Kémiai alapismeretek 12. hét

Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok

Kémiai alapismeretek 12. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék

2011. december 2.

1/17

c 2011/2012 I. félév, Horváth Attila

vegyületek Előállítás Felhasználás

Halogének Halogének

I I I I I I I I I I I I I I 2/17

i.e. 3000 Archeológiai bizonyíték a kősó használatára i.sz 21 Strabo dibróm-indigó kinyerése (kelmefestés) 900 Rhazes előállította a hígított sósavat 1200 A királyvíz előállítása 1648 Glauber cc. HCl előállítása 1670 Schwanhard HF előállítása (folypát+erős sav) és használata üvegmaratásra 1771 Scheele előállítja a nyers HF-ot. 1774 Scheele: Cl2 előállítása 1785 Berthollet kémiai fehérítés (KOH+Cl2 ) 1798 Tennant szabadalmaztatja a fehérítő port (Cl2 +oltott mész) 1801 Cruickshank: Cl2 használata fertőtlenítésre a kórházakban 1810 Davy kimutatja, hogy a klór egy elem. 1811 Courtois izolálja a jódot. 1814 Gay-Lussac: ICl előállítása


Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

Halogének Történet Előfordulás

I

1823 Ballard előállítja a Br2 -t.

I

1835 Daguerre: fényképészet hajnala

I

1857 Lacock: bromidok használata nyugtatóként

I

1886 Moissan előállítja az elemi fluort

I

1928 Midgley, Henne és McNary: Freon-12 szintézise.

I

1938 Plunket felfedezi a teflont (PTFE).

I

1940 Corson, Mackenzie, Segré: Asztácium előállítása.

I

1950

I

1968 Appelman: perbromátok előállítása

Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás

3/17

19 F, 35 Cl, 37 Cl


NMR-jelek detektálása.

Felhasználás

Halogének

Előfordulás

Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok

4/17

I

Csak vegyületben fordulnak elő.

I

F (13.), Cl (20.), Br (46.) I (60.) leggyakoribb eleme a Földkéregnek.

I

CaF2 (folypát)

I

Ca5 (PO4 )3 X (apatit, X=halogén)

I

kriolit (Na3 AlF6 )

I

kősó (NaCl)

I

tengervíz (Cl− , Br− , I− )

I

bromargirit (AgBr)

I

lautarit (Ca(IO3 )2 )



Halogének Történet Előfordulás

Általános tudnivalók

Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek

5/17

e−

konfiguráció:

ns2 np5

I

Vegyérték

I

2 atomos molekulát alkotnak.

I

apoláros moleklulák, de könnyen polarizálhatóak

I

polarizálhatóság a rendszám növekedésével nő.

I

van der Waals erők nőnek a rendszám növekedésével

I

op., fp. nő a csoportban felülről lefelé

I

színük mélyül a rendszám növekedésével

I

páratlan rendszám, kevés természetes izotóp


Előállítás Felhasználás

Fizikai tulajdonságok

Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók

1

Fluor: I I I

2

Klór: I I I

3

zöldessárga, fojtó szagú gáz levegőnél nehezebb 2 természetes izotópja van

Bróm: I I I I I

6/17

halványsárga, szúrós szagú, mérgező gáz tiszta elem igen alacsony op., fp.

vörösesbarna, nagyon sűrű, kellemetlen szagú folyadék könnyen párolog vízben oldódik (oldhatóság Br− hozzáadásával növelhető) szerves oldószerekben jól oldódik 2 természetes izotópja van.


Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

Halogének

4

I I I I I I I I I I

5

Előfordulás

szürke, rombos kristályokat alkot jellegzetes szagú könnyen szublimál, gőze lilás alacsony op., fp. vízben kissé, barna színnel oldódik KI-dal növelhető az oldhatóság szerves oldószerekben kitűnően oldódik CHCl3 -ban, benzinben, CCl4 -ben lila színnel keményítővel jodid jelenlétben kék színeződést ad. 1 stabil izotópja van

Asztácium: I I

7/17

Történet

Jód:

nincs stabil izotópja radioaktív bomlási sorokban jelenik meg átmenetileg


Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok

Tul. Z stab. izotóp Ei /kJmol−1 Ea /kJmol−1 Ionsugár/pm X−X táv X2 -ben/pm op./◦ C fp./◦ C ρ/gcm−3

8/17


F 9 1 1681 -333 133 143 -220 -188 1,516

Cl 17 2 1256 -349 184 199 -101 -34 1,655

Br 35 2 1143 -325 196 228 -7,3 59,5 3,187

I 53 1 1009 -295 220 266 114 185 4,94

At 85 0 926 -270 -


Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok

Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

9/17

I

nagy reakciókészség, rendszám növekedésével csökken

I

erősen pozítiv redoxpotenciál

I

nagy EN, Ea

I

oxidációs szám: -1,. . . ,+7

I

elemekkel közvetlenül reagál (kivéve: O, N, C, He, Ne, Ar)


Halogének Történet

1

H-nel alkotott vegyületek (HX):

Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok

I I

I I I I I I

Fluorral sötétben is robbanásszerűen reagál. Cl2 csak fény vagy hő hatására hevesen reagál (láncreakió). Br2 magasabb hőmérsékleten bonyolult reakcióban reagál I2 egyensúlyra vezető reakció. színtelen, szúrós szagú, maró hatású gázok vízben kitűnően oldódnak. vizes oldatuk erős sav (saverősség fentről lefelé nő) Előállításuk: I I I

10/17

szintézissel: H2 +Cl2 =2HCl sókból cc H2 SO4 -el: NaCl+H2 SO4 =NaHSO4 +HCl PX3 hidrolízise: PI3 +3H2 O=3HI+H3 PO3


Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

2

Oxidok: I I I I I I I I I

oxidációs számuk pozitív (kivéve F2 O) molekulavegyületek alacsony op., fp. igen bomlékonyak, bár van köztük stabil is. vízben jól oldódnak valódi savanhidridek erélyes oxidálószerek Fluor oxidja F2 O: lsd. korábban Klór oxidjai: I

I

I

11/17

Cl2 O sárgásbarna, bomlékony gáz valódi savanhidrid: Cl2 O+H2 O=2HOCl Cl2 O3 sötétbarna szilárd anyag, 0◦ C felett robban valódi savanhidrid: Cl2 O3 +H2 O=2HClO2 ClO2 sárga színű, paramágneses gáz fény hatására bomlik,igen robbanékony erélyes oxidálószer (víztisztítás), vízben jól oldódik formális vegyes anhidridje a HClO2 -nek és a HClO3 -nak


Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

I

I

Bróm oxidjai: I

I

I

I

Br2 O: sötétbarna, szilárd anyag,alacsony hőmérsékleten stabil BrO2 : világossárga kristályos anyag,nagyon instabil Br2 O3 : narancssárga kristályos vegyület már −40◦ C-on bomlik, 0◦ C-on robban

Jód oxidja: (legstabilabb halogénoxid) I

12/17

Cl2 O7 : Színtelen, olajszerű folyadék ütésre, hevítésre robban vízben jól oldódik a perklórsav valódi anhidridje: Cl2 O7 + H2 O = 2HClO4

I2 O5 fehér, higroszkópos, kristályos anyag termodinamikailag stabil vízben jól oldódik jódsav valódi savanhidridje: I2 O5 +H2 O=2HIO3



3

Oxosavak: I

HOCl: I I I I I

I

HClO2 : I I

I I I

I

I

erős sav, nagyon stabil szerves anyagokat is oxidálja sói klorátok

HClO4 : I I I I

13/17

vizes oldatban létezik, színtelen diszproporcionálódik: 4HClO2 =2ClO2 +HClO3 +HCl+H2 O jó oxidálószer (bár oxidálódik is!) sói kloritok

HClO3 : I

I

csak vízben létezik, gyenge sav vizes oldata: színtelen, szúrós szagú sötétben, lúgos körülmények között stabil egyébként diszproporcionálódik: 3HOCl=2HCl+HClO3 erélyes oxidálószer: HOCl=HCl+O

legállandóbb, legerősebb oxoklórsav színtelen, füstölgő, nagy sűrűségű folyadék cc. HClO4 erős oxidálószer sói perklorátok



I

HOBr: I I I

vizes oldata sárga színű viszonylag gyorsan diszproporcionálódik erélyes oxidálószer

Halogének Történet Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok

I

HBrO2

Kémiai tulajdonságok vegyületek

I I I

HBrO3 I I

I I

I

I

vizes oldatuk instabil, gyorsan diszproporcionálódnak HIO2 sói a joditok (szintén instabilok) HOI sói a hipojoditok (szintén instabilok)

HIO3 I I I

14/17

színtelen, erős sav tömény oldatában elemire esik szét: 4HBrO3 =2Br2 +5O2 +2H2 O sói bromátok

HOI, HIO2 I

I

halványsárga, rendkívül bomlékony sói bromitok (nagyon nehéz előállítani!)

stabil vegyület, higroszkópos, vízben jól oldódik közepesen erős sav sói a jodátok



1

interhalogének: I

I

I

15/17

XY összetételűek tul. ClF BrF hal. áll. g g szín színt. barna op. -156 -33 fp. -100 20 XY3 összetételűek Tul. ClF3 BrF3 halm. áll. g/f f szín színt. sárga op. -76 9 fp. 12 126 XY5 és XY7 összetételűek Tul. ClF5 BrF5 halm. áll. g. f szín. színt. színt. op. -103 -61 fp. -13 41



IF ns -

BrCl g vörös b. -66 5

IF3 sz sárga -(inst.) -(inst.) IF5 f színt. 9,5 105

ICl sz rubinv. 21 98

I2 Cl6 sz élénk sárga 101 IF7 f színt. 6,5 5

IBr sz fek. 41 116

Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás


Előállítás

Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek

1

Fluor:


I

2

Klór: I I

3

2Br− +Cl2 =2Cl− +Br2

Jód: I

16/17

NaCl olvadék elektrolízise. (Anódon Cl2 gáz) Laboratórium: 2KMnO4 +8HCl=2KCl+2MnO2 +3Cl2 +4H2 O

Bróm: I

4

Moissan eljárás: KF-HF elegy elektrolízise

2I− +Cl2 =2Cl− +I2


Felhasználás


1

Fluor: I I

2

Klór: I I I

3

I I I

analitikai reagens fényképészet (régebben) gyógyszeralapanyag festékipar

Jód: I I I

17/17

fertőtlenítőszer, fehérítőszer PVC gyártás ivóvíz sterilizálás

Bróm: I

4

laboratóriumi oxidálószer teflongyártás

analitikai reagens festékipar fertőtlenítőszer, gyógyszer


Előfordulás Általános tudnivalók Fizikai tulajdonságok Kémiai tulajdonságok vegyületek Előállítás Felhasználás

Kémiai alapismeretek 12. hét

Recommend Documents