Reklama:

Halogeny

 

Charakteristika halogenů

  • halogeny = tvoří soli (hals = řec. sůl, gennaó = řec. tvořit)
  • VII. A skupina

Příprava, výroba a využití halogenů

Výroba

  • elektrolýza taveniny NaCl (nebo vodného roztoku: solanky) – vylučování Cl na anodě
    • NaCl + H2O > NaOH + Cl2 + H2

příprava:

  • Cl: 16HCl + 2KMnO4 -> 5Cl2 + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O
  • vytěsnění halogenu z halogenidu 2NaBr + Cl2 -> 2NaCl + Br2
  • oxidací silnými oxidačními činidly

využití

  • F: freony (spreje, ledničky), florování past, NaF, sklovina a kosti
  • Cl: plasty, PVC, bělící a dezinfekční účinky
  • I: barvy, jodová tinktura – lékařství (5% roztok v ethanolu)
  • Br: přísada do barviv, fotografický průmysl AgBr3, lékařství Bromhexin

biogenní význam

  • F: kosti, zuby (CaF2)
  • I: hormon štítné žlázy (thiroxin)
  • Cl: Cl- > udržování osmotického tlaku tělních tekutinách, HCl – žaludeční šťávy

 

Elektronová konfigurace

  • konfigurace: ns 2 np 5
  • zestabilnění konfigurace
    • vytvořením kovalentní vazby – polární i nepolární, Cl2
    • přijetím elektronu: Cl- > halogenidy
  • 7 valenčních elektronů (+ 1 nespárovaný)
  • jednovazné (V excitovaných stavech jsou atomy halogenů (s výjimkou fluoru) tří-, pěti- a sedmivazné)

 

Vyvození základních vlastností (vaznost, oxidační čísla)

fyzikální vlastnosti

  • s rostoucím protonovým číslem roste teplota tání a varu
  • s rostoucím protonovým číslem klesá elektronegativita a schopnost tvořit anionty X-
  • Van der Waalsovy síly

chemické vlastnosti

  • 1 nepárový elektron: základní stav – 1vazné
  • excitují: 3x, max. 7 vazné, krom F jen jedno vazný – neexcituje
  • oxidační čísla: -I, I, III, V, VII ( F jen –I: velká elektronegativita, nemá komu předávat e-, plný d orbital)
  • velmi reaktivní: výskyt ve sloučeninách
  • krom F mají několik kovalentních vazeb (hlavně s O2)
  • vysoká elektronegativita (nej F)
  • iontová vazba (přijetím e-)
  • kovalentní vazba (sdílením e-)
  • slučivé s většinou kovů

 

Společné vlastnosti halogenů

  • tvoří dvouatomární molekuly X2
  • jedovaté: leptají sliznici
  • oxidační účinky
  • typické nekovy
  • 1e- pro získání stabilní konfigurace

Výskyt

  • At – nevyskytuje se v přírodě, radioaktivní látka
  • reaktivní > v přírodě pouze vázané ve sloučeninách
  • nej. halogenidy (dvouprvkové sloučeniny s kovy)
  • nej. F, Cl (kazivec – fluorit – CaF2, sůl kamenná NaCl)

 

Oxidačně – redukční vlastnosti

  • silná oxidační činidla (účinky klesají s elektronegativitou)
  • halogen s větší elektronegativitou vytěsňuje v roli oxidačního činidla z halogenidů halogen s menší elektronegativitou

 

Sloučeniny halogenů

Bezkyslíkaté

 

Halogenovodíky

  • plynné l., rozpustné ve vodě, polární
  • HF, HCl, HBr, HI – kovalentní hydridy s polární vazbou
  • bezbarvé plyny, štiplavý zápach
  • rozpustné ve vodě
  • vodné roztoky > halogenovodíkové kyseliny (nemají oxidační účinky, reakce pouze s neušlechtilými kovy)

 

Halogenovodíkové kyseliny

  • nejsilnější HI – největší atomový poloměr
  • HF: slabá kyselina, rozpouští sklo (SiO2)  4HF + SiO2 -> SiF4 + 2H2O, úschova v plastových lahvích

 

HCl

  • kyselina chlorovodíková/solná
  • důležitá pro chemický průmysl
  • 36-37% koncentrovanost
  • v žaludku (- žaludeční šťávy 0,3%)
  • > trávení, zabíjí mikroorganismy, aktivuje enzym pepsin
  • čistící prostředky, dezinfekce

 

Halogenidy

  • soli halogenovodíkových kyselin
  • dobrá rozpustnost ve vodě

 

  • Iontové:
    • NaCl, KCl, MgCl
    • iontové vazby
    • kovy s malou elektronegativitou

 

  • kovalentní:
    • kovalentní vazba
    • molekulové: nekovy, polokovy (TiCl2, PCl5, PbCl4)
    • s atomovou strukturou: kovy ze střední části PSP (CdCl2, CuCl2)

 

  • AgBr: fotografický průmysl
  • KCl: Sylvin, draselné hnojivo (v H2O rozpustný)
  • NH4Cl: Salmiak – posypový materiál na silnice
  • NaCl: nejdůležitější halogenid, sůl, konzervace, dochucování

 

  • floridy: CaF2 (nerozpustný, zubní sklovina, kosti), NaF (prevence zubního kazu)

 

  • bromidy: tlumí činnost CNS, sedativa/hypnotika (návykové/vedlejší účinky), NaBr, KBr

Kyslíkaté

 

Oxidy

  • 19, nejsou moc důležité
  • nestálé, kyselinotvorné
  • nejstálejší I2O5 – oxid jodičný

 

Kyseliny

  • HClO: nejstabilnější (kyselina chlorná), snadno uvolňuje at. kyslík (oxidační, desinfekční a bělící účinky)
  • HClO2, HClO3 (silné oxidační činidlo)
  • HClO4: nejsilnější (kyselina chloristá) – bezbarvá explozivní kapalina, oxidační účinky, soli – pyrotechnika, výbušniny
  • pevné (HIO4, H2IO6, HIO3 > soli pevné krystalické látky)

 

  • Cl2 + H2O > HClO + HCl (voda se upravuje ozonizací – nejdříve chlorem a poté ozonem)
  • Cl2 + 2NaOH > NaClO + NaCl + H2O (bělící a dezinfekční účinky – Savo atd)
  • 2Cl2 + Ca(OH)2 > Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O (dezinfekční účinky, do vápna)           
  • KClO3 – v pyrotechnice, v sirkách – silné ox. činidlo > dobře uvolňuje kyslík > dobře hoří

 

  • HClO > NaClO (silné oxidační činidlo, bělící účinky)
  • HClO2   > CaOCl2 (chlorové vápno, bělení papíru a textilu, silné oxidační činidlo)

> NaClO2 (silné oxidační činidlo)

  • HClO3 > NaClO3, KClO3 (ox. činidla, třaskaviny, zápalky)
  • HClO4 > KClO4, NH4ClO4 (slabá ox. činidla, pyrotechnika)

 

nejdůležitější

  • Chlorové vápno (směs chloridu a chlornanu vápenatého). Používá se k bělení vláken a jako dezinfekční prostředek.
  • Chlorečnan draselný KClO3 se používá jako laboratorní oxidační činidlo a pod názvem Travex k ničení trávy a plevelů.
  • Chloristan draselný KClO4 se používá při výrobě výbušnin, ve kterých působí jako oxidační činidlo.

 

 

Síla těchto kyselin

  • nejsilnější kyseliny (síla roste: chlorná, chloritá > chlorečná > chloristá – klesají ox. vlastnosti)
    • HI, HClO4 – jedna z nejsilnějších anorganických kyselin

 

Halogenkyseliny

  • krystalické, jedovaté látky, leptají pokožku
  • halogenací
  • čím blíže je atom halogenu ke karboxylové skupině, tím je kyselina silnější
  • čím vyšší je počet atomů halogenů v molekule, tím je kyselina silnější
  • kyselina chloroctová: leptavé účinky, organická syntéza
  • kyselina trochloroctová: k nejsilnějším kyselinám, hubení plevele

 

Neutralizace kyselin obsahujících halogen

  • příprava halogenů – neutralizací

 

  • reakce kyselin se zásadami (především hydroxidy) se nazývá neutralizace
  • je charakterizována vznikem molekul vody a příslušné soli
  • reakce většinou probíhá v roztoku (někdy i v tavenině). Obecnou rovnici lze zapsat:
  • H+ + OH- > H2O kde H+ představuje kyselinu a OH- hydroxid.
  • HCl + NaOH → NaCl + H2
  • H2SO4 + Ca(OH)2 → CaSO4 + 2 H2O

 

halogen

Flor

Chlor

Brom

Jód

skupenství

plyn

plyn

kapalina

krystal. pevná l.

barva

zeleno žlutá

žluto zelená

červeno hnědá

černá

rozpustnost H2O

dobře

dobře

dobře

jen v benzinu

sublimace

x

x

x

ano

využití

florování past, NaF, sklovina a kosti

Čištění vod, bojová látka – leptá sliznice

Fotograf. průmysl AgBr3, lékařství Bromhexin

Jodová tinktura – dezinfekce (5% roztok l. v ethanolu)