|
|
|
>>> Перейти на мобильный размер сайта >>> Учебник для 9 класса ХИМИЯ
§ 22. ГалогеныСтроение и свойства атомов. Элементы главной подгруппы VII группы Периодической системы Д. И. Менделеева, объединённые под общим названием галогены, — фтор F, хлор Сl, бром Вr, иод I, астат At (редко встречающийся в природе) — типичные неметаллы. Это и понятно, ведь их атомы содержат на внешнем энергетическом уровне семь электронов, и им недостаёт лишь одного электрона, чтобы завершить его. Атомы галогенов при взаимодействии с металлами принимают электрон от атомов металлов. При этом возникает ионная связь и образуются соли. Отсюда и происходит общее название подгруппы «галогены», т. е. «рождающие соли». Галогены — очень сильные окислители. Фтор в химических реакциях проявляет только окислительные свойства, и для него характерна только степень окисления -1 в соединениях. Остальные галогены проявляют и восстановительные свойства при взаимодействии с более электроотрицательными элементами — фтором, кислородом, азотом. Их степени окисления могут принимать значения +1, +3, +5, +7.
Восстановительные свойства галогенов усиливаются от хлора к иоду, что связано с увеличением радиусов их атомов: атомы хлора примерно в полтора раза меньше, чем иода. Галогены — простые вещества. Все галогены существуют в свободном состоянии в виде двухатомных молекул с ковалентной неполярной химической связью между атомами. В твёрдом состоянии F2, Сl2, Вr2, I2 имеют молекулярные кристаллические решётки, что и подтверждается их физическими свойствами (табл. 7). Таблица 7
Как можно заметить, с увеличением молекулярной массы галогенов повышаются их температуры плавления и кипения (рис. 88), возрастает плотность: фтор и хлор — газы, бром — жидкость, иод — твёрдое вещество.
Рис. 88. Это связано с тем, что с увеличением размеров атомов и молекул галогенов (рис. 89) возрастают и силы межмолекулярного взаимодействия между ними.
Рис. 89. От F2 к I2 усиливается интенсивность окраски галогенов. Кристаллы иода имеют металлический блеск. Химическая активность галогенов, как неметаллов, от фтора к иоду ослабевает. Каждый галоген является самым сильным окислителем в своём периоде. Окислительные свойства галогенов отчетливо проявляются при их взаимодействии с металлами. При этом, как вы уже знаете, образуются соли. Так, фтор уже при обычных условиях реагирует с большинством металлов, а при нагревании — и с золотом, серебром, платиной, известными своей химической пассивностью. Алюминий и цинк в атмосфере фтора воспламеняются:
Остальные галогены реагируют с металлами в основном при нагревании. Так, в колбе, наполненной хлором, красиво вспыхивают и сгорают кристаллики измельчённой сурьмы (рис. 90), образуя при этом смесь двух хлоридов сурьмы (III) и (V):
Рис. 90. Нагретый порошок железа также загорается при взаимодействии с хлором. Опыт можно провести и с сурьмой, но только железные опилки нужно предварительно накалить в железной ложечке, а затем высыпать их небольшими порциями в колбу с хлором. Так как хлор является сильным окислителем, то в результате реакции образуется хлорид железа (III) (рис. 91):
Рис. 91. В парах брома сгорает раскалённая медная проволока:
Иод окисляет металлы медленнее, но в присутствии воды, которая является катализатором, реакция иода с порошком алюминия протекает очень бурно:
Реакция сопровождается выделением фиолетовых паров иода (почему?). Об уменьшении окислительных и увеличении восстановительных свойств галогенов от фтора к иоду можно судить и по их способности вытеснять друг друга из растворов солей. Так, хлор вытесняет бром и иод из растворов их солей (рис. 92), например:
Рис. 92. Свободный бром вытесняет иод из солей:
Для фтора эта реакция не характерна, так как она протекает в растворе, а фтор взаимодействует с водой, вытесняя из неё кислород:
Здесь кислород выступает в непривычной для себя роли восстановителя. Это, пожалуй, единственный случай, когда кислород в реакции горения является не одним из исходных веществ, а её продуктом. Ослабление окислительных свойств галогенов от фтора к иоду наглядно проявляется при взаимодействии их с водородом. Уравнение этой реакции можно записать в общем виде: Н2 + Г2 = 2НГ (Г — условное химическое обозначение галогенов). Если фтор взаимодействует с водородом в любых условиях со взрывом, то смесь хлора с водородом реагирует со взрывом только при поджигании или облучении прямым солнечным светом, бром взаимодействует с водородом при нагревании и без взрыва. Эти реакции экзотермические. Реакция же соединения кристаллического иода с водородом слабоэндотермическая, она протекает медленно даже при нагревании. В результате этих реакций образуются соответственно фтороводород HF, хлороводород НСl, бромоводород НВr и иодоводород HI. Открытие галогенов. Фтор в свободном виде получил впервые в 1886 г. французский химик А. Муассан, который был удостоен за это Нобелевской премии. Своё название элемент получил от греческого фторос — « разрушающий ». Хлор открыт шведским химиком К. Шееле в 1774 г. Элемент получил название за цвет простого вещества (от греч. хлорос — жёлто-зелёный). Бром открыт в 1826 г. французским химиком А. Баларом. Элемент назван так за запах простого вещества (от греч. бромос — зловонный). Иод получен в 1811 г. французским учёным Б. Куртуа, а название получил за цвет паров простого вещества (от греч. иодэс — фиолетовый). Новые слова и понятия
Задания для самостоятельной работы
|
|
|