Лекция (25) (Сборник презентаций лекций)
Описание файла
Файл "Лекция (25)" внутри архива находится в папке "Сборник презентаций лекций". PDF-файл из архива "Сборник презентаций лекций", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "общая и неорганическая химия" из 1 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГУ им. Ломоносова. Не смотря на прямую связь этого архива с МГУ им. Ломоносова, его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ГАЛОГЕНЫЛекции 25-26Элементы 17 группыF – фтор, Cl – хлор, Br – бром, I – йод, At – астатСвойства элементовFClBrIАт. Номер9173553Эл. Конф.2s22p5Радиус (пм)3s23p53d104s24p54d105s25p57199114133I1 (эВ)17.4613.0111.8210.30I2 (эВ)34.7123.8521.4719.11I7 (эВ)184.2113.8103.590.2Ae (эВ)3.53.63.53.3χP4.03.23.02.7χAR4.102.832.482.21С.О.-1,0-1,0,1,3,(4),5,(6),7-1,0,1,3,5,(7) -1,0,(1),3,5,7Свойства элементовFClBrIАт. Номер9173553Эл.
Конф.2s22p5Радиус (пм)3s23p571I1 (эВ)17.46I2 (эВ)34.71I7 (эВ)184.2Ae (эВ)3.5100χP4.080χAR4.10С.О.-1,0140r, пм3d104s24p59911413313.0111.8210.3021.4719.11113.8103.590.23.63.53.33.23.02.72.832.482.21I23.85120BrClF104d105s25p52030n-1,0,1,3,(4),5,(6),74050-1,0,1,3,5,(7) -1,0,(1),3,5,7Свойства элементовFClBrIАт. Номер9173553Эл. Конф.2s22p5Радиус (пм)3s23p53d104s24p54d105s25p57199114133I1 (эВ)17.4613.0111.8210.30I2 (эВ)34.71I1 (эВ)23.8521.4719.11I7 (эВ)184.216113.8103.590.2Ae (эВ)3.5143.6Н3.53.3χP4.0123.23.02.7χAR4.10102.832.482.21С.О.-1,018102030-1,0,1,3,(4),5,(6),7n4050-1,0,1,3,5,(7) -1,0,(1),3,5,7Свойства элементовFClBrIАт.
Номер9173553Эл. Конф.2s22p5Радиус (пм)3s23p53d104s24p54d105s25p57199114133I1 (эВ)17.4613.0111.8210.30I2 (эВ)34.7123.8521.4719.11I7 (эВ)184.2113.8103.590.2Ae (эВ)3.53.63.53.3χP4.03.23.02.7χAR4.102.832.482.21С.О.-1,0-1,0,1,3,(4),5,(6),7-1,0,1,3,5,(7) -1,0,(1),3,5,7Свойства элементовFClBrI3553χАт. Номер9 4,017Эл. Конф.52s22p3,53s23p5Радиус (пм)713d104s24p5993,04d105s25p511413311.8210.3021.4719.11103.590.2χPI1 (эВ)17.46I2 (эВ)34.71I7 (эВ)184.22,0Ae (эВ)3.53.6 n3.53.3χP4.03.23.02.7χAR4.102.832.482.21С.О.-1,013.012,5χA-R23.8510113.82030-1,0,1,3,(4),5,(6),74050-1,0,1,3,5,(7) -1,0,(1),3,5,7Молекулярные галогеныF2Т.кип. (оС)-188.1Т.пл. (оС)-219.6Внешний видпри н.у.бледножелтыйгазΔН0 дисс.,кДж/мольE0 (X2/X-), ВCl2Br2I2-34.059.5192.8(субл.)-101.0-7.2–желтозеленыйгазбураяжидкостьчерныекристаллы158.8242.6192.8151.12.8691.3581.0650.535Строение галогеновВ газовой фазе: двухатомные молекулыF2Cl2, Br2, I2НВМОВЗМОnpnpnsnsОкраска галогенов связана с электронными переходамиСтроение галогеновВ твердой фазе: упаковка двухатомных молекулabcCl2Br2I2a, pm198227272b, pm332332350c, pm374399427b/a1.681.461.29Только дипольные взаимодействия !Химические свойства галогеновF21.
ОкислителиCl2Br2I2ослабление окислительных свойств2. Взаимодействиес водойН+ + F+ [O]3. Реакция с Н2взрывпри 20К= HFоченьбурно= HCl4. Взаимодействиес металламибурноебурноеспокойноене всереагируют5. Взаимодействиес неметалламикромеHe, Ne,Ar, O2кромеN2, C,O2, NgгалогеныхалькогеныP, As, H2толькогалогеныP, As, H2F2F2, Cl2HNO3 (б/в)6. Реакции сокислителями―8.2 г/л35 г/л0.15 г/лбурнообратимо= HBr⇔ HIРеакции галогенов1.F2 + Xe = XeF2(+ XeF4 + XeF6)2.5Cl2 + 2Sb = 2SbCl5горение2Cl2 + Zr = ZrCl4горение при 250 оСCl2 + Cu = CuCl2(но не CuCl)Br2 (ж) + Hg (ж) = HgBr2 (тв)2Al + 3I2 = 2AlI33.2I2 + Sn = SnI4CCl4/60oCH2 + I2 ⇔ 2HIобратимая реакцияΔfG0298 = +1.8 кДж/мольРеакции галогенов4.Br2 + H2 = 2HBrцепная реакцияBr2 ⇔ 2Br•инициацияBr• + H2 = HBr + H•H• + Br2 = HBr + Br•развитиеHBr + H• = Br• + H22Br• = Br22H• = H2рекомбинацияРеакции галогенов5.2F2 + 2H2O = 4HF + O220oCX2 + H2O ⇔ H+ + X– + HOX20oCK = 4.2·10-4X = ClK = 7.2·10-9X = BrK = 2.0·10-13X=IX2 + 2OH– ⇔ X– + OX– + H2O20oCK = 7.5·1015X = ClK = 2·103X = BrK = 30X=IДля X = Br, I:3OX– ⇔ 2X– + XO3–очень быстрая реакцияПолучение галогеновФтор получают электролизом HF в расплаве KHF2 илиразложением высших фторидов2CeF4 = 2CeF3 + F2Хлор получают окислением HCl (в лаборатории) …KMnO4(тв) + 16HCl(к) + 2KCl = K3MnCl6 + 2Cl2 + 4H2O… и в хлорщелочном производстве (в промышленности)электролиз 2NaCl + 2H2O = Cl2 + 2NaOH + H2АнодКатод~ 25 млн тонн в годБром и йод получают вытеснением хлором из солей2KBr + Cl2 = 2KCl + Br22KI + Cl2 = 2KCl + I2Применение галогеновФторв ядерной промышленности (UF6)в металлургии (CaF2), в химическом синтезе (HF, BrF3)в холодильном деле (CF2Cl2, …)ХлорБромв органическом и полимерном синтезе (ПВХ, …)в химической промышленности (галогениды)в очистке воды и как отбеливатель (Cl2)в органическом синтезе (Br2)в фотографии (AgBr), в фармацевтикеЙодв металлургии (I2)для деревообработки (KI, KI3)в аналитике (иодометрия)в пищевых добавках (NaI)Особенности астатаАстат имеет порядковыйномер 85, не имеетстабильных изотопов,почти не встречается вприроде, мало изученхимически209Bi+ 4He = 211At + 21nполучениеНаиболее устойчивый изотоп 210At, t1/2 = 8 часов, 6 минутСвойства:At2 менее летуч, чем I2At2 + SO2 + 2AgNO3 + 2H2O = 2AgAt↓ + H2SO4 + 2HNO3At2 окисляется с помощью S2O82- или Br2ГалогенводородыВ с.о.-1 галогены образуют галогенводороды и галогенидыHF, HCl, HBr, HIполярные молекулыHFHClHBrHIТ.пл., оС-83.5-114.2-86.9-51.0Т.кип., оС19.5-85.1-67.1-35.1d(H-X), pm92127.5141.5161Есв, кДж/моль 570432366298μ, D1.110.830.45Раств.
в воде ∞л НХ в 1л Н2О450600425pKa-9-11.2-12.41.832.95ГалогенводородыВ с.о.-1 галогены образуют галогенводороды и галогенидыHF, HCl, HBr, HIполярные молекулыТ.пл., оСoC 25Т.кип., оСHFHClHBrHI-83.5-114.2-86.9-51.019.5-85.1-67.1-35.10d(H-X), pmТ.КИП.92127.5Есв, кДж/моль 570-50432μ,-75D1.11-251.83-100Раств. в воде ∞л НХ в 1л Н2ОHFpKaHCl2.95Т.ПЛ.HBr450HI600500141.5400300210HF-9E, кДж/моль1613662980.83d,Å0.45600 μ, D425HCl-11.2HBrHI-12.4ГалогенводородыВ с.о.-1 галогены образуют галогенводороды и галогенидыHF, HCl, HBr, HIполярные молекулыТ.пл., оСкДж/мольHFHClHBrHI-83.5-114.2-86.9-51.050 кДж/моль35оΔНоплТ.кип.,С19.53025d(H-X),pm9220Е156св, кДж/моль 570127.5 -50оΔ1.83испН1.11 -200μ,4 D-85.14322Раств.в воде ∞0HFв 1л НHClHBrл НХ2ОpKa2.95450HI-67.10141.5-100366-150-250HF-9ΔfНо-35.1161ΔfGо2980.830.45600425HCl-11.2HBrHI-12.4Свойства кислот НХ1.
Сильные кислоты2. Восстановители (кроме HF)4HCl(к) + MnO2(тв) = Cl2 + MnCl2 + 2H2O2HI + 2FeCl3 = 2FeCl2 + I2 + 2HCl4HI + 2CuSO4 = 2CuI↓ + I2 + 2H2SO43. Образование азеотропных смесей с водойТ.кип, оС(р = 1 атм)HFHClHBrHI112108.6124.3126.720.247.656.7СНХ, мас.% 38Свойства кислот НХHFHClHBrHI2.95-9-11.2-12.4Увеличение радиуса галогенаУменьшение Есв (H–X)Увеличение способности к диссоциацииСвойства кислот НХ4. Особые свойства HFа) водородная связь – высокие Т. пл., Т.
кип.б) образование гидрофторидовHF + F− = HF2−(NH4HF2, KHF2)линейный анион [F-H-F]−в) реакция с SiO24HF + SiO2 = SiF4↑ + 2H2Od = 113 pm[F-H-F]–г) жидкий HF – растворитель3HF ⇔ H2F+ + HF2−автоионизация2HF + BF3 ⇔ H2F+ + BF4−основаниеHF + BrF3 ⇔ BrF2+ + HF2−кислотаПолучение НХРеакция H2 + X2 = 2HX не используется в лаборатории1.2.CaF2 + H2SO4(к) = CaSO4 + 2HFKCl(тв) + H2SO4(к) = KHSO4 + HCl3.KBr(тв) + H2SO4(к) = KHSO4 + HBr(to)(to)2KBr(тв) + 3H2SO4(к) = 2KHSO4 + Br2 + SO2 + 2H2OKBr(тв) + H3PO4(85%) = KH2PO4 + HBr(to)PBr3 + 3H2O = H3PO3 + 3HBr4.KI(тв) + H3PO4(85%) = KH2PO4 + HII2 + H2S = S + 2HI(to)Галогениды металловВсе металлы образуют галогениды3 группы – классификация на основеособенностей строения1.
Ионные галогенидыCsClщелочные, щелочноземельные металлы, РЗЭNaCl, CsCl, CaF2, BaCl2, LaF32. Ковалентные галогенидыd-металлы в низких с.о., p-металлы, имеющиенизкую электроотрицательностьFeCl2, CrF3, BiCl3, CdBr2CdI23. Молекулярные галогенидыэлектротрицательные р-металлы, d-металлы ввысших с.о.SnCl4, GaBr3, NbCl5, WCl6Полигалогенид-анионыПолигалогенид-анионы:• наибольшее количество известно для II3−, I42−, I5−, I7−, I82−, I9−, I104−, I123−,I162−, I164−, I224−, I293−• образуются Cl, Br, I, но не FОбразование:KI (aq) + I2 ⇔ KI3 (aq)(+KI9)I– + I2 ⇔ I3−K ≈ 100 при 25 оСd(I-I) = 283 и 303 пм в CsI3= 290 пм в [Ph4P]I3Межгалогенные соединения (МГС)Галогены способны взаимодействовать между собой,образуя МГСВ МГС более электроотрицательный галоген принимает с.о.
-1,а менее электроотрицательный – с.о. +nПримеры МГС: ClF, BrF3, IBr, IF5В МГС:√F всегда имеет с.о. -1√Наибольшая с.о. достигается в ряду Cl < Br < I√Наибольшая с.о. Cl, Br, I достигается в комбинации с F√Строение описывается на основе метода ГиллеспиМежгалогенные соединения (МГС)ФормулаClFBrFIFBrClIClIBrClF3BrF3IF3ICl3 (I2Cl6)ClF5BrF5IF5IF7Видбесцветный газжелто-коричневый газкрасное твердое в-вожелто-коричневый газкрасное твердое в-вочерное твердое в-вобесцветный газжелтая жидкостьжелтое твердое в-вооранжевое тверд. в-вобесцветный газбесцветная жидкостьбесцветная жидкостьбесцветный газμ, D0.891.42―0.521.240.730.611.19―0―1.512.180Т.пл., оС-156-3314 (субл)-6627.241-76.513-28 (разл)101 (субл)-103-60.59.55 (субл)Свойства МГС1.
