halogeni

Question 1

Halogeni lastnosti

Answer 1

so močno elektronegativni elementi in močni oksidanti.

Velike so tudi njihove ionizacijske energije

Question 2

oksidacijska števila halogenov

Answer 2

F ima samo oksidacijski števili -1 in 0, drugi halogeni pa -1, 0, 1, 3, 5, 7, klor v ClO2 tudi 4.

Question 3

lastnosti fluora

Answer 3

Fluor je najbolj elektronegativen element sploh.
Fluor je tudi najmočnejši oksidant.
Fluor tudi zelo reaktiven, kar je posledica šibke vezi F-F, ki jo slabi odboj neveznih elektronov.

nahaja se v kosteh, zobeh…

Question 4

posebnost elementov 2. skupine

Answer 4

elementi 2. periode so različni - ne morejo uporabiti

d- orbital za tvorbo vezi

Question 5

Izotopi halogenov

Answer 5

Samo 19F,
35Cl (75,4%), 37Cl (24,6%),
79Br (50,6%), 81Br (49,4%)
Samo 127I

Question 6

viri Cl, Br in I

Answer 6

Glavni vir Cl, Br in I je morska voda
 pomembni pa so tudi minerali v soliščih (izsušena morja): 
• kamena sol ali halit (NaCl), 
• silvin (KCl), 
• karnalit (KMgCl3
•6H2O), 
• lautarit (Ca(IO3)2)...

Question 7

viri fluora

Answer 7

Fluor je spet izjema - glavni viri so minerali:
• apatit (Ca5(PO4)3X, kjer je X F-, OH- ali Cl-
(fluoroapatit tvori zobno sklenino),
• fluorit (CaF2) in
• kriolit (Na3AlF6).

Question 8

pridobivanje fluora

Answer 8

Fluora ni mogoče pridobiti s kemijsko reakcijo (ker je v naravi prisoten le v obliki fluoridov in ne obstaja oksidant, ki bi lahko pretvoril fluorid v fluor – fluor je
najmočnejši oksidant).

Question 9

ind pridobivanje fluora

Answer 9

V industriji ga pridobivamo z elektrolizo suhega in čistega HF (problem je reaktivnost F2- korozija elektrod in posode, eksplozivne reakcije z nečistočami in vodikom, tudi z
vodo).
2F2 + 2H2O → 4HF + O2
Prevodnost HF je majhna - povečamo jo z dodatkom KF

Nizkotemperaturni postopek
T = 90 oC, elektrolit: 3HF ▪ KF, tališče 66 oC, grafitna anoda
Visokotemperaturni postopek
T = 240 oC, elektrolit: HF ▪ KF, tališče 214 oC, Ni-anoda

Question 10

lab. pridobivanje fluora

Answer 10

V laboratoriju ga vzamemo iz jeklenk (pridobivanje z elektrolizo bi bilo prenevarno

Question 11

ind pridobivanje klora

Answer 11

Klor v industriji pridobivamo z elektrolizo nasičene raztopine NaCl
2Cl– 2e- → Cl2
(oksidacija na jekleni ali Hg anodi)

V preteklosti je bil v uporabi Deaconov postopek - katalitska oksidacija plina HCl s kisikom:
4HCl + O2 → 2Cl2+ 2H2O,
katalizator je CuCl2, temperatura 430ºC.

Danes se modifikacija tega postopka (katalizator talina KCl in FeCl3) uporablja za pridobivanje Cl2
iz odpadnega HCl (ki ostaja pri kloriranju
organskih snovi). Izkoristek povečajo s čistim O2 namesto zraka.

Question 12

lab pridobivanje klora

Answer 12

V laboratoriju manjše količine klora lahko dobimo z oksidacijo HCl s kalijevim
permanganatom ali kalcijevim kloratom(I) kloridom - “klorovim apnom”:
2KMnO4+ 16HCl → 5Cl2+ 2KCl + 2MnCl2+ 8H2O
CaCl(ClO) + 2HCl → Cl2+ CaCl2+ H2O

Question 13

ind pridobivanje broma

Answer 13

Brom v industriji pridobivamo s kloriranjem preostalih lužin pri pridobivanju
soli iz morske vode:
2Br- + Cl2 → 2Cl- + Br2
,

Question 14

lab pridobivanje broma

Answer 14

V laboratoriju brom dobimo z oksidacijo bromidov z MnO2
v kislem.
2Br- + MnO2 + 4H+ → Mn2+ + Br2 + 2H2O

Question 15

ind pridobivanje joda

Answer 15

Jod v industriji pridobivamo s kloriranjem pepela morskih alg (reakcija je podobna kot pri bromu) ali pa z redukcijo lautarita z SO2:
Ca(IO3)2+ 5SO2+ 4H2O → I2+ CaSO4+ 4H2SO4

Question 16

lab pridobivanje joda

Answer 16

V laboratoriju pa jod dobimo podobno kot brom.

2I- + MnO2 + 4H+ → Mn2+ + I2 + 2H2O

Question 17

fizikalne lastnosti halogenov

Answer 17

v
•F je pri sobnih pogojih rumen plin,
•Cl rumenozelen plin,
•Br rdečerjava tekočina (edini element poleg Hg, ki je
tekoč pri sobnih pogojih ),
•I pa črnovijolična trdna snov (pri segrevanju sublimira,
pare so vijolične

Question 18

topnost halogenov

Answer 18

Cl2, Br2 in I2 se topijo v vodi in z njo delno reagirajo (disproporcionacija)
I2 se dobro topi v raztopinah I ionov → I3-
Iz raztopin kristalizirajo tudi polijodidni ioni z večjim številom I atomov I5-, I7-, I8-, I9-, itd.

Topijo se tudi v nepolarnih organskih topilih 
CCl4, CS2, cikloheksan, n-heksan
V polarnih organskih topilih nastanejo kompleksi s prenosom naboja
Rezultat je šibka vez med molekulami X2
in neveznimi elektronskimi pari O ali N
C2H5OH, (C2H5)2O, C5H5N
X2 + ׃D → X2
- - - - ׃D D-donorski atom

Question 19

dokaz joda

Answer 19

Značilno modro obarvanje škroba z jodovico:
linearni ion I5- (I2I-I2) vezan znotraj amiloznega obroča → modra barva

jodovica je drugače v čisti vodi brezbarvna

Question 20

tvorba vezi halogenov

Answer 20

. Sprejem elektrona - nastanek halogenidnih ionov X-
. To je zelo pogost tip vezi -
predvsem z najbolj elektropozitivnimi elementi.

2. Oddaje elektrona - je zelo eksotična možnost, ki je znana le v ekstremnih
   razmerah pri jodu (v 100% H2SO4 nastane ion I+
   ).
3. Tvorba ene kovalentne vezi - je zelo pogost tip vezi pri halogenih, ker imajo en
   samski elektron na zadnji obli (molekule X-X, H-X, R-X).
4. Tvorba več kot ene kovalentne vezi je tudi pogosta
   Pri fluoru, ki nima “dosegljivih” d orbital, kamor bi lahko promoviral elektrone iz 2p
   orbital po sp3 hibrdizaciji sta vezi največ dve (mostovni ligand).

Question 21

več vezni halogeni

Answer 21

Ostali halogeni lahko “uporabijo” d orbitale za več vezi

Primer tvorbe več vezi je HClO4
Cl je sp3 hibridiziran in z sp3 orbitalami tvori 4 s vezi s kisiki, na enem od kisikov je vodik, drugi trije kisiki pa tvorijo dodatne pd-p vezi z elektroni, ki so iz 3p orbital klora prešli v 3d orbitale.

Pri H5IO6 je koordinacija 6, hibridizacija sp3d2, pri IF7 pa je koordinacija 7, hibridizacija sp3d3 – pentagonalno bipiramidalna.

Question 22

kemijske lastnosti fluora

Answer 22

Fluor je najbolj reaktiven element.
•Tvori spojine z vsemi elementi razen He, Ne, Ar.
•Z večino reagira neposredno (z vodikom pri sobni T v
temi eksplozivno.
•Nastanejo praviloma spojine z najvišjimi oksidacijskimi števili (PF5, SF6, IF7).
•Reakcije s fluorom so močno eksotermne (velika mrežna energija, močne
kovalentne vezi, velika solvatacijska entalpija produktov)
•S spojinami, ki vsebujejo vodik (H2O, H2
S, NH3…) intenzivno reagira primera:
H2S + F2 → S + 2HF
2NH3 + 3F2 → N2 + 6HF

Question 23

kemijske lastnosti klora

Answer 23

klor je manj reaktiven od fluora, pa še vedno precej (zlasti burne so reakcije z alkalijskimi kovinami).
Z vodikom reagira klor pri višji temperaturi ali na UV svetlobi (verižna reakcija –lahko poteče eksplozivno)
Cl2 → 2Cl (pod vplivom svetlobe ali toplote)
Cl + H2 → HCl + H
H + Cl2 → HCl + Cl.
Reakcjio zavirata elementarna procesa:
H + H → H2
in Cl + Cl → Cl2
, ki pa sta manj pogosta.

Značilne so reakcije klora s spojinami, ki vsebujejo vodik:
H2S + Cl2 → 2HCl + S
CH4+ Cl2 → HCl + CH3Cl
C2H2+ Cl2 → 2C + 2HCl.

Question 24

kemijske lastnosti broma in joda

Answer 24

Brom in jod reagirata podobno kot klor vendar počasneje in pri višjih temperaturah
(reakcijo z vodikom je na primer treba katalizirati).

sta težja in zato manj reaktivna

Question 25

strupenost halogenov

Answer 25

Zaradi svoje reaktivnosti in oksidativnosti so halogeni strupeni!
•Fluor in klor povzročata poškodbe sluznic (dihala) - klor je bil prvi bojni strup, ki so ga uporabili v vojni.

• Brom povzroča nevarne razjede (opekline) na koži.
• Jod je manj strupen (10% raztopino joda v etanolu so uporabljali celo za razkužilo).

Question 26

fiziološki pomen halogenov

Answer 26

NaCl v krvi, HCl v želodcu (0,1 M), jod je pomemben za funkcijo ščitnice, fluor za trdnost
sklenine in njeno odpornost na kisline (fluoroapatit, če fluora ni, nastane hidroksiapatit)

Question 27

reakcija klora in flora z H2

Answer 27

H2+ F2 → 2HF eksplozivna pri sobni temperaturi in v temi

H2+ Cl2 → 2HCl eksplozivna pri višji temperaturi ali z UV sv.

Question 28

reakciji broma in joda z H2

Answer 28

H2+ Br2 → 2HBr katalizator aktivno oglje

H2+ I2 → 2HI katalizator disperzna platina

Question 29

Pridobivanje vodikovih halogenidov

Answer 29

F2 pridobivano iz HF
dobimo ga iz fluoridov z močnimi kislinami:
CaF2+ H2SO4 → CaSO4+ 2HF
2Ca5F(PO4)3+ 7H2SO4→ 3Ca(H2PO4)2 +7CaSO4 + 2HF.

Pridobivanje HX (razen HF) je možno z direktno sintezo.
To je glavni način industrijskega pridobivanja HCl plina. (v prebitku mora biti
vodik)
Večino HCl raztopijo v vodi pod tlakom (nastane 36 % klorovodikova kislina,
ki je ena osnovnih tehnoloških kemikalij).

Vodikovega bromida in jodida ne proizvajajo v industrijskem merilu, ker sta
neobstojna (slabi izkoristki, potem še razpad).
V laboratoriju ju je možno pridobiti tudi z direktno sintezo.

Question 30

še eno možno pridobivanje HCl iz NaCl s H2SO4

Answer 30

NaCl + H2SO4 → NaHSO4+ HCl (20ºC)
NaCl + NaHSO4 → Na2SO4+ HCl (800ºC) (boljši izkoristek, večja poraba energije)

Prva stopnja je primerna tudi za laboratorij. (Saidlova aparatura)

Question 31

Oksidacija bromida

Answer 31

NaBr + H2SO4 → HBr + NaHSO4
2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 +2H2O !!!!
Lahko uporabimo kislino, ki ni oksidant (H3PO4), vendar je potrebna višja T, pri kateri pa sta HBr in HI nestabilna.

Question 32

Oksidacija jodida

Answer 32

NaI + H2SO4 → HI + NaHSO4
8HI + H2SO4 → 4I2 + H2S + 4H2O !!!
Lahko uporabimo kislino, ki ni oksidant (H3PO4), vendar je potrebna višja T, pri kateri pa sta HBr in HI nestabilna.

Question 33

reakcije molekularnih halogenidov z vodo

Answer 33

BX3 + 3H2O → 3HX + B(OH)3

PX3 + 3H2O → 3HX + H3PO3
(hidroliza PBr3)

SiX4+ 4H2O → 4HX + Si(OH)4

2P + 3X2 + 6H2O → 6HX + 2H3PO3
redukcije elementov

I2 + N2H4 → HI + N2

Question 34

fizikalne lastnosti HF

Answer 34

HF ima anomalno visoko tališče in vrelišče, med drugim zaradi vodikovih vezi
HF močno polarno topilo, z vodo se meša v vseh razmerjih

Topnost ostalih vodikovih halogenidov v vodi je dobra (pri 0oC in 101,3 kPa 507 l HCl / l H2O (45.4 %
raztopina), HBr malo več (612) in HI malo manj (425

Question 35

Kemijske lastnosti vodikovih halogenidov

Answer 35

Termična stabilnost je največja pri HF (tudi pri 1000ºC) še ne razpade), najmanjša pri HI (že
pri 300ºC skoraj 20% disociiranega, razpada že pod vplivom svetlobe).

Vodne raztopine HX(aq) so močne kisline (razen HF

Question 36

HF reagira s steklom

Answer 36

(SiO2) zaradi česar pri delu z njim ne moremo uporabljati steklenih aparatur:
SiO2+ 4HF → SiF4+ 2H2O
Uporabljamo lahko teflonske (politetrafluoroetilenske

Question 37

reakcije HF

Answer 37

Brezvoden HF je polarno topilo

avtoprotoliza
HF + HF → H2F+ + F- K = 10-10
primerjava z vodo
H2O + H2O → H3O+ + OH- Kw = 10-14

fluoridni ioni se solvatizirajo podobno kot oksonijevi ioni
F- + HF → HF2- + HF → H2F3-
H3O+ + H2O → H5O2+ + H2O → H7O3+……

HNO3je v brezvodnem HF baza:
HNO3 + HF → H2NO3+ + F-

BF3 je kislina ker veže F- ione (Lewisova kislina)
BF3 + 2HF → H2F+ + BF4

Question 38

kaj tvorijo HX z vodo in kateri

Answer 38

HCl, HBr in HI tvorijo z vodo azeotropne zmesi

Question 39

kaj so halogenidi in kaj ionski halogenidi

Answer 39

HALOGENIDI
•To so spojine, kjer je oksidacijsko stanje halogenov -1.
•Poleg vodika tvori s halogeni take spojine še cela vrsta elementov.
•Halogenide delimo na ionske in molekulske.

Ionski halogenidi so formalno soli halogenovodikovih kislin. To so predvsem halogenidi alkalijskih in zemljoalkalijskih kovin (razen Be, ki tvori precej
kovalentne halogenide), pri bolj elektronegativnih elementih pa narašča delež kovalentne vezi

Question 40

primeri haogenidov in topnost

Answer 40

Al, Ga, In, Tl, Sn, Pb - precejšen delež kovalentne vezi
• večji naboj ima kation, večji je kovalentni značaj ionske vezi
• PbCl2 ionska spojina
• PbCl4 ionska spojina s kovalentnim značajem

ostali slabo topni halogenidi:
Cl-, Br-, I- s kationi Cu+, Ag+, Tl+, Hg22+,Pb2+

Question 41

primeri in topnost ionskih halogenidov

Answer 41

Ionski halogenidi - vpliv anionov na značaj vezi
AlF3 ionska vez
AlCl3 plastovita struktura; kovalentni značaj vezi (pri sobni T)
AlBr3 in AlI3 tvorita dimere pri sobni temperaturi
Topnost “ionskih” halogenidov
slabo topni fluoridi: CaF2, SrF2, BaF2

Question 42

značilnosti molekulskih halogenidov

Answer 42

Molekulski halogenidi nastanejo z elektronegativnimi elementi ali kovinami z visokimi
oksidacijskimi števili. Značilna zanje je hidroliza (reakcija z vodo, nastanek oksokislin in
vodikovih halogenidov):
BCl3+ 3H2O → H3BO3+ 3HCl
PCl3+ 3H2O → H3PO3+ 3HCl
SiCl4+ 4H2O → H4SiO4+ 4HCl

Question 43

OF2 lastnosti, pridobivanje, reakcije

Answer 43

OF2 dobimo z uvajanjem fluora v raztopino NaOH
Lastnosti
strupen brezbarven plin
termično obstojen do 250oC
močan oksidant in fluorirno sredstvo
reakcije s P ali S:
nastanejo zmesi spojin: PF5 in POF3, SF4 in SO2
ima podobno strukturo kot voda
kot 101,5

Question 44

O2F2 nastanek, lastnosti

Answer 44

O2F2
Nastane v električnem polju pri zelo nizkem tlaku pri T-tekočega dušika(-196oC) iz zmesi F2 in O2
pri teh pogojih trdna rumena snov
pri sobni temperaturi hitro razpade, je močen oksidant
po strukturi je podoben H2O2

Question 45

Cl2O-lastnosti, reakcije

Answer 45

Cl2O - klor pozitivnejši del molekule

nastane pri reakciji suhega klora in HgO
2Cl2 + 2HgO → Cl2O + HgO×HgCl2

rdečerjav plin eksplozivno razpade že pri 100oC
v zmesi z S in P in organskimi spojinami je eksploziven kot 110,8o

v vodi se topi in delno z vodo reagira;
z ionskimi hidroksidi poteče reakcija kvantitativno
Cl2O + H2O → 2HClO
Cl2O + 2OH- → 2ClO- + H2O

Question 46

ClO2- lastnosti, nastanek, reakcije, uporaba

Answer 46

ClO2
Termično neobstojen plin, lahko eksplozivno razpade.
Nastane pri (večstopenjski) disproporcionaciji klorove kisline
2KClO3 + H2SO4 → 2HClO3 + K2SO4
2HClO3 → HClO2 + HClO4
HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O

3HClO3 → 2ClO2 + HClO4 + H2O (sumarno)

Pridobimo ga tudi z oksidacijo oksalne kisline s kloratom
2KClO3 + H2C2O4 + H2SO4 → 2ClO2 + 2CO2 + K2SO4 + 2H2O

Reagira z vodo (disproporcionacija): 2 ClO2+ H2O →HClO2 + HClO3

Uporablja se kot oksidant v preparativni kemiji in industriji, za dezinfekcijo
vode…

Question 47

sinteza oksospojin halogenov

Answer 47

Za sintezo oksospojin uporabljamo reakcije disproporcionacije.
Začnemo z disproporcionacijo klora v vodni raztopini:
Cl2(aq) + H2O → HCl + HClO K1=4.2•10-4

V ravnotežju je zelo malo produktov (v nasičeniraztopinipri25oC 0,06 mol/L HClO), zato reakcijo potisnemo v zaželeno smer z odvajanjem produktov:
2Cl2(aq) + H2O + 2HgO → HgO • HgCl2+ 2HClO
(dobimo hipoklorasto (klorovo(I)) kislino) ali
Cl2(aq) + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O K2=7.5•1015
(dobimo natrijev hipolorit (klorat(I))).

Hipoklorit disproporcionira naprej:
3NaClO → 2NaCl + NaClO3
K3=1•1027
Ta termodinamsko ugodna reakcija teče zelo počasi,

pri sobni temperaturi nastane hipoklorit, nad 75ºC pa klorat (klorat(V)).
3Cl2(aq) + 6NaOH → 5NaCl + NaClO3 + 3H2O
Pri še višjih temperaturah (nad 400 oC) nastaja perklorat
4NaClO3 → NaCl + 3NaClO4 K=1•1029
Ki pa nad 450 oC razpada na NaCl in kisik.

Question 48

bolj uporabljane oksokisline in soli

Answer 48

HClO je najmanj obstojna klorova oksokislina in najmočnejši oksidant med njimi.
•Največ se uporablja njena natrijeva sol NaClO (natrijev klorat (I))
•Oksidant v kemiji in gospodinjstvu - belilo in razkužilo
•Varikina je produkt uvajanja klora v raztopino NaOH:
Cl2+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O.
V uporabi je tudi kalcijeva sol “klorovo apno”.
Cl2+ Ca(OH)2 → CaCl(ClO) + H2O

HClO3
je razmeroma močna kislina, obstojna v vodi (do 30%), je šibkejši oksidant od klorove(I)
kisline.
•V uporabi so v glavnem njene soli
•S segrevanjem KClO3 lahko pridobimo kisik,
•v zmeseh z reducenti - fosfor, žveplo, organske snovi… so klorati(V) eksplozivni! – pirotehnične zmesi,
•KClO3 je tudi sestavina vžigalic…

HClO4
je najmočnejša kislina sploh.
Razredčena je obstojna in nima oksidativnih lastnosti, koncentrirana je oksidant (šibkejši od klorove(V) kisline).

Question 49

Medhalogenske spojine lastnosti

Answer 49

Medhalogenske spojine
Molekulske lahko dobimo z direktno sintezo

Ali pa z različnimi drugimi reakcijami – primera: na ppt
So močni oksidanti in zelo reaktivne spojine, primerne za sintezo različnih halogenidov, pri tem se
pogosto sprostita kisik in/ali halogen

Question 50

kaj se zgodi pri reakcijah različnih medhalogenskih molekulskih spojin

Answer 50

Pri reakcijah medhalogenskih molekulskih spojin z različnimi kovinskimi halogenidi, lahko _______
Medhalogenske ionske spojine. Nekaj primerov

Question 51

V preteklosti je bil v uporabi Deaconov postopek - katalitska oksidacija plina HCl s kisikom:

Answer 51

4HCl + O2 → 2Cl2+ 2H2O,

katalizator je CuCl2, temperatura 430ºC.

Question 52

Značilne so reakcije klora s spojinami, ki vsebujejo vodik:

Answer 52

H2S + Cl2 → 2HCl + S
CH4+ Cl2 → HCl + CH3Cl
C2H2+ Cl2 → 2C + 2HCl.

Question 53

F2 pridobivano iz HF

dobimo ga iz fluoridov z močnimi kislinami:

Answer 53

CaF2+ H2SO4 → CaSO4+ 2HF

2Ca5F(PO4)3+ 7H2SO4→ 3Ca(H2PO4)2 +7CaSO4 + 2HF.

Question 54

reakcija kloroforma z vodo

Answer 54

CH3Cl + H20-> CH3OH+HCl

Question 55

reakcije molekulskih halogenidov z vodo

Answer 55

BCl3+ 3H2O → H3BO3+ 3HCl
PCl3+ 3H2O → H3PO3+ 3HCl
SiCl4+ 4H2O → H4SiO4+ 4HCl

Question 56

nastanek Cl2O

Answer 56

nastane pri reakciji suhega klora in HgO

2Cl2 + 2HgO → Cl2O + HgO×HgCl2

Question 57

Cl2O se v vodi topi in delno z vodo reagira

Answer 57

;
z ionskimi hidroksidi poteče reakcija kvantitativno
Cl2O + H2O → 2HClO
Cl2O + 2OH- → 2ClO- + H2O

Question 58

nastanek ClO2

Answer 58

Nastane pri (večstopenjski) disproporcionaciji klorove kisline
2KClO3 + H2SO4 → 2HClO3 + K2SO4
2HClO3 → HClO2 + HClO4
HClO3 + HClO2 → 2ClO2 + H2O

3HClO3 → 2ClO2 + HClO4 + H2O (sumarno)

Question 59

Pridobivanje ClO2 z oksidacijo oksalne kisline s kloratom

Answer 59

2KClO3 + H2C2O4 + H2SO4 → 2ClO2 + 2CO2 + K2SO4 + 2H2O

Question 60

reakcija ClO2 z vodo

Answer 60

Reagira z vodo (disproporcionacija): 2 ClO2+ H2O →HClO2 + HClO3

Question 61

varikina je produkt uvajanja klora v raztopino NaOH

Answer 61

Cl2+ 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O.

Question 62

V uporabi je tudi kalcijeva sol “klorovo apno”

reakcija

Answer 62

.

Cl2+ Ca(OH)2 → CaCl(ClO) + H2O