Теория:
Физические свойства галогенов
Простые вещества, образованные атомами галогенов, имеют молекулярное строение. Их молекулы двухатомные с ковалентной неполярной одинарной связью.
В ряду галогенов с увеличением относительной молекулярной массы возрастают температуры кипения и плавления, наблюдается усиление интенсивности окраски.
Формула галогена | \(t\) плавления, \(°C\) | \(t\) кипения, \(°C\) |
\(-220\) | \(-188\) | |
\(-101\) | \(-34\) | |
\(-7\) | \(+58\) | |
\(+114\) | \(+184\) |
Фтор — светло-жёлтый газ с резким раздражающим запахом. Ядовит. Активно реагирует с водой, окисляя атомы кислорода.
Хлор — жёлто-зелёный газ с удушливым запахом. Ядовит. Растворяется в воде ограниченно, при комнатной температуре в \(1\) объёме воды может раствориться не более \(2,5\) объёма хлора; раствор называют хлорной водой.
Бром — красно-бурая зловонная жидкость. Ядовит. Растворимость в воде составляет \(3,5\) г на \(100\) г воды, образуется бромная вода. Лучше растворяется в органических растворителях (тетрахлорметане, сероуглероде и др.).
Иод — серо-чёрные кристаллы молекулярного строения. При нагревании переходит в газообразное состояние (возгоняется), превращаясь в фиолетовые пары. Ядовит. Растворимость в воде меньше, чем у брома, — \(0,02\) г на \(100\) г воды. Образуется иодная вода.
Астат плохо изучен, так как, по подсчётам учёных, в земной коре содержание этого элемента составляет не более \(1\) г. По аналогии с иодом можно ожидать, что это сине-чёрные кристаллы с металлическим блеском.
Теннессин получен искусственно. Учёные предполагают, что у этого вещества следует ожидать преобладание металлических свойств над неметаллическими.
Химические свойства галогенов
Галогены активно вступают в химические реакции; их активность снижается по группе от фтора к иоду.
При взаимодействии с другими веществами галогены проявляют окислительные свойства. Они реагируют с металлами, большинством неметаллов (кроме кислорода и благородных газов), а также со многими сложными веществами.
Реагенты | Характеристика реакций | Уравнения реакций |
Металлы | Фтор и хлор реагируют со всеми металлами, с большинством — при обычных условиях; для реакции с неактивными металлами требуется нагревание. Бром и иод реагируют при нагревании | ; ; |
Водород | Фтор реагирует без нагревания, хлор — при освещении или нагревании, бром и иод — при нагревании | ; ; ; |
Вода | Фтор активно реагирует и окисляет атомы кислорода. При растворении хлора происходит обратимая реакция; при растворении брома и иода равновесие сдвинуто в сторону исходных веществ | ; |
Растворы галогенидов | В водных растворах более активный галоген окисляет анион менее активного галогена. Фтору такие реакции нехарактерны, так как он реагирует с водой | ; |
Растворы щелочей | Хлор, бром и иод реагируют с водными растворами щелочей; состав продуктов реакций зависит от температуры. Галоген является и окислителем, и восстановителем | |
Алканы и ароматические соединения | Хлор и бром вступают в реакции замещения | |
Ненасыщенные и ароматические органические соединения | Хлор, бром и иод вступают в реакции присоединения |
Получение галогенов
В промышленности галогены получаются электролизом расплавов или растворов галогенидов:
Обрати внимание!
Фтор получают только из расплавов, так как при электролизе водных растворов фторидов выделяется кислород, а не фтор.
В лаборатории хлор получают из хлорида или соляной кислоты реакцией с оксидом марганца(\(IV\)) или перманганатом калия:
Бром и иод можно получить также при действии хлорной воды на их соли. При добавлении хлорной воды к растворам бромидов и иодидов наблюдается появление характерного окрашивания.