16.5.2010
Halogeny
1
16.5.2010
Halogeny • Prvky VII.A skupiny: F, Cl, Br, I, (At) • Obecná valenční konfigurace: ns2np5 • Pro plné zaplnění valenční vrstvy potřebují 1 e- - nejčastější sloučeniny s oxidačním číslem –I, ve kterých vystupují ve formě aniontů • Jako prvky se vyskytují ve formě dvouatomových molekul X2 • V elementární formě se nevyskytují v přírodě, stejně tak sloučeniny Cl a Br s kladnými oxidačními čísly jsou umělé • F, Cl, Br, I vykazují vysokou elektronegativitu
Fluor a jeho sloučeniny • Plyn • Extremně reaktivní a vysoce toxický (zeslabená vazba F – F) • Největší elektronegativita za všech prvků • Vždy oxidační číslo –I • Reaguje prakticky se všemi látkami s výjimkou He, Ne a Ar • Neexistuje oxidační činidlo, které by bylo schopné oxidovat fluorid na fluor – možné pouze pomocí elektrolysy (elektrického proudu) • Výroba: elektrolysa taveniny KF (přídavek HF pro snížení teploty tání na 250 °C)
2
16.5.2010
Fluor a jeho sloučeniny •
Fluorovodík – HF – – – –
Plyn Velmi toxický Ve vodě tvoří kysele reagující roztok – kyselinu fluorovodíkovou Leptá sklo (uchovává se v plastových lahvích)
4 HF( g ) + SiO2 ( s ) → SiF4 ( g ) + 2 H 2O( l ) – Výroba: vytěsnění HF z fluoridu vápenatého pomocí H2SO4
CaF2 ( s ) + H 2 SO4( aq ) → CaSO4 ( s ) + 2 HF( g ) – Použití: • Leptání skla (mléčné žárovky) • Chemické synthesy
•
PTFE – – – –
Pevná látka Nehořlavý, nereaktivní Organická sloučenina – polymer – polytetrafluorethylen Výroba teflonu
Chlor • • • • •
Plyn Nazelenalý, štiplavého, dusivého zápachu (savo) Toxický (bojový plyn – 1915) Vysoce reaktivní, ale méně než fluor (silnější vazba Cl – Cl) Ve vodě disproporcionuje na kyselinu chlorovodíkovou a chlornou
Cl2 ( aq ) + 2 H 2O( l ) → H 3O + ( aq ) + Cl − ( aq ) + HClO( aq ) •
Kyselina chlorná oxiduje amoniak a dusíkaté organické látky na chloraminy – desinfekční účinky
NH 3( aq ) + HClO( aq ) → NH 2Cl( g ) + H 2O(l )
• •
Podstata chlorace vody Příprava: oxidace kyseliny chlorovodíkové oxidačními činidly
• •
Výroba: elektrolysa solanky Použití:
MnO2( s ) + 4 HCl( aq ) → Cl2 ( g ) + MnCl2 ( aq ) + 2 H 2O( l ) – – – –
Výroba chlorovaných organických látek (PVC, léky) Desinfekce vody Bělidla Desinfekční prostředky
3
16.5.2010
Chlorovodík – HCl • • • • •
Nejstarší uměle připravovaná sloučenina chloru Plyn, vodný roztok označován jako kyselina chlorovodíková (solná) – koncentrovaný roztok w = 35 % Bezbarvý, dráždivý, leptá sliznice Suchý chlorovodík na vzduchu dýmá Příprava: vytěsnění koncentrovanou kyselinou sírovou z chloridu sodného
NaCl( s ) + H 2 SO4( l ) → HCl( g ) + NaHSO4 ( s ) •
Výroba: – Stejně (+ 2. stupeň) – Slučováním z prvků
t NaCl( s ) + NaHSO4 ( s ) → HCl( g ) + Na2 SO4( s )
H 2( g ) + Cl2 ( g ) → 2 HCl( g )
– Jako vedlejší produkt chlorace organických látek
•
C , FeCl3 CH 2 = CH 2 ( g ) + Cl 2( g ) 500 ° → CH 2 = CHCl( g ) + HCl( g )
Použití:
– Moření kovů – Čistící prostředky (Cillit)
Chlornany a chlorečnany •
Chlornany: – Vznikají zaváděním chloru do chladných roztoků hydroxidů °C Cl2 ( g ) + 2OH − ( aq ) 5→ ClO − ( aq ) + Cl − ( aq ) + H 2O( l )
– – – –
•
5% roztok NaClO se používá jako čistící prostředek – Savo, Domestos, Chlorox Chlorové vápno bělení celulosy a papíru Vzniká zaváděním chloru do suspense Ca(OH)2
Chlorečnany: – Vznikají zaváděním chloru do horkých roztoků hydroxidů °C 3Cl2 ( g ) + 6OH − ( aq ) 75 → ClO3−( aq ) + 5Cl − ( aq ) + 3H 2O( l )
– Oxidační činidla – Chlorečnan sodný – NaClO3 • Bělící činidlo • Herbicid • Hygroskopický
– Chlorečnan draselný – KClO3 • Zápalky (hlavička) • Světlice, ohňostroje • Výbušniny
4
16.5.2010
Chloristany a kyselina chloristá • Příprava: opatrný rozklad roztavených chlorečnanů
4ClO3−(l ) → Cl − (l ) + 3ClO4−(l ) • Výroba: elektrolytický rozklad chlorečnanů – Chloristan sodný – NaClO4 • Vyráběn ve velkých množstvích • Používán na přípravu chloristanu amonného NH4ClO4, který slouží jako oxidovadlo v raketách • Reakcí s kyselinou sírovou vzniká kyselina chloristá ,vakuum KClO4( s ) + H 2 SO4( l ) t → KHSO4 ( s ) + HClO4( g )
– Kyselina chloristá – HClO4 • Nejsilnější laboratorně používaná kyselina (silnější než H2SO4) • Čistá kyselina (100 %) výbušná, reaguje i na náraz • V laboratoři 70% roztok – méně nebezpečný
Brom a jod • Chemicky velmi podobní chloru, pouze méně reaktivní • Reakce s alkalickými roztoky naprosto shodné, pouze ve směru od chloru k jodu menší výtěžky reakcí • Halogen s menším protonovým číslem oxiduje halogen s větším protonovým číslem
Cl2 ( g ) + 2 Br(−aq ) → Br2( l ) + 2Cl(−aq )
– Brom • • • •
Rudohnědá kapalina Málo rozpustný ve vodě Dobře rozpustný v organických rozpouštědlech Použití pro synthesu léků (bromhexin)
– Jod • • • •
Pevná látka kovového vzhledu Málo rozpustný ve vodě Dobře rozpustný v organických rozpouštědlech Použití: – Desinfekce (jodová tinktura) – Analytická chemie – důkaz škrobu, jodometrie
5
