Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Например, для реакции у брома и его аналогов проявляется в соединениях с более злектроот- рицательными галогенами и кислородом, например: !С1 !Вг !С1 1Вг !0 ВгГ ВгС! ВггО 1Г ВгГ ВгС! ВгО 1Г Бинарные соединения брома (1) и иода (!), кроме Вгг0, образуются при непосредственном взаимодействии простых веществ. За исключением ! С! (2ьЛ' = -12 кДж/моль), они очень неустойчивы, ВгГ, ВгС1 — газы (соот- ветственно красного и желтого цвета), ВггΠ— красно-коричневая жидкость, 1С! (красный), !Вг (серый) — легкоплавкие твердые вещества. Бинарые соединения брома (1) и иода (1) являются кислотными соединениями.
Об этом, в частности, свидетельствует их отношение к воде ВггО+ НОН = 2НВгО; !С!+ НОН = Н10 + НС! н взаимодействие с однотипными производными щелочных и щелочно- земельных металлов, например: КС! + 1С! = К[1С! ]; дихлороиодат( ! ) Иодиды щелочных металлов очень склонны в растворах присоединять молекулы гзлогенов с образованием полииодидов. Одну из таких реакций можно рассматривать кзк взаимодействие основного иодида щелочного металла с кислотным иодидом иода (!): ! в!.! т!.! К! + П вЂ” К[Пг]; ! (р) + !г(р) — !з(р) динодаиодат(!) Строение линейных ионов типа [!С!г], [!!г]" можно объяснить образованием трехцентровых молекулярных орбиталей (см.
рис. 145). Производные ЭО (гипобромиты, гипоиодиты) по свойствам н способам получения подобны гипохлоритам. При нагревании они легко диспропорционируют: ! вь ЗКЭО = 2КЭ + КЭО, .! о 2КЭО = 2КЭ + Ог 334 или распадаются, выделяя кислород; Сь1+ А!1 = Сь[А11г] дииодоастатат(!) Оксобромат (1) НВг0 и оксонодат (1) водорода Н!0 известны только в разбавленных водных растворах. Их растворы, подобно НС!О, — слабые кислоты — брожноватистая (рК, = 8,7) и ног!новатиствя (рК„= 11).
Как и НС!О, прн нагревании и на свету они разлагаются: НЭО(р) = НЭ(р) + ь/гОг(г) Изменение лб;,„в этом процессе для НС10 составляет -51,4, для НВгО равно -5,2 и для Н10 равно +54,5 кДж/моль. Это отвечает росту относительной устойчивости в ряду НС10 — НВгΠ— Н!О. Производные брома (1) и иода (1) — сильные окислители. Соединения брома (П1) и иода (Ш). Степень окисления +3 брома и иода проявляется в трнгалогенидах и отвечающих им анионах: ВгГ3(ж) 1Гз(т) 1С!ь(т) [ВгГ,]- [1Гв]- [!С1,]- Оксиды Э (П!) неизвестны, а отвечающие им анноны ВгОг и !Ог неустойчивы н легко диспропорционируюг. Для иода (!П) известны устойчивые желтые соединения 1(С!Ов)з, 1(5!Оз)г 1(10з)з.
Гндролнз соединений Вг (П!) и ! (!11) сопровождается днспропорцноннрованнем, например: ВгГз е 2НОН = НВгОг + ЗНГ ЗНВгОг = НВгОз + НВг +з в ь -! ЗВгГз + бНОН = 2НВгОь + НВг е 9НГ Аналогично гидролизуются соединения типа !(ХОз)ь! вз вЬ .! 3!(НОь)з + бнон = 2Н!Оз + йННОз + Н! Производные брома (П1) и иода (П!) — сильные окислители. Трнфторид брома применяется как фторирующий агент. Соединения брома (Ч) и иода (Ч). Бром и иод проявляют степень окисления +5 в следующих соединениях и отвечающих им анионах: ВгГь ВгОгà — 1Гь 10гГ 1гОь ВгГо — ВгОз 1Го 10гГ, 10з Фториды, оксид и оксофториды брома (Ч) и иода (Ч), а также оксид иода (Ч) бесцветны; зто жидкости (ВгГь, 1Гь, ВгОгГ) или твер- 335 1,0, + Н,О = 2Н10з ВгГ5 -1- ЗНгО = НВгОз + 5НГ 1ОгГ + НгО = Н10з + НГ ВгГт !Г, 1ОзГ !О' з ВгО 337 дые вещества.
По кислотнолэсновнгам свойствам они являются кислот- ными. Более или менее энергично взаимодействуют с водой, образуя кислоты: С оснбвными соединениями они дают соли, например: КГ + 1Г5 = К[1Гз] 6КОН + 1Г5 = К[105) + 5КГ + ЗНгО Производные [ЭОз] называются брвжатажи и надвигали. Анионы [ЭОз[ весьма устойчивы, поэтому именно их производные обычно образуются в водных растворах при действии на соединения брома, иода и астата сильных окислителей: в ° 5 Вгг + 5С1г + 6НгО = 2НВг05 + 10НС! з т 5 2Ае + 5НС!О+ Н,О = 2НА!Оз + 5НС! Водные растворы НВг05 — брвжнввангая (рК, = 0,7), Н10з — нвднвватая (рК„= 0,8) кислоты.
В ряду НС!05 — НВг05 — Н105 кислотные свойства несколько ослабевают а устойчивость, наоборот, повышается. Так, если НС!Оз существует только в растворе, то Н105 можно выделить в свободном состоянии. Твердый триоксоиодат (Ч) водорода— бесцветные кристаллы (т. пл. 110'С). Его можно выделить действием на иодаты серной кислотой. При нагревании Н105 получается 1г05, Иодаты других элементов также значительно устойчивее соответствующих хлоратов и броматов. В частности, некоторые нз иодатов встречаются в природе; К!Оз — как примесь к чилийской селитре, 'г)а!Оз — в виде самостоятельного минерала лауигаритаа. При сильном нагревании броматы и иодаты разлагаются, выделяя кислород. Соединения брома (ЧП) и иода (ЧП).
В ряду соединений С1(ЧП) — Вг(ЧП) — !('ЧП) отчетливо проявляется внутренняя периодичность. В отличие от С! и 1 степень окисления +7 для Вг не характерна. В высшей степени окисления для иода и брома известны: Гептафториды ВгГт и ГГг — очень реакционноспособные газы. Триоксофторид иода !05à — белое кристаллическое вещество. Эти 336 фториды и оксофторнды являются кислотными соединениями, о чем евидетельствуег их гидролиз, например 1Гт + 6НгО = Н5105 + 7НГ 5. В ионе 105 достигается характерное для элементов 5-го периода координационное число по кислороду, равное шести. Этот ион имеет форму октаэдра с атомом иода в центре (д = 0,185 нм). Гексаоксо1О нодат (ЧП) водорода Нз!Ов — бесцветное кристаллическое вещество (т.
пл. 122'С), растворимое в воде. Кислотные свойства Н5105 (ивдная кислвига) ' выражены несравненно слабее (рКш — — 3,2, рКгк — — 6,7, рКзз = 12,6), чем НС104 (рК„"-10). При нейтрализации иодной кислоты обычно образуются кислые соли. Гексаоксоиодаты (ЧП) (иеривдатм) получают из оксоиодатов (Ч) либо при их диспропорционировании +5 з 5Ва(10з)г —— Ваз(!05)г + 41г .!. 00г либо прн окислении хлором в щелочной среде т5 ° т К10з + С!г + 6КОН = К5105 + 2КС1 + ЗНгО либо электролитическим путем. Гексаоксоиодат (ЧП) водорода получают обменной реакцией Ваз(105)г 4- 5Нг804 = 5Ва804(к) + 2Н5!05 В свободном состоянии тетраоксобромат (ЧП) НВгО не выделен Получены его водные растворы — бро.иная кислота.
По силе она приближается к хлорной. Бромная кислота — сильный окислитель. Тетраоксоброматы (ЧП) (аербрвлзатзг) образуются при окислении триоксоброматов (Ч) в щелочной среде, например, фтором: т5 +т МаВгОз + Гг + 2МаОН = ХаВг04 + 2МаГ + Н50 Соединения брома и иода в основном применяются в производстве лекарств, для синтезов и в химическом анализе.
* Относится к кислотам типа ЭО(ОН)о (см. табл, 22), а НС!04 — к кислотам тина Э О з(0 Н) а. Г Л А В А 4. р-ЭЛЕМЕНТЫ У1 ГРУППЫ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА К р-элементам У1 группы относятся типические элементы — кислород О, сера Я и элементы подгруппы солена — селен Бе, теллур Те, полоний Ро: 0 1522522Ра В 2522РозогЗРа Бе Ззгзро34< о4524ра Те 4524ро4<Ро5525ра Ро 4524ро4<!< о4у<5525955<йобогбра Некоторые сведения об этих элементах приведены ниже 50 шВ гаЯе огТе гаРо Атомная масса .................. 15,9994 Валентные электроны .......
2И2ра Ковзлентный радиус атома, нм .....,...............,....,... 0,066 Мегаллический радиус атома, нм .....,.....,....,.........., Условный радиус иона Эг , нм ...............,.............. О, ! 36 Условный радиус иона Эо', нм ..........................,.. Энергия ионизации Эо -т -Э Э', эВ ..........,................
13,62 Сродство к электрону, эВ.. 1,47 Содержание в земной коре, 28(мол, доли) ................ 58,0 (210] 636ра 32,064 78,96 127,60 35-'Зра 434ра 5359< О,!04 0,114 0,132 0,16 О,!7 0,182 0,193 0,211 0,029 0,035 0,056 0,17 8,43 1,35 10,36 9,75 9,01 2,08 2,02 2 О,ОЗ 1,5 !О' 1,З.!О г 2.!О-< ~ 1. КИСЛОРОД Как видно из приведенных данных, в ряду 0 — Я вЂ” Яе — Те — Ро уменьшаются энергии ионизации, увеличиваются размеры атомов и ионов. Это ослабляет неметаллические признаки элементов: кислород — элемент-немэгалл, полоний — элемент-металл. 41++ 25 Подобно фтору кислород образует соединения почти со всеми элементами (кроме гелия, неона и аргона). Поскольку по электроотрицательности кислород уступает только фтору, степень окисления кислорода в подавляющем большинстве соединений равна -2.
Кроме того, кислород проявляет степени окисления +2 и +4, а также +1 и — 1 в соединениях со связью 0 — О. Кислород — самый распространенный элемент (58,0% (мол. доли)] на Земле. Состоит из трех стабильных изотопов: '50 (99,759) о/< (мол. доли), <20 (0,037) и '50 (0,204). Получены также искусственные изотопы. Вследствие количественного преобладания и большой окислительной активности кислород предопределяег форму существования на Земле химических элементов. Изве<тно свыше 1400 минералов, содержащих кислород. Его значение было особенно велико в период образования земной коры Предполагается, что кислород Земли обусловлен . деятельностью зеленых растений. В процессе фотосинтеза углеводов лС02 + тК20 = С„(Н20) + п02 за счет деятельности зеленых растений и бактерий ежегодно послощаетщ< около 300 млрд.
т С02, выделяется 200 млрд. т 02, синтезируется 150 млрд. т органических веществ. При этом консервируется в форме химической энергии 45 10<" кДж солнечной энергии. Ежегодно потребляемая при фотосинтезе 'энергия Солнца во много раз превышает количество энергии, потребляемой человечеством. Простые вещества. Наиболее устойчива двухатомная молекула кислорода 02. Она парамагнитна, так как имеет два непарных электрона: ог <5*2 ог ха х*< хм 5 5 5 2,9 х В малекуле Ог на 8 связывающих электронов приходится 4 разрыхляющих, поэтому порядок связи на ней равен двум. Учитывая пара- магнетизм и порядок связи, строение молекулы 02 можно представить схемами: :0 К1: или:0-=-0: 339 Электронная конфигурация невозбужденного атома кислорода 1522522Ра: 338 Вследствие кратности связи межъядерное расстояние в Оз (0,121 нм) меньше длины одинарной связи Π— О (0,148 нм).
По этой же причине молекула Оэ весьма устойчива; ее энергия диссоциацин равна 494 кДж/моль, тогда как энергия одинарной связи О-С) всего 210 кДж/моль. Диссоциирук!т молекулы Оз лишь выше 1500'С. Молекулы Оз слабо поляризуются, поэтому межмалекулярные связи между ними очень слабы. Ио этой причине температуры плавления ( — 218,9" С) и кипения (-!83" С) кислорода очень низкие. Он плохо растворяется в воде (5 объемов Оэ в 100 объемах НзО при 0'С). Жидкий и твердый кислород притягивается магнитом, так как ега молекулы парамагнитны, Твердый кислород синего цвета, а жидкий — голубого. Окраска обусловлена взаимным влиянием молекул. Аллотропическую модификацию кислорода — озон Оз можно рассматривать как соединение 0(15/) — ООъ Кислород при нагревании и в присутствии катализатора проявляет высокую химическую активность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
