Halogénelemek Flashcards
VII főcsoport elemei: (5)
A halogénelemek:
Fluor(F)
Klór(Cl)
Bróm(Br)
Jód(I)
Asztácium(At)
Tenesszium(Ts)
Halogének vegyértékhéjának elektronkonfigurációja:
Vegyértékhéjuk ns^2np^5 konfigurációjú, tehát a legkülső elektronhéjon 7 elektron van.
Halogének elektronegativitás érteke egy perióduson belül:
Egy perióduson belül a halogénelemek rendelkeznek a legnagyobb elektronegativitás értékekkel és ez az érték a rendszámuk növekedésével csökken.
Halogénelemek elektronaffinitása:
Elektronaffinitásuk az összes elem között a legnagyobb, energiafelszabadulás közben egy elektront kötnek meg.
A halogénelemek reakcióik során hány elektron felvételére és hány elektron megosztására képesek?
Reakcióik során 1 elektron felvételére és 7 elektron megosztására képesek.
Milyen értékek között változik a halogénelemek oxidációs száma?
A halogénelemek oxidációs száma -1 és +7 között változik, kivéve a fluor, mert a fluor oxidációs száma mindig -1.
Halogénelemek oxidációs számuk alapján lehetnek:
-Halogenidek: negatív oxidációs számúak (-1)
-Halogenátok: pozitív oxidációs számúak (+1, +3, +5, +7)
Hány atomosak a halogénelemek halmazai?
Halmazaik kétatomos molekulákat tartalmaznak, az atomokat egyszeres kovalens kötés tartja össze.
A halogénelemek molekuláinak polarizálhatósága:
Apoláris molekuláik aránylag könnyen polarizálhatók és ez a polarizálhatóság a rendszám növekedésével együtt nő, a molekulamérettel együtt nő.
Mi magyarázza a halogénelemeknél a szín és halmazállapotbeli különbséget?
A molekulamérettel párhuzamosan a molekulák közt működő másodrendű kötőerők (diszperziós kötés) erőssége nő, ez magyarázza a szín és halmazállapot periodikus változását a főcsoporton belül lefelé haladva.
Mivel az egyre nagyobb molekulák közt egyre erősebbek a másodrendű kötőerők a fluortól a jódig, így fokozatos, periodikus halmazállapotváltozás figyelhető meg. A színváltozásokat az elektronátmenetek energiaszintjeinek csökkenése okozza, ami befolyásolja, hogy milyen hullámhosszú fényt nyel el és bocsát ki a halogén. A molekulaméret növekedésével csökkennek az energiaszintek közti különbségek, ami hosszabb hullámhosszú fény elnyeléséhez vezet.
Halogénelemek fizikai tulajdonságai:
A fluor halvány sárgászöld, a klór zöldessárga, levegőnél nagyobb sűrűségű gázok, a bróm vörösbarna folyadék, a jód acélszürke, az asztácium szürke, kristályos anyagok.
Fizikai tulajdonságaik molekulatömeg miatti…
párhuzamos változása a halogénelemeknél a legszemléletesebb.
A halogénelemek szilárd állapotban…
Molekularácsot alkotnak.
A halogénelemek reakciókészsége, standardpotenciálja
Fémes, nemfémes elemek
A halogénelemek az elemek legreakcióképesebb, legpozitívabb standardpotenciálú csoportja. Reakciókészségük a klórtól a jód irányába csökken.
Fémes és nemfémes elemekkel egyaránt vegyületet alkotnak.
Molekuláik disszociációs energiája:
Kétatomos molekuláik disszociációs energiája kicsi, a reakciókészségük a klórtól a jód irányába csökken.
Reakciójuk hidrogénnel:
A fluor, a klór, és a bróm esetén hidrogénnel láncmechanizmus szerint reagálnak, a startreakció a halogénmolekula disszociációja.
Mivel hasonlíthatjuk össze a halogének oxidáló hatásának mértékét?
Erősen oxidáló anyagok, ezt a választott halogenid és egy másik halogén ionvegyületének reakciójával hasonlíthatjuk össze.
A nagyobb elektronegativitású halogén a kisebb elektronegativitású halogént képes…
ionvegyületéből elemi állapotúvá oxidálni, azaz ionjait képes elektronjától megfosztani.
Halogén triád:
A halogének csoportján belül a klór, a bróm és a jód triádot alkot, mert tulajdonságaik atomtömegükkel párhuzamos, fokozatos változást mutatnak.
Vízben jól, lúgoldatban jobban oldódnak, mert a lúgoldatban csökken az oxóniumionkoncentráció.
Halogénelemek előfordulása:
Nagy reakciókészségük miatt természetben legtöbbször csak vegyületeikben fordulnak elő, a klórvegyületek a leggyakoribbak.
Cl>F>Br>I>At csökkenő sorrendben a gyakoriságuk.
Halogénelemek előállítása (2):
-a halogenidsók olvadékainak elektrolízisével
-hidrogén-halogenidek kémiai oxidációjával
Hidrogén-halogenidek kötésének kialakulása:
A hidrogén-halogenidek molekulájában a kötés úgy alakul ki, hogy az egy pár nélküli elektronnal rendelkező halogénatom, kovalens kötést létesít a hidrogénatom elektronjával.
A nagy elektronegativitás különbség miatt a kötés poláris.
A hidrogén-halogenidek molekulavegyületek, szilárd állapotban molekularácsot alkotnak.
Hidrogén-halogenidek fizikai tulajdonságai:
Szobahőmérsékleten és 0,1 MPa nyomáson színtelen, szúrós szagú, levegőnél nagyobb sűrűségű, mérgező, maró hatású gázok.
Hidrogén-halogenidek vízben oldása:
Vízben hevesen, nagy mértékben oldódnak, H3O+ ionok és halogenidionok keletkeznek.
A hidrogén-halogenid savak erőssége fordítottan arányos…
az eredeti halogénelem elektronegativitásával. Tehát minél gyengébb a halogénelem és a hidrogén kötése, annál erősebb a sav.
A hidrogén-halogenidek oxigénnel szembeni stabilitása, a halogénelem elektronegativitásának csökkenésével…
csökken. Pl a hidrogén-fluorid nem oxidálható, mert elektronegativitása nagyobb, mint az oxigéné.
A vízmentes hidrogén-halogenidek a fémeket általában…
nem támadják meg.
Haloidsavak:
A hidrogén-halogenidek vizes oldata, a negatív standardpotenciálú fémeket hidrogénfejlődés és haloidsókeletkezés közben oldja.
A pozitív standardpotenciálú fémeket oxidálószer jelenlétében megtámadja.
A fluor elektronegativitása:
EN az elemek közt a legnagyobb. En=3,98 (4,0)
A fluor oxidációs száma:
Vegyületeiben mindig -1-es oxidációs számmal szerepel.
A fluor izotópjai:
Egyetlen izotópja van, a 19-es tömegszámú.
A fluor molekulái:
Kétatomosak, és igen stabilisak.
A fluor fizikai tulajdonságai:
A fluor halvány sárgászöld, szúrós szagú, levegőnél nagyobb sűrűségű, mérgező gáz.
A fluor olvadás és forráspontja:
Alacsony.
A fluor reakciókészsége:
A fluor reakciókészsége az elemek közt a legnagyobb.
A kis atomtömegű nemesgázok, az oxigén és nitrogén, valamint a nemesfémek kivételével minden elemet és néhány vegyületet is megtámad.
A fluor reakciója hidrogénnel:
A fluor hidrogénnel sötétben, még abszolút 0 fok közelében is robbanásszerűen reagál, hidrogén-fluorid keletkezik.
A fluor nemfémekkel:
Nemfémekkel az oxigént és nitrogént leszámítva molekulavegyületeket alkot.
A fluor fémekkel:
A legtöbb fémmel tűztünemény közben reagál, fém fluoridokká alakul.
Fém-fluorid réteg:
Néhány fémnél a kialakuló fém-fluorid réteg megvédi a fém belsejét a további átalakulástól.
Fluor reakciója vízzel:
Vízzel ózontartalmú oxigén keletkezése közben reagál
Fluor reakciója vízzel:
Vízzel ózontartalmú oxigén keletkezése közben reagál
Fluor reakciója haloidsókkal és haloidsavakkal:
Haloidsókból és haloidsavakból a többi halogénelemet oxidáció közben kiűzi.
Erélyes oxidálószer…
Víznyom jelenlétében…
Erélyes oxidálószer, a hidrogént vegyületeiből elvonja.
Víznyom jelenlétében még a kvarcot és az üveget is megtámadja.
A fluor előfordulása elemi állapotban, talajban, élő szervezetekben, vulkáni gázokban:
A fluor természetben elemi állapotban nem fordul elő.
A talaj kb 0,1 tömeg%-ban tartalmaz fluorvegyületeket.
Élő szervezetekben a kalcium-fluorid(CaF2) a fogzománc és a csontok fontos összetevője.
Vulkáni gázok hidrogén-fluoridot tartalmaznak, ezekből különféle fluoridtartalmú ásványok keletkeznek: pl: fluorit, folypát.
Mire használható a kohászatban a vulkáni gőzök hidrogén-fluoridjából keletkezett fluorit, vagy folypát?
A fluorit, vagy folypát (CaF2) egyes meddő ásványok olvadáspontjának csökkentésére használható.
Aluminiumkohászatban jelentős ásvány a kriolit(Na3AlF6)
Fluor előállítása:
Vízmentes hidrogén-fluorid elektrolízisével, amit kálium-fluoriddal tesznek vezetővé. Fluornak ellenálló edényben kell végezni.
Fluor felhasználása:
Laborban fluorvegyületek előállítására:pl hidrogén fluorid előállítására
Vaskohászatban használják.
Urándúsításra használnak éves szinten kb 7000 tonna fluorgázt.
Az iparban fluortartalmú szénvegyületek pl: freon, és polimerizációs műanyagok előállítására használják. Pl: teflon
Gyógyászatban radioaktív nyomjelző, és néhány gyógyszer tartalmaz fluort.
A klór izotópjai:
A klór két izotóp, a 35-ös és a 37-es tömegszámú izotópok keveréke.
A klór elektronegativitása:
A fluorénál kisebb, EN=3,16 (3,0), molekulái kétatomosak.
A klór oxidációs száma:
A klór oxidációs száma, fémekkel alkotott vegyületeiben mindig -1, ezeket kloridoknak hívják.
Nemfémekkel +1, +3, +5, és +7 lehet, ők a klorátok. ( +1-esek a hipokloritok, +3-masok a kloritok, +5-ösök a klorátok és +7-esek a perklorátok)
A klór reakciókészsége:
A fluor után a legreakcióképesebb elem, kötései már kék fény hatására is felbomlanak.
Cl-Cl —> Cl+Cl
A klór fizikai tulajdonságai:
A klór zöldessárga, szúrós szagú, köhögésre ingerlő, levegőnél nagyobb sűrűségű gáz.
A klór cseppfolyósítása:
0,6MPa nyomáson már szobahőmérsékleten cseppfolyósítható.
A klór reakciója égő hidrogénnel:
A klór égő hidrogénnel hevesen reagál, hidrogén-klorid keletkezik.
H2+Cl2=2HCl
Klór durranógáz:
A hidrogén és a klór 1:1 térfogatarányú elegye, amely már kék fény hatására láncmechanizmus szerint robbanásszerűen reagál, a startreakció a klórmolekula bomlása.
A klór reakciója nátriummal, magnéziummal, rézzel és vassal:
Erélyes oxidálószer. A legtöbb fémmel, félfémmel tűztünemény közben reagál.
A reakciójában a fématomok oxidálódnak, a klóratomok redukálódnak.
Például:
Felolvasztott nátriummal:
2Na+Cl2=2NaCl
Felhevített magnéziumszalaggal:
Mg+Cl2=MgCl2
Rézzel:
Cu+Cl2=CuCl2
Vassal:
2Fe+3Cl2=2FeCl3
A klór reakciója vörösfoszforral szobahőmérsékleten:
Egyes nemfémes elemekkel szobahőmérsékleten is reagál, például vörösforszforral foszfor-trikloriddá egyesül:
2P+3Cl2=2PCl3
A klór kölcsönhatása vízzel:
A klór kölcsönhatása vízzel klórosvizet eredményez. A reakció egyensúlyra vezet, hidrogén-klorid és hipoklórossav keletkezik:
H2O+Cl2<——>HCl+HOCl
A HOCl bomlása fény hatására:
A HOCl fény hatására könnyen bomlik:
HOCl=HCl+O
Nátrium-hipoklorit keletkezése:
A klór nátrium-hidroxiddal nátrium-hipokloritot képez.
Gyakorlatban klórgázt vezetnek nátrium-hidroxid oldatba.
Cl2+2NaOH<——>NaCl+NaOCl+H2O
Miért hozható a száraz klór cseppfolyósítva acélpalackokban forgalomba?
Mert a száraz klór a vasat nem támadja meg, ezért a cseppfolyós klór acélpalackokban forgalomba hozható.
Milyen állapotban oldja a klór az aranyat és a platinát?
Atomi állapotban, a naszcens klór az aranyat és a platinát kémiailag oldja.