Prvky VII. hlavní skupiny (F, Cl, Br, I, At)

Prezentace na téma: "Prvky VII. hlavní skupiny (F, Cl, Br, I, At)"— Transkript prezentace:

1 Prvky VII. hlavní skupiny (F, Cl, Br, I, At)

2

3 Vlastnosti prvků VII. hlavní skupiny
konfigurace ns2np5 všechny nekovy, typická mocenství -I, +I, +III, +V a +VII, omezeně i +IV a +VI, fluor pouze -I X t.t. (°C) F 4,10 -218 Cl 2,83 -101 Br 2,74 -7 I 2,21 114 subl. At

4 Historie chlorid sodný známý od nepaměti, používán i jako platidlo
900 připravena zředěná HCl 1200 lučavka královská sloučeniny všech halogenů (mimo At) již ve středověku běžně používány 1810 objev chloru, 1811 jodu, 1826 bromu 1886 Moissan připravil fluor (po 70 letech neúspěšných pokusů)

5 Výskyt Fluor V zemské kůře 0,1 hmotn. %,
minerály fluorit CaF2 a apatit Ca5(PO4)3F Chlor V zemské kůře 0,2 hmotn. %, hlavní minerál halit NaCl (sůl kamenná, velké množství v moři)

6 Výskyt Brom V zemské kůře cca 0,01 hmotn. %,
minerály velmi vzácné, příměs v chloridech a hlavně v mořské vodě Jod V zemské kůře pouze cca 0,0001 hmotn. %, v chloridech, chilském ledku a hlavně v mořské vodě

7 Vlastnosti prvků Fluor světle zelený plyn, silně toxický
a mimořádně reaktivní, přímo reaguje se všemi prvky mimo He, Ne a Ar Chlor Žlutozelený plyn, lehce zkapalnitelný, silně toxický a silně reaktivní, použit i jako bojový plyn

8 Vlastnosti prvků Brom hnědočervená kapalina, nebezpečné páry, velmi reaktivní Jod tmavě fialová až černá krystalická látka, lehce sublimující, nerozpustná ve vodě, dobře rozpustná v organických rozpouštědlech

9 Vlastnosti halogenů Všechny halogeny mají oxidační vlastnosti a přecházejí na halogenidový aniont, extrémní oxidační schopnost má fluor, směrem k jodu tato schopnost klesá Lehčí halogeny oxidují těžší halogenidy na prvek nebo i na vyšší oxidační stupně

10 Příprava Fluor Tepelný rozklad fluoridů 2 CoF3  2 CoF2 + F2 Chlor
4 HCl + MnO2  MnCl2 + Cl H2O HCl + HClO  Cl H2O

11 Příprava Brom 16 HBr + 2 KMnO4  2 MnBr2 + 5 Br2 + 2 KBr + 8 H2O
5 HBr + HBrO3  3 Br H2O 2 KBr + Cl2  Br KCl Jod 2 KI + Cl2 (Br2)  I KCl (KBr)

12 Výroba a použití Fluor pouze elektrolýzou směsi KHF2 + HF
použití pro výrobu HF, teflonu a jiných speciálních plastů a chemikálií, UF6, SF6, fluoridů pro fluorace v organické chemii a dříve i freonů

13 Výroba a použití Chlor hlavně elektrolýzou solanky
použití pro výrobu HCl, PVC a jiných plastů a chemikálií pro organické syntézy, výroba polychlorovaných rozpouštědel

14 Výroba a použití Brom ze zahuštěné mořské nebo
mineralizované vody se vytěsňuje chlorem použití pro výrobu HBr, retardačních chemikálií, chemikálií pro organické syntézy, fotografické materiály (AgBr), léčiva, barviva

15 Výroba a použití Jod ze zahuštěné mineralizované vody
se vytěsňuje chlorem nebo z jodičnanů (Chile) reakcí se siřičitanem 2 NaIO NaHSO Na2SO3 → 5 Na2SO H2O + I2 použití pro výrobu organických a anorganických chemikálií, fotografické materiály (AgI)

16 Halogenovodíky Plyny (HF lehce těkavá kapalina
s b.v. 19,5 °C) velmi dobře rozpustné ve vodě, tvoří azeotropy s teplotami varu nad 100 °C dodávají se většinou jako koncentrované vodné roztoky (kyseliny fluorovodíková, chlorovodíková, bromovodíková a jodovodíková)

17 Fluorovodík Kapalný HF je důsledkem přítomnosti
vodíkové vazby mezi molekulami HF Příprava a výroba CaF2 + H2SO4 → CaSO HF také jako vedlejší produkt při zpracování apatitu na fosforečná hnojiva Ca5(PO4)3F H2SO4  5 CaSO4 + HF H3PO4

18 Fluorovodík Typická reakce HF s SiO2 (a jinými silikáty a skly)
4 HF + SiO2 → SiF H2O SiF4 je plyn, reagující v roztoku s HF na H2[SiF6] a případně na hexafluorokřemičitany, např. K2[SiF6] Použití leptání skla a rozklad silikátů

19 Fluorovodík Kyselina fluorovodíková (vodný roztok
HF) je mimořádně nebezpečná, při styku s kůží vznikají hluboké a těžce se hojící popáleniny, protože HF proniká kůží a napadá její vnitřní vrstvy V případě popálení je nutné ihned místo opláchnout a neutralizovat popáleninu roztokem glukonátu vápenatého

20 Chlorovodík Jeden z hlavních chemických produktů
s velmi širokým použitím (kyselina solná), dodávána v koncentraci 36 – 38 %, nebezpečné páry Příprava a výroba NaCl + H2SO4 → NaHSO HCl spalování chloru ve vodíku Cl2 + H2 → 2 HCl

21 Chlorovodík Použití Velmi široké použití v chemickém
průmyslu pro výrobu anorganických i organických látek s chlorem, moření ocelí, úprava pH odpadů

22 Bromovodík Příprava NaBr + H3PO4 → NaH2PO4 + HBr
nelze použít H2SO4, oxiduje částečně bromid na elementární brom hydrolýza kovalentních bromidů PBr H2O → H3PO HBr

23 Bromovodík Výroba spalováním bromu ve vodíku Br2 + H2 → 2 HBr Použití
výroba anorganických bromidů, organické výroby

24 Jodovodík Příprava H2S + I2 → S + 2 HI
V roztoku je HI téměř stálý, v plynné fázi se částečně rozkládá na směs H2 a I2 (typická rovnovážná reakce) H I2 ↔ 2 HI Použití výroba anorganických jodidů, organické výroby

25 Halogenidy Binární sloučeniny s většinou prvků
iontové (s alkalickými kovy, kovy alkalických zemin a lanthanoidy) kovalentní (polární kovalentní vazby, molekulové nebo polymerní s můstkovými halogeny) ostatní kovy a nekovy

26 Halogenidy Příprava Bezvodé přímou reakcí prvků nebo řadou
reakcí uvedených u jednotlivých prvků Řadu hydratovaných halogenidů nelze dehydratovat bez rozkladu (vznikají oxidy a oxid-halogenidy), proto speciální postupy s látkami reagujícími s vodou CoCl2 . 6 H2O SOCl2 → CoCl2 + 6 SO HCl

27 Interhalogeny Halogeny mezi sebou tvoří řadu
interhalových látek (interhalogenidů), které vznikají přímou reakcí prvků, jsou dobře definované a jejich molekulovou strukturu lze odvodit z teorie VSEPR. Příklady ClF, IBr, BrF3, IF5, IF7

28 Polyhalogenidy Jod tvoří polyjodidy I3- až I9- rozpustné
ve vodě. Méně ochotně se zapojují i další halogeny ve formě interhalogenů. Jod je ve vodě nerozpustný, reaguje však s roztokem jodidu za vzniku polyjodidů (Lugolův roztok hnědé barvy) I KI → KI3 (I3- je lineární)

29 Oxidy halogenů Fluor S kyslíkem tvoří fluorid kyslíku OF2
(jedovatý plyn, poměrně stálý) reakcí fluoru s vodným roztokem alkalických hydroxidů 2 F KOH → 2 KF OF H2O molekula tvarově odpovídá H2O, vazby jsou kovalentní, nemá praktický význam

30 Oxidy halogenů Chlor Chlor tvoří řadu většinou nestálých oxidů
bez většího významu, které jsou identifikovatelné jako plynné a kapalné meziprodukty při chemických reakcích Přehled Cl2O, Cl2O3, ClO2 (Cl+IV), Cl2O6 (Cl+VI) a Cl2O7 (nejstálejší)

31 Oxidy halogenů Brom Velmi nestálé oxidy Br2O a BrO2 Jod
I2O5 nejstálejší oxid halogenů, bílá krystalická látka stálá do 300 °C, příprava dehydratací kyseliny jodičné 2 HIO3 → I2O5 + H2O

32 Oxokyseliny halogenů Od fluoru oxokyselina neexistuje,
od ostatních halogenů jsou známy kyseliny typu HXO, HXO2 (mimo jodu), HXO3 a HXO4 Některé z nich jsou velmi významné

33 Oxokyseliny halogenů kyseliny typu HXO Obecná příprava
2 X2 + 2 HgO + H2O → HgO . HgX HXO Reakce Cl2 nebo Br2 s vodou (ne I2) Cl H2O → HCl HClO Slabé kyseliny, silné oxidační vlastnosti (zvláště v kyselém prostředí)

34 Oxokyseliny halogenů kyseliny typu HXO
soli chlornany, bromnany a jodnany, reakce ve vodném roztoku za chladu Cl NaOH → NaCl + NaClO + H2O Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl(OCl) + H2O chlorid-chlornan vápenatý dezinfekční a bělicí činidla (Savo, chlorové vápno)

35 Oxokyseliny halogenů kyseliny typu HXO2 HClO2 a HBrO2, málo významné,
středně silné kyseliny, známé pouze v roztoku, soli chloritany a bromitany

36 Oxokyseliny halogenů kyseliny typu HXO3
silné kyseliny, známé pouze v roztoku 3 Cl2 + 6 KOH → 5 KCl + KClO H2O reakce za horka kyseliny se ze solí připravují na iontoměničích nebo přes barnaté soli Ba(ClO3)2 + H2SO4 → BaSO HClO3

37 Oxokyseliny halogenů kyselina jodičná se připraví oxidací jodu
kyselinou dusičnou 3 I HNO3 → 6 HIO NO H2O Anionty XO3- mají tvar trojboké pyramidy (odvozené z tetraedru, hybridizace sp3, 3 vazby X = O a nevazebný elektronový pár na halogenu)

38 Oxokyseliny halogenů Soli chlorečnany, bromičnany a jodičnany,
významné zvláště KClO3 a KBrO3 Pro KClO3 je typická disproporcionační reakce za tepla, při příliš vysoké teplotě jde rozklad až na KCl a O2 4 KClO3 → 3 KClO KCl chlorečnany jsou velmi silná oxidační činidla a s organickými látkami za tepla explodují

39 Oxokyseliny halogenů kyseliny typu HXO4
HClO4 nejsilnější minerální kyselina, výroba z chloristanu draselného reakcí s kyselinou sírovou a vakuovou destilací, dodává se jako 70% roztok zředěná se chová jako neoxidující, Zn HClO4 → Zn(ClO4) H2 koncentrovaná nebo páry extrémně oxidující

40 Oxokyseliny halogenů HClO4 Aniont tvar tetraedru, význačnou
vlastností je neschopnost tvořit donor akceptorovou vazbu (netvoří žádné komplexy) HBrO4 a HIO4 nevýznamné včetně solí