Halogény
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 19

Tvorba katiónov X + málo pravdepod . (okrem I) PowerPoint PPT Presentation


  • 291 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Halogény. 9 F, 17 Cl, 35 Br, 53 I, 85 At – 17. sk . , nekov . p-prvky Elektrónova konfigurácia(ns) 2 (np) 5. Tvorba katiónov X + málo pravdepod . (okrem I). Tvorba aniónov v rozt . aj tuh . fáze X - (A 1  -3 eV). Vysoka elektroneg. – VV X-H...E (E = F menej Cl).

Download Presentation

Tvorba katiónov X + málo pravdepod . (okrem I)

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Halogény

9F, 17Cl, 35Br, 53I, 85At – 17. sk., nekov. p-prvky

Elektrónova konfigurácia(ns)2(np)5

Tvorba katiónov X+ málo pravdepod. (okrem I)

Tvorba aniónov v rozt. aj tuh. fáze X- (A1 -3 eV)

Vysoka elektroneg. – VV X-H...E (E = F menej Cl)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Spôsob väzby atómov halogénov

Oxidačné čísla: F: -Ipre všetky zlúčeniny Cl, Br a I: od -Ido VII

katión trijodu(1+)

zalomený

fluorid bromečný

tetrag. pyramida

trijodid(1-)

lineárny

fluorid chloritý

tvar T

fluorid jodistý

pentag. bipyramida

Väzbovosť F: najviac jedno menej dvojväzbový

Cl a Br: jedno až šesťväzbový, I: až sedemväzbový (IF7)

Tvar a názvy: I3+, I3-, H2F+, ClO4-, ClO3-, ClO2-, IO65-, ClF3 BrF5,IF7,


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Vlastnosti halogénov

(F2 – bezf. plyn, Cl2 – žltozel. plyn, Br2 – červenohn. kvap., I2 – sivočierna látka, málo rozpustné vo vode, dobre v nepolárnych rozpúšťadlách

Energetický diagram MO molekúl X2

(v prípade F2 je poradie 1u a 2g obrátené)

Vrstevnatá štr. X2(s)

(X = Cl, Br a I)

1g21u22g21u41g42u0(základný stav)  1g21u22g21u41g32u1(excitovaný stav)

1g – Highest Occupied MO (HOMO)

2u – Lowest Unoccupied MO (LUMO)

E(2u) – E(1g): F2 > Cl2 > Br2 > I2,

energia prechod sa posúva z oblasti UV do VIS


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Reaktivita a vlastnosti halogénov

X2 – reaktívne látky, reagujú s väčšinou prvkov:

E0(F2/2F-) = 2,85 V, E0(Cl2/2Cl-) = 1,36 V

E0(Br2/2Br-) = 1,063 V E0(I2/2I-) = 0,54 V

X2(g) +2e- 2X-(aq) rH = ?

Dis. energia (X2)

Redukcia pozostáva: z disociacie - D(F2)=159, D(Cl2)=243, D(Br2)=193 a D(I2)=151 kJ mol-1; prijatie e-- A1(F)=-334, A1(Cl)= -355, A1(Br)=-325 a A1(I)=-295 kJ mol-1; hydratácie iónu X-hH(F-) = -505, hH(Cl-) = -363, hH(Br-) = -336 a hH(I-) = -295 kJ mol-1.

rH = D+ 2A1 + 2 hH < 0

Oxid. X- silným oxidovadlom (D. ú. - napísať reak. v stav. tvare):

HCl s K2Cr2O7, KMnO4, MnO2, PbO2 alebo Ca(ClO)2

HBr s H2SO4(konc.), Cl2 s KBr a Br2 s KI, F2 s NaCl (?)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

  • Elektolytický spôsob prípravy F2

  • F2 – najsilnejšie chemické oxidovadlo  príprava elektr. oxid. KHF2 v bezvodom HF (KF:HF = 1:1 alebo 1:2)

  • kor. účinky elektr., agresívne účinky F2,

  • - explozívna reakcia F2 s H2

Ocelová katóda (-)

Grafitová anóda (+)

anóda – grafit. tyč: ox. F- - e- Frekombinácia 2F F2

katóda – oceľ. nádoba: red. H+ + e- H rekombinácia 2H H2

diafragma – oddeľuje vznikajúce plyny

Použitie F2: príprava UF6, SF6, fluoračné činidla: ClF3, BrF3, IF3

Výskyt halogénov – v prírode len v zlúč. stave napr. halogenidy kazivec (CaF2), kryolit (Na3[AlF6]), apatit (Ca5F(PO4)3) NaCl, KCl, MgCl2, v morskej vode, Br- a I- doprevádzajú náleziska chloridov


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Elektrolyt. spôsob prípravy Cl2, Br2 a I2

elektr. nasýt. roztokov halogenidov

grafit. anóda a Fe katóda, Ur(H+) << Ur(Na+)

Anóda (+): 2Cl-(aq) - 2e- Cl2(g)

Katóda (-):2H2O  2H+(aq) + 2OH-(aq)

2H+(aq) + 2e- H2(g)

2H2O + 2e- 2OH-(aq) + H2(g)

Sumárna reakcia:

2NaCl(aq) + 2H2O(l)  2NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g)

s diafragmou: Cl2, NaOH a H2

Prívod

NaCl(aq)

35%

NaOH(aq)

Použitý

NaCl(aq)

Zriedený

NaOH(aq)

e-

Anóda (+)

Katóda (-)

bez diafragmy za studena: Cl2, NaClO, H2

Cl2(aq) + 2NaOH(aq)  NaClO(aq) + NaCl(aq) + H2O(l)

bez diafragmy za tepla: Cl2, NaClO3, H2

3Cl2(aq) + 6NaOH(aq)  NaClO3(aq) + 5NaCl(aq) + 3H2O(l)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Klasifikácia a charakteristika halogenidov

binárne zlúčeniny halogénov s menej elektronegatívnými prvkami

a) molekulové halogenidy sú zložené z individuálnych molekúl konečnej veľkosti. Sú to halogenidy nekovov, polokovov alebo kovov vo vysokom oxidačnom stupni, napr. BCl3, PBr3, SiCl4, SbCl3, TiCl4 (hydrolýza vo vode), SF6, CCl4 (odolné voči vode)

  • iónove halogenidy – väzby medzi halogénmi a kovmi sú prevažne iónové. Sú to halogenidy alk. kovov, horčíka, kovov alk. zemín, kovov III. skupiny a niektorých lantanoidov – vysoké tt a tv, v roztav. stave vedú el. prúd.

  • Kovalentný charakter: NaF < NaCl < NaBr < NaI (rastie ra)

  • Kovalentný charakter: KCl < CaCl2 < ScCl3 (rastie q/rk)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

  • polymérne kovalentné halogenidy majú atómi kovov a halogénov viazané prevažne kovalentnými väzbami do nekonečných reťazcov, vrstiev alebo priestrorových útvarov. Sú to halogenidy Be, prechodných kovových prvkov v nízkych ox. číslach (II a III) a kovových p-prvkov

  • –v roztav. stave len slabo vedú el. prúd. V plynnom stave majú niektoré (Fe2Cl6, ZnCl2) molekulovú štruktúru.

Halogenidy kovov – dobre rozp. vo vode, často kryšt. ako hydráty málorozpustné - CuX, AgX, TlX, Hg2X2 a PbX2

Ternárne halogenidy: MXn.M’Xm - K2CuCl3(2KCl.CuCl), Na3AlF6

Halogenid-oxidy – BiCl(O), CrCl2O2, CCl2O


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Trubicová pec

Príprava halogenidov

  • syntéza z prvkov:

  • 2Fe(s) + 3Cl2(g)  2FeCl3(s)

  • 2Ga(s) + 3Br2(g)  2GaBr3(s)

  • b) rozpúšťanie neušľachtilých M v HX

  • Zn(s) + 2HCl(aq)  ZnCl2(aq) + H2(g)

  • reakcia oxidov, hydroxidov, resp. soli slabých kyselín s HX

  • Ag2O(s) + 2HF(aq)  2AgF(s) + H2O(l)

  • KOH(aq) + HCl(aq)  KCl(aq) + H2O(l)

  • CaCO3(s) + 2HBr(aq)  CaBr2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

e) reakcie oxidov kovových prvkov s C v prítomnosti Cl2

SiO2(s) + 2C(s) + 2Cl2  SiCl4(g) + 2CO(g)

T

d) zrážacie reakcie: AgNO3(aq) + HCl(aq)  AgCl(s) + HNO3(aq)

X- – vystupujú ako LZ (tvorba komplexov)

[Co(H2O)6]2+(aq) + 4Cl-(aq)  [CoCl4]2-(aq) + 6H2O(l)

CuCl(s) + 3Cl-(aq)  [CuCl4]3-(aq)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Vzájomné zlúč. halogénov (interhalogenidy) – menej elekroneg. atóm X je centrálny atóm, tvar častíc – VSEPR, fluór stabilizuje vysoké oxidačné stavy X.

typ XY: ClF, BrF, BrCl, IBr

typ XY3: ClF3, BrF3

typ XY5: ClF5, BrF5, IF5

typ XY7: IF7

Chem. vlastností interhalogenidov – zlúč. obsahujúce fluór sú typické LK a silné oxidačné (fluoračné) činidla

aCo3O4(s) + bClF3(g)  cCoF3(s) + dCl2(g) + eO2(g)

Dom.úloha – nájsť koeficienty a, b, c, d a f.

CsF(s) + BrF3(l)  Cs+(solv) + BrF4-(solv)

Interhalogenidy v kvapalnom stave ionizujú

2 BrF3(l)  BrF2+(solv.) + BrF4-(solv)

polyhalogenidové anióny: I3-, ClF2-, IBr2-

polyhalogenidové katióny: ClF2+, BrF4+

hydrogenhalogenidové anióny: HF2-, HI2-


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Príprava a vlastnosti halogenvodíkov HX a ich kyselín

polárne molekuly HX(g) – bezfarebné, ostro páchnuce plyny,

ľahko sa dajú skvapalniť. HF(l) – výborne nevodné rozpúšťadlo.

2 HF(l)  F-(solv) + H2F+(solv)pKautop. = 12,3

HX(g) – dobre rozpustné v H2O  HX(aq), azeotropná zmes

HCl(aq), HBr(aq), HI(aq) – silné kyseliny, HF(aq) – slabá kyselina

HF(aq) + F-(aq)  HF2-(aq)

HF(aq) – reaguje s SiO2 (sklo), skladuje sa v nádobách z PVC

Sumárna reakcia:SiO2(s) + 6HF(aq)  H2[SiF6](aq) + 2H2O(l)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

  • Príprava HX: a) syntéza z prvkov H2(g) + Cl2(g)  2HCl(g)

  • reakcia halogenidu so silnou neprchavou kyselinou (H2SO4)

  • CaF2(s) + H2SO4(konc.)  CaSO4(s) + 2HF(g)

  • NaCl(s) + H2SO4(konc.)  NaHSO4(aq) + HCl(g)

  • reakciou s H2SO4(konc.) sa nedá pripraviť HBr a HI

  • c) Iné metódy

  • PBr3(s) + 3H2O(l)  H3PO3(aq) + 3HBr(aq)

  • I2(s) + H2S(aq)  S(s) + 2HI(aq)

HBr(aq) a HI(aq) sa na vzduchu postupne oxidujú na Br2 a I2


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

  • Príprava a vlastnosti oxokyselín halogénov a ich soli

  • HXO (XO-), HClO2 (ClO2-),HXO3 (XO3-),HXO4 (XO4-)

  • (X = Cl, Br a I), majú molekulovú štruktúru

  • redoxné reakcie

  • Br2(l) + 5HClO(aq) + H2O(l)  2HBrO3(aq) + 5HCl(aq)

  • I2(s) + 5Cl2(g) + 6H2O(l)  2HIO3(aq) + 10HCl(aq)

  • 3I2(s) + 10HNO3(aq)  6HIO3(aq) + 10NO(g) + 2H2O(l)

  • vylučovacie reakcie

  • Ba5(IO6)2(aq) + 5H2SO4(aq)  BaSO4(s) + 2H5IO6(aq)

  • termicko-kondenzačné reakcie

  • H5IO6(s)  HIO4(s) + 2H2O(g)

T

Oxokyseliny halogénov – silné oxidovadla. Oxidačné účinky:

HXO>HXO3>HXO4 (X = Cl, Br a I) a) HClO>HBrO>HIO

b) HClO3>HBrO3>HIO3 c) HClO4>HBrO4>HIO4

Najvýznamnejšia HClO4 – najsilnejšia z bežných anorg. kyselín


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Soli oxokyselín halogénov – najznámejšie sodné a draselné.

Oxidačné účinky: XO->XO3->XO4-(X = Cl, Br a I)

a) ClO->BrO->IO- b) ClO3->BrO3->IO3- c) ClO4->BrO4->IO4-

Soli oxokyselín halogénov – tuhé biele látky, dobre rozpustné vo vode, za tepla podliehajú disproporcionácii

3NaClO(aq)  NaClO3(aq) + 2NaCl(aq)

3KClO3(s) 2KCl(s) + 3O2(aq)

3KClO3(l) 2KClO4(s) + KCl(s)

T

T, MnO2

T, žíhanie

Ca(ClO2)2 – účinná zložka chlórového vápna, výroba:

2Cl2(aq) + Ca(OH)2(aq)  Ca(ClO)2(aq) + CaCl2(aq) + 2H2O(l)


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

  • Halogény a ľudský organizmus

  • Fluór – biogénny aj toxický prvok v závislosti od koncentrácie, ľudský organizmus (2.6 g F-) - účasť na tvorbe kosti a zubov, nachádza sa aj v štítnej žľaze a mozgu.

  • Dodatočný príjem fluoridov

  • fluoridovaná voda (1 mg/dm3)

  • tablety NaF

  • zubné pasty

Fluór – negatívny účinok na centrálnu nervovú sústavu, poleptanie kože a slizníc, smrteľná dávka pre človeka 2g NaF

Chlór – ľudský organizmus (105 g Cl- - 2/3 všetkých iónov v krvi), spolu s Na+ a K+ regulácia osmotickej a acidobázickej rovnováhy, Cl2 – dezinfekčné účinky, reaguje s organickými zvyškami pri dezinfekcií vody, vzniká rakovinotvorný CHCl3.


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Bróm – prvok so slzotvornými účinkami, biogénny prvok, ľudský

organizmus (200 mg Br-)

zlúčeniny brómu – psychofarmaka – pôsobia tlmivo na CNS, ovplyvňujú pochody dráždenia v mozgovej kôre.

KBr, NaBr – upokojujú nervový systém,

C2H5Br – dobrý uspávací prostriedok

Kvapalný Br2 – poleptanie slizníc alebo pokožky

Jód – biogénny prvok, ľudský organizmus (25 mg jódu – z toho 8 až 10 mg v štítnej žľaze)

Najvýznamnejší hormón štítnej žľazy tyroxin - zasahuje do metabolických dejov (podporuje spaľovanie tukov, srdcovej činnosti, nervového prenosu), podporuje spaľovanie tukov.

Radioaktívny 131I.


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Vzácne plyny

2He, 10Ne, 18Ar, 36Kr, 54Xe a 86Rn – 18. skupina, p-prvky

Elektrónova konfigurácia(ns)2(np)6

Spôsob väzby atómov vzácnych plynov

Fluoro- a oxozlúčeniny Kr a najmä Xe

Oxidačné čísla: sú párne II a IV a pre Xe VIa VIII

Tvorba katiónov je len zriedkavá

(I1 od 24,6 eV pre He po 12,1 eV pre Xe)

Tvorba aniónov nepoz. sa (A1 kladné – okrem He)

Vysoka elektroneg. od 2,1 po 4,5 nezodp. ich reaktivite


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Tvar a názvy: XeF2, XeF4, XeO3, XeO4, XeO64-, XeF2O, XeF2O3,XeF4O

oxid xenónový

trig. pyramída

fluorid xenónu

lineárny

fluorid xenóničitý

štvorec

oxid xenóničelý

tetraéder

fluorid xenónový

defor. oktaéder

xenóničelanový (4-) anión

oktaéder

difluorid-oxid xenóničitý

tvar T

difluorid-trioxid xenóničelý

trigonálna bipyramída

tetrafluorid-oxid xenónový

tetrag. pyramída


Tvorba kati nov x m lo pravdepod okrem i

Príprava a vlastnosti vzácnych plynov a ich zlúčenín

bezf. plyny, Tv:4,2 (He), 27,1 (Ne), 87,3 (Ar), 119,7 (Kr), 165,0 (Xe) a 211 (Rn) – vysk. sa v atm. (získavajú sa frakčnou dest. skv. vzduchu). Tvorba klatratov.

He(l) – kryogénna tech., chlad. médium pre supravod. magnety. Ar – ochr. plyn

Neonové žiarivky, xenonové lampy, lasery

Zlúčeniny vzácnych plynov

Fluoridy xenónu

Xe(g) + F2(g)  XeF2(g) T, nadbytok Xe

Xe(g) + 2F2(g)  XeF4(g) T, Xe:F2 = 1:5

Xe(g) + F2(g)  XeF6(g) T, Xe:F2 = 1:20

Sú to silné oxidovadlá

XeF2(s) + 2H2O(l)  2Xe(g) + 4HF(g) + O2(g)

XeF4(s) + Pt(s)  Xe(g) + PtF4(s)

Z fluoridov Xe sa pripravujú oxidy a oxozlúčeniny Xe

XeF6(s) + 3H2O(l)  XeO3(aq) + 6HF(aq)

XeO3(aq) + OH-(aq)  HXeO4-(aq)

2HXeO4-(aq) + 2OH-(aq)  XeO64-(aq) + Xe + O2 + 2H2O


  • Login