Химические свойства галогенов

Фтор может быть только окислителем, что легко объяснить его положением в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Это сильнейший окислитель, окисляющий даже некоторые благородные газы: 2F2+Хе=XeF4

Высокую химическую активность фтора следует объяснить тем, что на разрушение молекулы фтора требуется намного меньше энергии, чем ее выделяется при образовании новых связей.

Так, вследствие малого радиуса атома фтора неподеленные электронные пары в молекуле фтора взаимно сталкиваются и ослабевает связь F—F.

Галогены взаимодействуют почти со всеми простыми веществами.

1. Наиболее энергично протекает реакция с металлами. При нагревании фтор взаимодействует со всеми металлами (в том числе с золотом и платиной); на холоду реагирует с щелочными металлами, свинцом, железом. С медью, никелем реакция на холоду не протекает, поскольку на поверхности металла образуется защитный слой фторида, предохраняющий металл от дальнейшего окисления.

Хлор энергично реагирует с щелочными металлами, а с медью, железом и оловом реакция протекает при нагревании. Аналогично ведут себя бром и иод.

Взаимодействие галогенов с металлами является экзотермическим процессом и может быть выражена уравнением: 2М+nHaI2=2МНаI

H< 0

Галогениды металлов являются типичными солями.

Галогены в этой реакции проявляют сильные окислительные свойства. При этом атомы металла отдают электроны, а атомы галогена принимают, например:

2. При обычных условиях фтор реагирует с водородом в темноте со взрывом. Взаимодействие хлора с водородом протекает на ярком солнечном свету.Бром и водород взаимодействуют только при нагревании, а иод с водородом реагирует при сильном нагревании (до 350°С), но этот процесс обратимый.

H2+F2=2HF
Н2+Сl2=2НСl

Н2+Br2=2НBr
350°2HI«Н2+I2

Галоген в данной реакции является окислителем.

Как показали исследования, реакция взаимодействия водорода с хлором на свету имеет следующий механизм.

Молекула Сl2 поглощает квант света hv и распадается на неорганические радикалы Сl.. Это служит началом реакции (первоначальное возбуждение реакции). Затем она продолжается сама собой. Радикал хлора Сl. реагирует с молекулой водорода. При этом образуется радикал водорода Н. и НСl. В свою очередь радикал водорода Н. реагирует с молекулой Сl2, образуя НСl и Сl. и т.д.

Сl2 +hv=Сl. +Сl.

Сl. +Н2=НСl+Н.

Н.+Сl2=НСl+С1. и т.д.

Первоначальное возбуждение вызвало цепь последовательных реакций. Такие реакции называются цепными. В итоге получается хлороводород.

3. Галогены с кислородом и азотом непосредственно не взаимодействуют.

4. Хорошо реагируют галогены с другими неметаллами, например:

2Р+3Сl2=2РСl3 2Р+5Сl2=2РСl5 Si+2F2=SiF4

Галогены (кроме фтора) не реагируют с инертными газами. Химическая активность брома и иода по отношению к неметаллам выражена слабее, чем у фтора и хлора.

Во всех приведенных реакциях галогены проявляют окислительные свойства.
Взаимодействие галогенов со сложными веществами.

5. С водой.

Фтор реагирует с водой со взрывом с образованием атомарного кислорода:

H2O+F2=2HF+O

Остальные галогены реагируют с водой по следующей схеме:

НГал-1+НГал+1О«Гал02+Н2О

Эта реакция является реакцией диспропорционирования, когда галоген является одновременно и восстановителем, и окислителем, например:

Сl2+Н2OНСl+НСlO
Cl2+H2OH++Cl-+HClO
Сl°+1e-Сl-Cl°-1e-Сl+

где НСl — сильная соляная кислоты; НСlO — слабая хлорноватистая кислота.

6. Галогены способны отнимать водород от других веществ,

скипидар+С12 = НС1+углерод

Хлор замещает водород в предельных углеводородах: СН4+Сl2=СН3Сl+НСl

и присоединяется к непредельным соединениям:

С2Н4+Сl2=С2Н4Сl2

7. Реакционная способность галогенов снижается в ряду F—Сl — Br — I. Поэтому предыдущий элемент вытесняет последующий из кислот типа НГ (Г — галоген) и их солей. В этом случае активность убывает: F2> Сl2> Br2> I2

Галогени́ ды (галоиды) — соединения галогенов с другими химическими элементами или радикалами. При этом галоген, входящий в соединение, должен быть электроотрицательным; так, оксид брома не является галогенидом.

По участвующему в соединении галогену галогениды также называются фторидами, хлоридами, бромидами, иодидами и астатидами. Наиболее известны под этим названием галогениды серебра благодаря массовому распространению плёночной галогеносеребряной фотографии.

Соединения галогенов между собой называются интергалогенидами, или межгалоидными соединениями (например, пентафторид иода IF₅).

В галогенидах галоген имеет отрицательную степень окисления, а элемент — положительную.

Галогенид-ион — отрицательно заряженный атом галогена.