο, σχηματίζοντας ενώσεις που περιέχουν θείο σε καταστάσεις οξείδωσης που είναι εξαιρετικά ασυνήθιστες για αυτό +1 και +2. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις είναι πολύ συγκεκριμένες και για να περάσετε τις εξετάσεις στη χημεία, δεν είναι απαραίτητη η δυνατότητα καταγραφής των εξισώσεων αυτών των αλληλεπιδράσεων. Επομένως, οι ακόλουθες τρεις εξισώσεις δίνονται μάλλον για καθοδήγηση:

Αλληλεπίδραση αλογόνων με μέταλλα

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, το φθόριο μπορεί να αντιδράσει με όλα τα μέταλλα, ακόμη και με ανενεργά όπως η πλατίνα και ο χρυσός:

Τα υπόλοιπα αλογόνα αντιδρούν με όλα τα μέταλλα εκτός από την πλατίνα και τον χρυσό:

Αντιδράσεις αλογόνων με σύνθετες ουσίες

Αντιδράσεις υποκατάστασης με αλογόνα

Πιο ενεργά αλογόνα, δηλ. τα χημικά στοιχεία των οποίων βρίσκονται ψηλότερα στον περιοδικό πίνακα, μπορούν να εκτοπίσουν λιγότερο ενεργά αλογόνα από τα υδραλογονικά οξέα και τα αλογονίδια μετάλλων που σχηματίζουν:

Ομοίως, το βρώμιο και το ιώδιο εκτοπίζουν το θείο από διαλύματα σουλφιδίων ή/και υδρόθειου:

Το χλώριο είναι ένας ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας και οξειδώνει το υδρόθειο στο υδατικό του διάλυμα όχι σε θείο, αλλά σε θειικό οξύ:

Αλληλεπίδραση αλογόνων με νερό

Το νερό καίγεται σε φθόριο με μπλε φλόγα σύμφωνα με την εξίσωση αντίδρασης:

Το βρώμιο και το χλώριο αντιδρούν διαφορετικά με το νερό από το φθόριο. Εάν το φθόριο δρούσε ως οξειδωτικός παράγοντας, τότε το χλώριο και το βρώμιο δυσανάλογα στο νερό, σχηματίζοντας ένα μείγμα οξέων. Σε αυτή την περίπτωση, οι αντιδράσεις είναι αναστρέψιμες:

Η αλληλεπίδραση του ιωδίου με το νερό προχωρά σε τόσο ασήμαντο βαθμό που μπορεί να παραμεληθεί και να θεωρηθεί ότι η αντίδραση δεν προχωρά καθόλου.

Αλληλεπίδραση αλογόνων με αλκαλικά διαλύματα

Το φθόριο, όταν αλληλεπιδρά με ένα υδατικό διάλυμα αλκαλίου, δρα και πάλι ως οξειδωτικός παράγοντας:

Η ικανότητα σύνταξης αυτής της εξίσωσης δεν απαιτείται για να περάσει η εξέταση. Αρκεί να γνωρίζουμε το γεγονός για την πιθανότητα μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης και τον οξειδωτικό ρόλο του φθορίου σε αυτή την αντίδραση.

Σε αντίθεση με το φθόριο, τα υπόλοιπα αλογόνα είναι δυσανάλογα σε αλκαλικά διαλύματα, δηλαδή αυξάνουν και μειώνουν ταυτόχρονα την οξείδωσή τους. Ταυτόχρονα, στην περίπτωση του χλωρίου και του βρωμίου, ανάλογα με τη θερμοκρασία, είναι δυνατή η ροή προς δύο διαφορετικές κατευθύνσεις. Συγκεκριμένα, στο κρύο οι αντιδράσεις προχωρούν ως εξής:

και όταν θερμαίνεται:

Το ιώδιο αντιδρά με τα αλκάλια αποκλειστικά σύμφωνα με τη δεύτερη επιλογή, δηλ. με το σχηματισμό ιωδικού, γιατί Ο υποιωδίτης είναι ασταθής όχι μόνο όταν θερμαίνεται, αλλά και σε συνηθισμένες θερμοκρασίες και ακόμη και στο κρύο.

Τα αλογόνα είναι η πιο δραστική ομάδα στοιχείων στον περιοδικό πίνακα. Αποτελούνται από μόρια με πολύ χαμηλές ενέργειες διάστασης δεσμών (βλ. Πίνακα 16.1) και τα άτομά τους έχουν επτά ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα και επομένως είναι πολύ ηλεκτραρνητικά. Το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό και πιο αντιδραστικό μη μεταλλικό στοιχείο στον περιοδικό πίνακα. Η αντιδραστικότητα των αλογόνων μειώνεται σταδιακά καθώς κινείστε προς το κάτω μέρος της ομάδας. Η επόμενη ενότητα θα εξετάσει την ικανότητα των αλογόνων να οξειδώνουν μέταλλα και αμέταλλα και θα δείξει πώς αυτή η ικανότητα μειώνεται προς την κατεύθυνση από το φθόριο προς το ιώδιο.

Τα αλογόνα ως οξειδωτικά μέσα

Όταν το αέριο υδρόθειο διέρχεται μέσω χλωριούχου νερού, το θείο κατακρημνίζεται. Η αντίδραση προχωρά σύμφωνα με την εξίσωση

Σε αυτή την αντίδραση, το χλώριο οξειδώνει το υδρόθειο, παίρνοντας υδρογόνο από αυτό. Το χλώριο οξειδώνεται επίσης σε Για παράδειγμα, εάν αναμίξετε το χλώριο με ένα υδατικό διάλυμα θειικού με ανακίνηση, σχηματίζεται θειικό

Η οξειδωτική ημιαντίδραση που συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση περιγράφεται από την εξίσωση

Ως άλλο παράδειγμα της οξειδωτικής δράσης του χλωρίου, παρουσιάζουμε τη σύνθεση χλωριούχου νατρίου με καύση νατρίου σε χλώριο:

Σε αυτή την αντίδραση, το νάτριο οξειδώνεται καθώς κάθε άτομο νατρίου χάνει ένα ηλεκτρόνιο για να σχηματίσει ένα ιόν νατρίου:

Το χλώριο συνδέει αυτά τα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ιόντα χλωρίου:

Πίνακας 16.3. Τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων αλογόνων

Πίνακας 16.4. Τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού αλογονιδίων νατρίου

Όλα τα αλογόνα είναι οξειδωτικά μέσα, από τα οποία το φθόριο είναι ο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας. Στον πίνακα. Το 16.3 δείχνει τα τυπικά δυναμικά ηλεκτροδίων των αλογόνων. Από αυτόν τον πίνακα φαίνεται ότι η οξειδωτική ισχύς των αλογόνων σταδιακά μειώνεται προς το κάτω μέρος της ομάδας. Αυτό το σχέδιο μπορεί να αποδειχθεί με την προσθήκη ενός διαλύματος βρωμιούχου καλίου σε ένα δοχείο αερίου χλωρίου. Το χλώριο οξειδώνει τα ιόντα βρωμιδίου, με αποτέλεσμα το σχηματισμό βρωμίου. Αυτό προκαλεί την εμφάνιση ενός χρώματος σε ένα προηγουμένως άχρωμο διάλυμα:

Έτσι, μπορεί να φανεί ότι το χλώριο είναι ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας από το βρώμιο. Ομοίως, εάν ένα διάλυμα ιωδιούχου καλίου αναμιχθεί με βρώμιο, σχηματίζεται ένα μαύρο ίζημα στερεού ιωδίου. Αυτό σημαίνει ότι το βρώμιο οξειδώνει τα ιόντα ιωδίου:

Και οι δύο αντιδράσεις που περιγράφονται είναι παραδείγματα αντιδράσεων μετατόπισης (υποκατάστασης). Σε κάθε περίπτωση, όσο πιο δραστικό, δηλαδή, τόσο ισχυρότερος οξειδωτικός παράγοντας, το αλογόνο εκτοπίζει το λιγότερο αντιδραστικό αλογόνο από το διάλυμα.

Οξείδωση μετάλλων. Τα αλογόνα οξειδώνουν εύκολα τα μέταλλα. Το φθόριο οξειδώνει εύκολα όλα τα μέταλλα εκτός από το χρυσό και το ασήμι. Έχουμε ήδη αναφέρει ότι το χλώριο οξειδώνει το νάτριο, σχηματίζοντας μαζί του χλωριούχο νάτριο. Για να δώσουμε ένα άλλο παράδειγμα, όταν ένα ρεύμα αερίου χλωρίου διέρχεται πάνω από την επιφάνεια των θερμαινόμενων ρινισμάτων σιδήρου, σχηματίζεται ένα καφέ στερεό χλωρίδιο:

Ακόμη και το ιώδιο είναι ικανό, αν και αργά, να οξειδώνει μέταλλα κάτω από αυτό στην ηλεκτροχημική σειρά. Η ευκολία της οξείδωσης των μετάλλων από διάφορα αλογόνα μειώνεται όταν μετακινείται στο κάτω μέρος της ομάδας VII. Αυτό μπορεί να επαληθευτεί συγκρίνοντας τις ενέργειες σχηματισμού αλογονιδίων από τα αρχικά στοιχεία. Στον πίνακα. Το 16.4 δείχνει τις τυπικές ενθαλπίες σχηματισμού αλογονιδίων νατρίου κατά σειρά μετακίνησης προς τον πυθμένα της ομάδας.

Οξείδωση μη μετάλλων. Με εξαίρεση το άζωτο και τα περισσότερα ευγενή αέρια, το φθόριο οξειδώνει όλα τα άλλα αμέταλλα. Το χλώριο αντιδρά με φώσφορο και θείο. Ο άνθρακας, το άζωτο και το οξυγόνο δεν αντιδρούν άμεσα με χλώριο, βρώμιο ή ιώδιο. Η σχετική αντιδραστικότητα των αλογόνων προς τα μη μέταλλα μπορεί να κριθεί συγκρίνοντας τις αντιδράσεις τους με το υδρογόνο (Πίνακας 16.5).

Οξείδωση υδρογονανθράκων. Υπό ορισμένες συνθήκες, τα αλογόνα οξειδώνουν τους υδρογονάνθρακες.

Πίνακας 16.5. Αντιδράσεις αλογόνων με υδρογόνο

διανομή. Για παράδειγμα, το χλώριο αφαιρεί πλήρως το υδρογόνο από το μόριο της τερεβινθίνης:

Η οξείδωση της ακετυλίνης μπορεί να προχωρήσει με έκρηξη:

Αντιδράσεις με νερό και αλκάλια

Το φθόριο αντιδρά με το κρύο νερό για να σχηματίσει υδροφθόριο και οξυγόνο:

Το χλώριο διαλύεται αργά στο νερό, σχηματίζοντας νερό χλωρίου. Το νερό με χλώριο έχει ελαφρά οξύτητα λόγω του γεγονότος ότι εμφανίζεται μια δυσαναλογία (βλ. παράγραφο 10.2) του χλωρίου με το σχηματισμό υδροχλωρικού οξέος και υποχλωριώδους οξέος:

Το βρώμιο και το ιώδιο είναι δυσανάλογα στο νερό με παρόμοιο τρόπο, αλλά ο βαθμός δυσαναλογίας στο νερό μειώνεται από χλώριο σε ιώδιο.

Το χλώριο, το βρώμιο και το ιώδιο είναι επίσης δυσανάλογα στα αλκάλια. Για παράδειγμα, σε ψυχρά αραιά αλκάλια, το βρώμιο είναι δυσανάλογο σε ιόντα βρωμιδίου και ιόντα υποβρωμίου (ιόντα βρωμικού):

Όταν το βρώμιο αλληλεπιδρά με θερμά συμπυκνωμένα αλκάλια, η δυσαναλογία προχωρά περαιτέρω:

Το ιωδικό (Ι), ή ιόν υποϊωδίτη, είναι ασταθές ακόμη και σε ψυχρά αραιά αλκάλια. Είναι αυθόρμητα δυσανάλογο να σχηματίσει ένα ιόν ιωδίου και ένα ιόν ιωδιούχου (Ι).

Η αντίδραση του φθορίου με τα αλκάλια, όπως και η αντίδρασή του με το νερό, δεν είναι παρόμοια με παρόμοιες αντιδράσεις άλλων αλογόνων. Σε κρύο αραιό αλκάλιο, προχωρά η ακόλουθη αντίδραση:

Σε θερμό συμπυκνωμένο αλκάλιο, η αντίδραση με το φθόριο προχωρά ως εξής:

Ανάλυση για αλογόνα και με συμμετοχή αλογόνων

Η ποιοτική και ποσοτική ανάλυση για τα αλογόνα συνήθως εκτελείται χρησιμοποιώντας διάλυμα νιτρικού αργύρου. Για παράδειγμα

Για τον ποιοτικό και ποσοτικό προσδιορισμό του ιωδίου μπορεί να χρησιμοποιηθεί διάλυμα αμύλου. Δεδομένου ότι το ιώδιο είναι πολύ ελαφρώς διαλυτό στο νερό, συνήθως αναλύεται παρουσία ιωδιούχου καλίου. Αυτό γίνεται επειδή το ιώδιο σχηματίζει ένα διαλυτό ιόν τριιωδιδίου με το ιόν ιωδίου.

Διαλύματα ιωδίου με ιωδίδια χρησιμοποιούνται για τον αναλυτικό προσδιορισμό διαφόρων αναγωγικών παραγόντων, για παράδειγμα, καθώς και ορισμένων οξειδωτικών παραγόντων, για παράδειγμα.Οι οξειδωτικοί παράγοντες μετατοπίζουν την παραπάνω ισορροπία προς τα αριστερά, απελευθερώνοντας ιώδιο. Στη συνέχεια, το ιώδιο τιτλοδοτείται με θειοθειικό (VI).

Ας το ξανακάνουμε λοιπόν!

1. Τα άτομα όλων των αλογόνων έχουν επτά ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους περίβλημα.

2. Για τη λήψη αλογόνων στο εργαστήριο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η οξείδωση των αντίστοιχων υδραλογονικών οξέων.

3. Τα αλογόνα οξειδώνουν μέταλλα, αμέταλλα και υδρογονάνθρακες.

4. Αλογόνα δυσανάλογα σε νερό και αλκάλια, σχηματίζοντας ιόντα αλογονιδίου, υποαλογονίτη και αλογονικό (-ιόντα.

5. Τα μοτίβα των αλλαγών στις φυσικές και χημικές ιδιότητες των αλογόνων όταν μετακινούνται στο κάτω μέρος της ομάδας φαίνονται στον πίνακα. 16.6.

Πίνακας 16.6. Μοτίβα αλλαγών στις ιδιότητες των αλογόνων καθώς αυξάνεται ο ατομικός αριθμός

6. Το φθόριο έχει ανώμαλες ιδιότητες μεταξύ άλλων αλογόνων για τους ακόλουθους λόγους:

α) έχει χαμηλή ενέργεια διάστασης δεσμού.

β) στις ενώσεις φθορίου, υπάρχει μόνο σε μία κατάσταση οξείδωσης.

γ) το φθόριο είναι το πιο ηλεκτραρνητικό και το πιο αντιδραστικό από όλα τα μη μεταλλικά στοιχεία.

δ) οι αντιδράσεις του με νερό και αλκάλια διαφέρουν από παρόμοιες αντιδράσεις άλλων αλογόνων.

Φθόριο

ΦΘΟΡΙΟ-ΕΝΑ; Μ.[από τα ελληνικά. φθόρος - θάνατος, καταστροφή] Χημικό στοιχείο (F), ανοιχτό κίτρινο αέριο με πικάντικη οσμή. Προσθέστε στο πόσιμο νερό f.

(λατ. Fluorum), χημικό στοιχείο της ομάδας VII του περιοδικού συστήματος, αναφέρεται σε αλογόνα. Το ελεύθερο φθόριο αποτελείται από διατομικά μόρια (F 2). ωχροκίτρινο αέριο με πικάντικη οσμή t pl –219.699°C, tδέμα –188.200°C, πυκνότητα 1,7 g/l. Το πιο ενεργό αμέταλλο: αντιδρά με όλα τα στοιχεία εκτός από ήλιο, νέον και αργό. Η αλληλεπίδραση του φθορίου με πολλές ουσίες μετατρέπεται εύκολα σε καύση και έκρηξη. Το φθόριο καταστρέφει πολλά υλικά (εξ ου και το όνομα: ελληνικός φθόρος - καταστροφή). Τα κύρια ορυκτά είναι ο φθορίτης, ο κρυόλιθος, ο φθοραπατίτης. Το φθόριο χρησιμοποιείται για τη λήψη οργανοφθορικών ενώσεων και φθοριδίων. Το φθόριο είναι μέρος των ιστών των ζωντανών οργανισμών (οστά, σμάλτο δοντιών).

ΦΘΟΡΙΟ (λατ. Fluorum), F (διαβάζουμε "φθόριο"), ένα χημικό στοιχείο με ατομικό αριθμό 9, ατομική μάζα 18,998403. Το φυσικό φθόριο αποτελείται από ένα σταθερό νουκλίδιο (εκ.ΝΟΥΚΛΕΙΔΙΟ) 19 ΣΤ. Διαμόρφωση εξωτερικού στρώματος ηλεκτρονίων 2 μικρό 2 Π 5 . Στις ενώσεις, εμφανίζει μόνο την κατάσταση οξείδωσης –1 (σθένος I). Το φθόριο βρίσκεται στη δεύτερη περίοδο στην ομάδα VIIA του περιοδικού συστήματος στοιχείων του Mendeleev, αναφέρεται σε αλογόνα (εκ.ΑΛΟΓΟΝΑ).
Η ακτίνα του ουδέτερου ατόμου φθορίου είναι 0,064 nm, η ακτίνα του ιόντος F είναι 0,115 (2), 0,116 (3), 0,117 (4) και 0,119 (6) nm (η τιμή του αριθμού συντονισμού υποδεικνύεται σε αγκύλες) . Οι διαδοχικές ενέργειες ιονισμού ενός ουδέτερου ατόμου φθορίου είναι 17.422, 34.987, 62.66, 87.2 και 114.2 eV, αντίστοιχα. Συγγένεια ηλεκτρονίων 3,448 eV (το μεγαλύτερο μεταξύ των ατόμων όλων των στοιχείων). Σύμφωνα με την κλίμακα Pauling, η ηλεκτραρνητικότητα του φθορίου είναι 4 (η υψηλότερη τιμή μεταξύ όλων των στοιχείων). Το φθόριο είναι το πιο ενεργό αμέταλλο.
Στην ελεύθερη μορφή του, το φθόριο είναι ένα άχρωμο αέριο με μια πικάντικη, αποπνικτική οσμή.
Ιστορικό ανακάλυψης
Η ιστορία της ανακάλυψης του φθορίου συνδέεται με το ορυκτό φθορίτη (εκ.ΦΘΟΡΙΤΗΣ), ή αργυραδάμαντα. Η σύνθεση αυτού του ορυκτού, όπως είναι πλέον γνωστό, αντιστοιχεί στον τύπο CaF 2 και είναι η πρώτη ουσία που περιέχει φθόριο που άρχισε να χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο. Στην αρχαιότητα, σημειώθηκε ότι εάν προστεθεί φθορίτης στο μετάλλευμα κατά τη διάρκεια της τήξης του μετάλλου, η θερμοκρασία τήξης του μεταλλεύματος και της σκωρίας μειώνεται, γεγονός που διευκολύνει σημαντικά τη διαδικασία (εξ ου και το όνομα του ορυκτού - από το λατινικό fluo - ροή).
Το 1771, με επεξεργασία φθορίτη με θειικό οξύ, ο Σουηδός χημικός K. Scheele (εκ. SCHEELE Karl Wilhelm)παρασκεύασε οξύ, το οποίο ονόμασε υδροφθορικό οξύ. Γάλλος επιστήμονας A. Lavoisier (εκ. Lavoisier Antoine Laurent)πρότεινε ότι αυτό το οξύ περιελάμβανε ένα νέο χημικό στοιχείο, το οποίο πρότεινε να ονομαστεί "φθόριο" (Ο Λαβουαζιέ πίστευε ότι το υδροφθορικό οξύ είναι μια ένωση φθορίου με οξυγόνο, επειδή, σύμφωνα με τον Λαβουαζιέ, όλα τα οξέα πρέπει να περιέχουν οξυγόνο). Ωστόσο, δεν μπορούσε να επιλέξει ένα νέο στοιχείο.
Στο νέο στοιχείο δόθηκε το όνομα «fluor», το οποίο αντικατοπτρίζεται και στη λατινική του ονομασία. Αλλά οι μακροχρόνιες προσπάθειες να απομονωθεί αυτό το στοιχείο σε ελεύθερη μορφή δεν ήταν επιτυχείς. Πολλοί επιστήμονες που προσπάθησαν να το αποκτήσουν σε ελεύθερη μορφή πέθαναν κατά τη διάρκεια τέτοιων πειραμάτων ή έγιναν ανάπηροι. Πρόκειται για τους Άγγλους χημικούς αδελφούς T. και G. Knox, και τους Γάλλους J.-L. Γκέι Λουσάκ (εκ. GAY LUSSAC Joseph Louis)και L. J. Tenard (εκ. TENAR Louis Jacques), και πολλοί άλλοι. Sam G. Davy (εκ. DEVI Humphrey), που ήταν ο πρώτος που έλαβε νάτριο, κάλιο, ασβέστιο και άλλα στοιχεία σε ελεύθερη μορφή, ως αποτέλεσμα πειραμάτων για την παραγωγή φθορίου με ηλεκτρόλυση, δηλητηριάστηκε και αρρώστησε βαριά. Πιθανώς, υπό την εντύπωση όλων αυτών των αποτυχιών, το 1816, προτάθηκε ένα όνομα παρόμοιο στον ήχο, αλλά εντελώς διαφορετικό στη σημασία, για το νέο στοιχείο - φθόριο (από το ελληνικό phtoros - καταστροφή, θάνατος). Αυτό το όνομα του στοιχείου είναι αποδεκτό μόνο στα ρωσικά, οι Γάλλοι και οι Γερμανοί συνεχίζουν να αποκαλούν το φθόριο "φθόριο", οι Βρετανοί - "φθόριο".
Ακόμη και ένας τόσο εξαιρετικός επιστήμονας όπως ο M. Faraday δεν μπορούσε να αποκτήσει ελεύθερο φθόριο (εκ. FARADEUS Michael). Μόλις το 1886 ο Γάλλος χημικός A. Moissan (εκ. Moissan Henri), χρησιμοποιώντας την ηλεκτρόλυση υγρού υδροφθορίου HF, που ψύχθηκε σε θερμοκρασία -23 ° C (το υγρό πρέπει να περιέχει λίγο φθοριούχο κάλιο KF, το οποίο εξασφαλίζει την ηλεκτρική του αγωγιμότητα), μπόρεσε να λάβει το πρώτο μέρος ενός νέου, εξαιρετικά αντιδραστικού αέριο στην άνοδο. Στα πρώτα πειράματα, η Moissan χρησιμοποίησε έναν πολύ ακριβό ηλεκτρολύτη από πλατίνα και ιρίδιο για να αποκτήσει φθόριο. Ταυτόχρονα, κάθε γραμμάριο του προκύπτοντος φθορίου «έτρωγε» έως και 6 g πλατίνας. Αργότερα, η Moissan άρχισε να χρησιμοποιεί έναν πολύ φθηνότερο ηλεκτρολύτη χαλκού. Το φθόριο αντιδρά με τον χαλκό, αλλά κατά τη διάρκεια της αντίδρασης σχηματίζεται ένα πολύ λεπτό φιλμ φθορίου, το οποίο εμποδίζει την περαιτέρω καταστροφή του μετάλλου.
Όντας στη φύση
Η περιεκτικότητα σε φθόριο στον φλοιό της γης είναι αρκετά υψηλή και ανέρχεται σε 0,095% κατά βάρος (σημαντικά μεγαλύτερη από το πλησιέστερο ανάλογο του φθορίου της ομάδας - το χλώριο (εκ.ΧΛΩΡΙΟ)). Λόγω της υψηλής χημικής δραστηριότητας του φθορίου σε ελεύθερη μορφή, φυσικά, δεν βρίσκεται. Τα πιο σημαντικά ορυκτά φθορίου είναι ο φθορίτης (φθοραδάμαντας), καθώς και ο φθοραπατίτης 3Ca 3 (PO 4) 2 CaF 2 και ο κρυόλιθος (εκ.ΚΡΥΟΛΙΤΗΣ) Na 3 AlF 6 . Το φθόριο ως πρόσμειξη είναι μέρος πολλών ορυκτών και βρίσκεται στα υπόγεια ύδατα. σε θαλασσινό νερό 1,3 10 -4% φθόριο.
Παραλαβή
Στο πρώτο στάδιο λήψης φθορίου, απομονώνεται υδροφθόριο HF. Παρασκευή υδροφθορίου και υδροφθορικού οξέος (εκ.ΥΔΡΟΦΘΟΡΙΚΟ ΟΞΥ)Το (υδροφθορικό) οξύ εμφανίζεται, κατά κανόνα, μαζί με την επεξεργασία του φθοραπατίτη σε φωσφορικά λιπάσματα. Το αέριο υδροφθόριο που σχηματίζεται κατά την επεξεργασία του φθοραπατίτη με θειικό οξύ στη συνέχεια συλλέγεται, υγροποιείται και χρησιμοποιείται για ηλεκτρόλυση. Η ηλεκτρόλυση μπορεί να υποβληθεί τόσο σε υγρό μείγμα HF και KF (η διαδικασία πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 15-20 °C), όσο και σε τήγμα KH 2 F 3 (σε θερμοκρασία 70-120 °C) ή KHF 2 τήγμα (σε θερμοκρασία 245-310°C) .
Στο εργαστήριο, για την παρασκευή μικρών ποσοτήτων ελεύθερου φθορίου, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει είτε θέρμανση MnF 4, κατά την οποία αποβάλλεται το φθόριο, είτε θέρμανση ενός μείγματος K 2 MnF 6 και SbF 5:
2K 2 MnF 6 + 4SbF 5 = 4KSbF 6 + 2MnF 3 + F 2 .
ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ
Υπό κανονικές συνθήκες, το φθόριο είναι ένα αέριο (πυκνότητα 1.693 kg / m 3) με έντονη οσμή. Σημείο βρασμού -188,14°C, σημείο τήξεως -219,62°C. Στη στερεά κατάσταση, σχηματίζει δύο τροποποιήσεις: τη μορφή α, η οποία υπάρχει από το σημείο τήξης έως τους –227,60°C και τη μορφή β, η οποία είναι σταθερή σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από –227,60°C.
Όπως και άλλα αλογόνα, το φθόριο υπάρχει ως διατομικά μόρια F 2 . Η διαπυρηνική απόσταση στο μόριο είναι 0,14165 nm. Το μόριο F 2 χαρακτηρίζεται από μια ανώμαλα χαμηλή ενέργεια διάστασης σε άτομα (158 kJ/mol), η οποία, ειδικότερα, καθορίζει την υψηλή αντιδραστικότητα του φθορίου.
Η χημική δράση του φθορίου είναι εξαιρετικά υψηλή. Από όλα τα στοιχεία με φθόριο, μόνο τρία ελαφρά αδρανή αέρια δεν σχηματίζουν φθόριο - ήλιο, νέο και αργό. Σε όλες τις ενώσεις, το φθόριο εμφανίζει μόνο μία κατάσταση οξείδωσης -1.
Το φθόριο αντιδρά άμεσα με πολλές απλές και πολύπλοκες ουσίες. Έτσι, κατά την επαφή με το νερό, το φθόριο αντιδρά με αυτό (λέγεται συχνά ότι "το νερό καίγεται στο φθόριο"):
2F 2 + 2H 2 O \u003d 4HF + O 2.
Το φθόριο αντιδρά εκρηκτικά σε απλή επαφή με το υδρογόνο:
H 2 + F 2 \u003d 2HF.
Στην περίπτωση αυτή, σχηματίζεται αέριο υδροφθόριο HF, το οποίο είναι απεριόριστα διαλυτό στο νερό με το σχηματισμό ενός σχετικά ασθενούς υδροφθορικού οξέος.
Το φθόριο αλληλεπιδρά με τα περισσότερα αμέταλλα. Έτσι, στην αντίδραση φθορίου με γραφίτη, σχηματίζονται ενώσεις του γενικού τύπου CF x, στην αντίδραση φθορίου με πυρίτιο, φθόριο SiF 4 και με βόριο, τριφθοριούχο BF 3. Όταν το φθόριο αλληλεπιδρά με το θείο, σχηματίζονται ενώσεις SF 6 και SF 4 κ.λπ. (βλ. Φθορίδια (εκ.ΦΘΟΡΙΟΥΧΟΣ)).
Ένας μεγάλος αριθμός ενώσεων φθορίου με άλλα αλογόνα είναι γνωστός, για παράδειγμα, BrF 3, IF 7, ClF, ClF 3 και άλλα, επιπλέον, το βρώμιο και το ιώδιο αναφλέγονται σε μια ατμόσφαιρα φθορίου σε κανονική θερμοκρασία και το χλώριο αλληλεπιδρά με το φθόριο όταν θερμαίνεται σε 200-250 ° C.
Μην αντιδράτε απευθείας με φθόριο, εκτός από τα υποδεικνυόμενα αδρανή αέρια, επίσης άζωτο, οξυγόνο, διαμάντι, διοξείδιο του άνθρακα και μονοξείδιο του άνθρακα.
Το τριφθοριούχο άζωτο NF 3 και τα φθοριούχα οξυγόνο О 2 F 2 και OF 2 ελήφθησαν έμμεσα, στα οποία το οξυγόνο έχει ασυνήθιστες καταστάσεις οξείδωσης +1 και +2.
Όταν το φθόριο αλληλεπιδρά με τους υδρογονάνθρακες, επέρχεται η καταστροφή τους, συνοδευόμενη από την παραγωγή φθορανθράκων διαφόρων συνθέσεων.
Με ελαφρά θέρμανση (100-250°C), το φθόριο αντιδρά με άργυρο, βανάδιο, ρήνιο και όσμιο. Με τον χρυσό, το τιτάνιο, το νιόβιο, το χρώμιο και ορισμένα άλλα μέταλλα, η αντίδραση που περιλαμβάνει φθόριο αρχίζει να προχωρά σε θερμοκρασίες πάνω από 300-350°C. Με τα μέταλλα των οποίων τα φθορίδια είναι μη πτητικά (αλουμίνιο, σίδηρος, χαλκός κ.λπ.), το φθόριο αντιδρά με αξιοσημείωτο ρυθμό σε θερμοκρασίες άνω των 400-500°C.
Ορισμένα φθοριούχα ανώτερα μέταλλα, όπως το εξαφθοριούχο ουράνιο UF 6, λαμβάνονται με δράση με φθόριο ή έναν παράγοντα φθορίωσης όπως το BrF 3 σε κατώτερα αλογονίδια, για παράδειγμα:
UF 4 + F 2 = UF 6
Πρέπει να σημειωθεί ότι στο ήδη αναφερθέν υδροφθορικό οξύ HF αντιστοιχούν όχι μόνο φθοριούχα μεσαία άλατα τύπου NaF ή CaF 2, αλλά και όξινα φθορίδια - υδροφθορίδια των τύπων NaHF 2 και KHF 2.
Ένας μεγάλος αριθμός διαφορετικών οργανοφθορικών ενώσεων έχει επίσης συντεθεί. (εκ.οργανοφθοριούχες ενώσεις), συμπεριλαμβανομένου του περίφημου τεφλόν (εκ.ΤΕΦΛΟΝ)- υλικό, το οποίο είναι πολυμερές τετραφθοροαιθυλενίου (εκ.ΤΕΤΡΑΦΘΟΡΟΑΙΘΥΛΕΝΙΟ) .
Εφαρμογή
Το φθόριο χρησιμοποιείται ευρέως ως παράγοντας φθορίωσης στην παραγωγή διαφόρων φθοριδίων (SF 6 , BF 3 , WF 6 και άλλα), συμπεριλαμβανομένων ενώσεων αδρανών αερίων (εκ.ΕΥΓΕΝΗ ΑΕΡΙΑ)ξένον και κρυπτόν (βλ. Φθορίωση (εκ.ΦΘΟΡίωση)). Το εξαφθοριούχο ουράνιο UF 6 χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό των ισοτόπων ουρανίου. Το φθόριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή τεφλόν και άλλων φθοριοπλαστικών. (εκ.φθοροπλαστικά), φθοριούχο καουτσούκ (εκ.φθοριούχα), οργανικές ουσίες και υλικά που περιέχουν φθόριο που χρησιμοποιούνται ευρέως στη μηχανική, ειδικά σε περιπτώσεις όπου απαιτείται αντοχή σε επιθετικά μέσα, υψηλές θερμοκρασίες κ.λπ.
Βιολογικός ρόλος
Ως ιχνοστοιχείο (εκ.ΜΙΚΡΟ ΣΤΟΙΧΕΙΑ)Το φθόριο βρίσκεται σε όλους τους οργανισμούς. Στα ζώα και τους ανθρώπους, το φθόριο υπάρχει στον οστικό ιστό (στον άνθρωπο, 0,2–1,2%) και, ιδιαίτερα, στην οδοντίνη και στο σμάλτο των δοντιών. Το σώμα ενός μέσου ανθρώπου (σωματικό βάρος 70 kg) περιέχει 2,6 g φθόριο. η ημερήσια απαίτηση είναι 2-3 mg και καλύπτεται κυρίως με πόσιμο νερό. Η έλλειψη φθορίου οδηγεί σε τερηδόνα. Ως εκ τούτου, ενώσεις φθορίου προστίθενται στις οδοντόκρεμες, μερικές φορές εισάγονται στο πόσιμο νερό. Η περίσσεια φθορίου στο νερό, ωστόσο, είναι επίσης επιβλαβής για την υγεία. Οδηγεί σε φθορίωση (εκ.ΦΘΩΡΙΩΣΗ)- αλλαγές στη δομή του σμάλτου και του οστικού ιστού, παραμόρφωση των οστών. Το MPC για την περιεκτικότητα σε ιόντα φθορίου στο νερό είναι 0,7 mg/l. Το μέγιστο όριο συγκέντρωσης για το αέριο φθόριο στον αέρα είναι 0,03 mg/m 3 . Ο ρόλος του φθορίου στα φυτά είναι ασαφής.

εγκυκλοπαιδικό λεξικό. 2009 .

Δείτε τι είναι το "φθόριο" σε άλλα λεξικά:

φθόριο- φθόριο και... Ρωσικό ορθογραφικό λεξικό

φθόριο- φθόριο/… Μορφημικό ορθογραφικό λεξικό

- (λατ. Fluorum) F, χημικό στοιχείο της ομάδας VII του περιοδικού συστήματος του Mendeleev, ατομικός αριθμός 9, ατομική μάζα 18,998403, ανήκει στα αλογόνα. Απαλό κίτρινο αέριο με πικάντικη οσμή, mp? 219.699 .C, tbp? 188.200 .C, πυκνότητα 1,70 g / cm & sup3. ... ... Μεγάλο Εγκυκλοπαιδικό Λεξικό

F (από το ελληνικό phthoros death, destruction, λατ. Fluorum * a. fluorine· ν. Fluor· f. fluor· and. fluor), χημικ. στοιχείο της περιοδικής ομάδας VII. σύστημα του Mendeleev, αναφέρεται σε αλογόνα, στο. n. 9, στο. μ. 18,998403. Στη φύση, 1 σταθερό ισότοπο 19F ... Γεωλογική Εγκυκλοπαίδεια

- (Φθόριο), F, χημικό στοιχείο της ομάδας VII του περιοδικού συστήματος, ατομικός αριθμός 9, ατομική μάζα 18,9984; αναφέρεται σε αλογόνα. αέριο, σημείο βρασμού 188,2shC. Το φθόριο χρησιμοποιείται στην παραγωγή ουρανίου, φρέον, φαρμάκων και άλλων, καθώς και σε ... ... Σύγχρονη Εγκυκλοπαίδεια