Галогены
ица 4. Стандартные энтальпии образования галогенидов натрия
|Галогенид |Стандартная энтальпия |
| |образования, (((обр, m, |
| |кДж/моль |
|NaF |-573 |
|NaCl |-414 |
|NaBr |-361 |
|Nal |-288 |
Окислителями являются все галогены, из них фтор-самый сильный
окислитель. В табл. 3 указаны стандартные электродные потенциалы галогенов.
Из этой таблицы видно, что окислительная способность галогенов постепенно
уменьшается в направлении к нижней части группы. Эту закономерность можно
продемонстрировать, добавляя раствор бромида калия в сосуд с газообразным
хлором. Хлор окисляет бромид-ионы, в результате чего образуется бром; это
приводит к появлению окраски у прежде бесцветного раствора:
[pic]
Таким образом, можно убедиться, что хлор более сильный окислитель, чем
бром. Точно так же, если смешать раствор иодида калия с бромом, образуется
черный осадок из твердого иода. Это означает, что бром окисляет иодид-ионы:
[pic]
Обе описанные реакции являются примерами реакций вытеснения
(замещения). В каждом случае более реакционноспособный, то есть являющийся
более сильным окислителем, галоген вытесняет из раствора менее
реакционноспособный галоген.
Окисление металлов. Галогены легко окисляют металлы. Фтор легко
окисляет все металлы, исключая золото и серебро. Мы уже упоминали о том,
что хлор окисляет натрий, образуя с ним хлорид натрия. Приведем еще один
пример: когда поток газообразного хлора пропускают над поверхностью
нагретых железных опилок, образуется хлорид железа (III), твердое
коричневое вещество:
[pic]
Даже иод способен, хотя и медленно, окислять металлы, расположенные в
электрохимическом ряду ниже его. Легкость окисления металлов различными
галогенами уменьшается при перемещении к нижней части VII группы. В этом
можно убедиться, сравнивая энергии образования галогенидов из исходных
элементов. В табл. 4 указаны стандартные энтальпии образования галогенидов
натрия в порядке перемещения к нижней части группы.
Окисление неметаллов. За исключением азота и большинства благородных
газов, фтор окисляет все остальные неметаллы. Хлор реагирует с фосфором и
серой. Углерод, азот и кислород не вступают в реакции непосредственно с
хлором, бромом или иодом. Об относительной реакционной способности
галогенов к неметаллам можно судить, сравнивая их реакции с водородом
(табл. 5).
Окисление углеводородов. При определенных условиях галогены окисляют
углеводороды. Например, хлор полностью отщепляет водород от молекулы
скипидара:
[pic]
Окисление ацетилена может протекать со взрывом:
[pic]
Таблица 5. Реакции галогенов с водородом
|Реакция |Характер и условия протекания |
|Н2(г.)+F2(г.) ( 2НF (г.) |Протекает со взрывом |
|Н2(г.)+Сl2(г.) ( 2НСl (г.) |Протекает со взрывом на свету, но медленно в |
| |темноте |
|Н2(г.)+Вr2(г.) ( 2НВr (г.) |Протекает только при нагревании и в |
| |присутствии катализатора |
|Н2(г.)+I2(г.) ( 2НI (г.) |Протекает медленно даже при нагревании |
Реакции с водой и щелочами
Фтор реагирует с холодной водой, образуя фтороводород и кислород:
[pic]
Хлор медленно растворяется в воде, образуя хлорную воду. Хлорная вода
имеет небольшую кислотность вследствие того, что в ней происходит
диспропорционирование хлора с образованием соляной кислоты и хлорноватистой
кислоты:
[pic]
Бром и иод диспропорционируют в воде аналогичным образом, но степень
диспропорционирования в воде уменьшается от хлора к иоду.
Хлор, бром и иод диспропорционируют также в щелочах. Например, в
холодной разбавленной щелочи бром диспропорционирует на бромид-ионы и
гипобромит-ионы (бромат (I)-ионы):
[pic]
При взаимодействии брома с горячими концентрированными щелочами
диспропорционирование протекает дальше:
[pic]
Иодат (I), или гипоиодит-ион, неустойчив даже в холодных разбавленных
щелочах. Он самопроизвольно диспропорционирует с образованием иодид-иона и
иодат(V)-иона.
Реакция фтора со щелочами, как и его реакция с водой, не похожа на
аналогичные реакции других галогенов. В холодной разбавленной щелочи
протекает следующая реакция:
[pic]
В горячей концентрированной щелочи реакция с фтором протекает так:
[pic]
Анализ на галогены и с участием галогенов
Качественный и количественный анализ на галогены обычно выполняется с
помощью оаствора нитрата серебра. Например
[pic]
Для качественного и количественного определения иода может
использоваться раствор крахмала. Поскольку иод очень мало растворим в воде,
его обычно анализируют в присутствии иодида калия. Так поступают по той
причине, что иод образует с иодид-ионом растворимый трииодидный ион I3–:
[pic]
Растворы иода с иодидами используются для аналитического определения
различных восстановителей, например тиосульфат (VI)-ионов, а также
некоторых окислителей, например манганат(VII)-ионов. Окислители смещают
указанное выше равновесие влево, высвобождая иод. Иод затем титруют
тиосульфатом (VI).
| |  скачать работу |
Галогены |
