halogeni

Question 1

halogeni
značilnosti
oksidacijska

Answer 1

-močno elektronegativni elementi in močni oksidanti (elementarni halogeni!!!)
-velike ionizacijske energije
- F najbolj el. negativen in najmočnejši oksidant tudi zelo reaktiven

-F oksidacijski št. 1 in 0
ostali -1,0,1,3,5,7 (izjeme, klor ClO2 tudi 4)

-elementi 2. periode različni: ne morejo uporabiti d orbital za tvorbo vezi

halogeni so zaradi svoje reaktivnosti strupeni
(fluor bojni strup, brom razjede na koži, jod 10% razkužilo)

Question 2

zakaj je fluor zelo reaktiven?

Answer 2

šibka vez F-F zaradi odboja neveznih el. parov
nima energijsko dosegljivih d orbital (e- se ne morejo nikamor umakniti)

Question 3

viri halogenov

Answer 3

halogeni so “tvorci soli”

glavni vir Cl, Br, I je morska voda
pomembni tudi minerali v soliščih
fluor izjema: glavni vir so minerali

Question 4

fluor
pridobivanje v industriji in v laboratoriju

Answer 4

fluora ni mogoče dobiti z kemijsko reakcijo (ker je v naravi prisoten le v obliki fluoridov, ni oksidanta, ki bi lahko pretvoril fluorid v fluor, kerj je fluor najmočnejši oksidant)

pridobivanje na elektrokemijski način

-v industriji: elektroliza suhega in čistega HF
(HF dobijo: fluoridi + močna kislina)
prevodnost povečajo z dodatkom KF
reaktivnost F2, eksplozivne reakcije z nečistočami in vodikom
2F2 + 2H2O → 4HF + O2

-v laboratoriju: iz jeklenk
pridobivanje z elektrolizo prenevarno

Question 5

klor
pridobivanje v industriji

Answer 5

klor
-v industriji
elektroliza nasičene raztopine NaCl (dobimo Cl2 in H2)
2Cl- + 2e- → Cl2 (oksidacija na jekleni ali Hg anodi)

v preteklosti Deaconov postopek: katalitska oksidacija plina HCl s kisikom
4HCl + O2 → 2Cl2 + 2H2O ; katalizator CuCl2, visoka temp.

danes modifikacija tega postopka: katalizator talina KCl in FeCl3; povečan izkoristek z čistim O2 namesto zraka

Question 6

klor
pridobivanje v laboratoriju

Answer 6

-v laboratoriju
oksidacija HCl s kalijevim permanganatom ali kalcijevim kloratom(I) kloridom

2KMnO4 + 16HCl → 5Cl2 + 2KCl + 2MnCl2 + 8H2O
CaCl(ClO) + 2 HCl → Cl2 + CaCl2 + H2O

Question 7

brom
pridobivanje v industriji

Answer 7

-v industriji
kloriranje preostalih lužin pri pridobivanju soli iz morske vode
2Br- + Cl2 → 2Cl- + Br2

Question 8

brom
pridobivanje v laboratoriju

Answer 8

-v laboratoriju
oksidacija bromidov z MnO2 v kislim
2Br- + MnO2 + 4H+ → Mn*2+ + Br2 + 2H2O

Question 9

jod
pridobivanje v industriji

Answer 9

-v industriji
kloriranje pepela morskih alg (reakcija podobna kot pri bromu)
ali redukcija lautarita (mineral kalcijev jodat) z SO2
Ca(IO3)2 + 5SO2 + 4H2O → I2 + CaSO4 + 4H2SO4

Question 10

jod pridobivanje v laboratoriju

Answer 10

v laboratoriju (podobno kot brom)
2I- + MnO2 + 4H+ → Mn*2 + +I2 + 2H2O

Question 11

fizikalne lastnosti halogenov (barva)

Answer 11

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

Question 12

topnost halogenov

Answer 12

Cl2, Br2 in I2 topijo v vodi, z njo delno reagirajo (disproporcionacija)
Cl2 + H2O → HCl + HClO (zelo v levo)

I2 dobro topi v razt. I- ionov
I2 + I- → I3-
iz raztopin kristalizirajo polijodidni ioni z večjim številom I atomov
I5-, I7-, I8-…
e- pošlje v višje orbitale in tako dobi vezavno mesto

halogeni se topijo v nepolarnih organskih topilih
v polarnih organskih topilih nastanejo kompleksi s prenosom naboja
nastane šibka vez med molekulami X2 in neveznim el parom O ali N

značilno modro obarvanje škroba z jodovico

Question 13

halogeni tvorba vezi

Answer 13

1) sprejem elektrona
nastanek halogenidnih ionov X-
pogost tip vezi, z najbolj el.pozitivnimi elementi

2) oddaja elektrona
zelo redko, znano le v ekstremnih razmerah pri jodu (v 100% H2SO4, I+)

3) tvorba ene kovalentne vezi
pogosto, ker imajo en samski elektron

4) tvorba več kot ene kovalentne vezi
pogostp
pri fluoru največ dve (nima dosegljivoh d orbital), mostovni ligand

Question 14

d orbitale za več vezi

Answer 14

halogeni razen fluora
npr. HClO4 sp3 hibridiziran
Cl svoje 3 pare razparil (iz p orbital poslal v d) in dobil 7 samskih e- : 7 vezi
4 sigma in
3 pi vezi (nastanejo z d orbitalami)

Question 15

fluor kemijske lastnosti
reakciji s spojinami ki vsebujeta vodik (H2S in NH3)

Answer 15

FLUOR
najbolj reaktiven element
tvori spojine z skoraj vsemimi elementi /razen He, Ne, Ar)
nastanejo spojine z najvišjimi oksidacijskimi števili
močno eksotermne reakcije
intenzivno reagira s spojinami, ki vsebujejo vodik (F s polasti vodika, če ga je dovolj reagira še z drugim elementom)
H2S + F2 → S + 2HF
2NH3 + 3F2 → N2 + 6HF

Question 16

klor kemijske lastnosti
reakcije z vodikom

Answer 16

KLOR
precej reaktiven (manj od fluora), burne reakcije z alkalijskimi kovinami

z vodikom reagira pri višji temp. ali na UV svetlobi (verižna reakcija, lahko poteče eksplozivno)
Cl2 → 2Cl (pod vplivom svetlobe ali toplote)
Cl + H2 → HCl + H
H + Cl2 → HCl + Cl
reakcijo zavirata elementarna procesa: (sta manj pogosta)
H + H → H2
Cl + Cl → Cl2

Question 17

reakcije klora z spojinami ki vsebujejo vodik
H2S
CH4
C2H2

Answer 17

reakcije klora s spojinami, ki vsebujejo vodik → nastane HCl
H2S + Cl2 → 2HCl + S
CH4 + Cl2 → HCl + CH3Cl
C2H2 + Cl2 → 2HCl + 2C

Question 18

brom in jod kemijske lastnosti

Answer 18

brom in jod reagirata podobno kot klor
vendar počasneje in pri višjih temperaturah
(reakcijo z vodikom je potrebno katalizirati)

Question 19

vodikovi halogenidi
(spojine halogenov z vodikom)

nastanek HF, HCl (2x), HBr in HI

Answer 19

HF (močno eksotermno)
HCl (dovolj obstojen)
HBr (spontan razpad na elemente)
HI (spontan razpad na elemente)

H2 + F2 → 2HF (eksplozivna pri sobni temp in v temi), navadno ravno obratno, z elektrolizo iz HF pridobivajo F2
H2 + Cl2 → 2HCl (eksplozivna pri višji temp. ali z UV svetlobo)

verižna reakcija:
Cl2 → 2Cl (pod vplivom svetlobe ali toplote)
Cl + H2 → HCl + H
H + Cl2 → HCl + Cl
reakcijo zavirata elementarna procesa: (sta manj pogosta)
H + H → H2
Cl + Cl → Cl2

H2 + Br2 → 2HBr (katalizator aktivno oglje)
H2 + I2 → 2HI (katalizator disperzna platina)
pri nizki temp., če je višja takoj razpade na elementa

Question 20

fizikalne lastnosti vodikovih halogenidov

Answer 20

pomembna vodikova vez pri HF (višja tališča, vrelišča)
pri HCl na meji ali je ali ni

HF vrelišče 19,5 C, močno polarno topilo (z vodo se meša v vseh razmerjih)

Question 21

pridobivanje vodikovih halogenidov

Answer 21

posebnost pri HF: NE pridobivajo ga iz F2, ker je pot ravno obratna (F2 pridobivajo iz HF)
pridobivanje iz FLUORIDOV z MOČNIMI KISLINAMI
CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF
Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 → Ca(H2PO4)2 (umetno gnojilo superfosfat) + CaSO4 + HF
sol + močna kislina : iz soli z močno kislino dobimo ven šibkejšo

pridobivanje ostalih HX z direktno sintezo
HBr in HI ne proizvajajo ker sta neobstojna
pridobivanje tudi iz soli (izpodrivanje šibkejše kisline z močnejšo)

Question 22

pridobivanje HCl iz NaCl

Answer 22

izpodrivanje šibkejše kisline z močnejšo
sol + močna kislina

NaCl + H2SO4 → NaHSO4 + HCl (20C)
NaCl + NaHSO4 → Na2SO4 + HCl (800C) boljši izkoristek

prva stopnja primerna tudi za v laboratorij

Question 23

pridobivanje HBr in HI iz soli

Answer 23

NaBr + H2SO4 → HBr + NaHSO4
2HBr + H2SO4 → Br2 + SO2 + 2H2O !!!!!oksidacija bromida
(problem kislina, ki je oksidant; pri kloridu tudi kloridni ion močan oksidant zato do tega ne pride)

NaI + H2SO4 → HI + NaHSO4
8HI + H2SO4 → 4I2 + H2S + 4H2O !!!!!!oksidacija jodida
jodid zelo močan reducent

lahko uporabimi kislino ki ni oksidant (H3PO4), vendar potrebna višja temp., kjer sta HBr in HI nestabilna !!

Question 24

reakcije molekularnih halogenidov z vodo
BX3
PX3
SiX4

Answer 24

nekovinski halogenidi + voda → kislina + vodikov halogenid
BX3 + H2O → HX + B(OH)3
PX3 + H2O → HX + H3PO3
SiX4 + H2O → HX + Si(OH)4

Question 25

halogeni redukcije elementov
P in N2H

Answer 25

halogeni + močan reducent → vodikov halogenid + nek stabilen produkt

P + X2 + H2O → HX + H3PO3
I2 + N2H4 → HI + N2

Question 26

kemijske lastnosti vodikovih halogenidov
termična stabilnost
vodne raztopine

Answer 26

termična stabilnost največja pri HF (1000C), najmanjša pri HI

vodne raztopine HX s močne kisline (razen HF!! močnejša vez, manjša solvatacija)

HF(aq) + H2O → H3O+ + F-
F- + HF → HF2*- (stabilizacija nedisociiranega HF)

Question 27

reakcija HF s steklom

Answer 27

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

uporabno za jedkanje stekla
pri delu uporabljamo teflonske aparature

Question 28

HF
avtoprotoliza
solvatacija fluoridnih ionov
HNO3 v HF
BF3 v HF

Answer 28

avtoprotoliza:
HF + HF → H2F+ + F-

solvatacija fluoridnih ionov
F- + HF → HF- + HF → H2F3*-

HNO3 je v brezvodnem HF baza
HNO3 + HF → H2NO2+ + F-

BF3 je kislina ker veže F- ione
BF3 + 2HF → H2F+ + BF4*-

Question 29

HCl, HBr, HI

Answer 29

HCl, HBr, HI tvorijo z vodo azeotropne zmesi
pojav azeotropne zmesi z max vreliščem

Question 30

kaj so halogenidi
delitev

Answer 30

halogenidi = spojine, oksidacijsko stanje halogenov -1
halogenide delimo na IONSKE in MOLEKULSKE

-ionski halogenidi
spojine z kovinami
so soli halogenovodikovih kislin
so halogenidi alkalijskih in zemljoalkalijskih kovin (razen Be)
pri boj el. neg. elementih narašča delež kovalentne vezi

-molekulski halogenidi
z nekovinami
vodikovi halogenidi reagirajo kot kisline

Al, Ga, In, Ti, Sn, Pb: precejšen delež kovalentne vezi
večji naboj kot ima kation, večji je kovalentni značaj ionske vezi
PbCl2 ionska spojina
PbCl4 ionska spojina z kovalentnim značajem

Question 31

ionski halogenidi (z Al)
vpliv anionov na značaj vezi

topnost

Answer 31

AlF3 ionska vez
AlCl 3 plastovita struktura , kovalentni značaj
AlBr3 in AlI3 tvorita dimeri pri sobni temp.
-ionski značaj odvisen od razlike v elektronegativnosti (pri F dovolj velika, da je ionski značaj)

slabo topni fluoridi: CaF2, SrF2, BaF2
Cl-, Br-, I- s kationi Cu+, Ag+, Ti+, Hg2+, Pb2+

Question 32

molekulski halogenidi
kako nastanejo
reakcija z vodo (hidroliza)
BCl3
PCl3
SiCl4

Answer 32

molekulski halogenidi
nastanejo z elektronegativnimi elementi ali kovinami z visokimi oksidacijskimi št.

hidroliza → oksokislina + vodikov halogenid
BCl3 + 3H2O → H3BO3 + 3HCl
PCl3 + 3H2O → H3PO3 + 3HCl
SiCl4 + 4H2O → H4SiO4 + 4HCl

halogen se najrajše zamenja: plinasti vodikovi halogenidi izhajajo iz ravnotežja

Question 33

naštej spojine halogenov s kisikom- oksidi

Answer 33

OF2, O2F2

Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7

Br2O, BrO3, BrO2

I2O5, I4O9, I2O7

Question 34

OF2
pridobivanje
lastnosti
reakcije s P ali S
struktura

Answer 34

OF2
pridobivanje: uvajanje F2 v razt. NaOH
lastnosti: strupen brezbarven plin, močan oksidant (tako O kot F želita elektrone)

reakcije s P ali S:
nastanejo zmesi spojin PF5 in POF3/ SF4 in SO2

podobna struktura kot voda

Question 35

O2F2
nastanek
lastnosti
struktura

Answer 35

nastane v el. polju pri zelo nizkem tlaku in temp. iz zmesi F2 in O2
pri nizkih temp. trdna rumena snov
pri sobnih temp. hitro razpade, je močan oksidant
po strukturi podoben H2O2

Question 36

Cl2O
nastanek
lastnosti

reakcija z vodo
reakcija z ionskim hidroksidom

Answer 36

nastanek: suhi klor + HgO
2Cl2 + 2HgO → Cl2O + HgOx HgCl2

klor pozitivnejši del molekule
rdečerjav plin, eksplozivno razpade pri 100C
v zmesi z S in P ter organskimi spojinami je eksploziven
v vodi se topi in delno z vodo reagira

nekovinski oksid + voda → kislina
Cl2O + H2O → 2HClO klorava (I) kislina

Cl2O + 2OH- → 2ClO- + H2O

Question 37

ClO2
lastnosti
dva nastanka (večstopenjski)
reakcija z vodo

Answer 37

ClO2
neobstojen plin, eksplozivno razpade
močan oksidant (dezinfekcija vode)

nastanek
-disproporcionacija klorove kisline
2KClO3 + H2SO4 → 2HClO3 + K2SO4
2HClO3 → HClO2 + HClO4 (disproporcionacija)
HClO3 + HClO2 → 2**ClO2 **+ H2O (koproporcionacija)

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

-oksidacija oksalne kisline s kloratom
2KClO3 + H2C2O4 + H2SO4 → 2ClO2 + 2CO2 + K2SO4 + 2H2O

reakcija z vodo:
2 ClO2 + H2O → HClO2 + HClO3

Question 38

naštej oksokisline halogenov in njihove soli

Answer 38

fluor:
HOF hipofluorasta k. / hipofluorit (eksotična, neobstojna)

klor:
HClO hipoklorasta k. / hipoklorit
HClO2 klorasta k. / klorit
HClO3 klorova k. / klorat
HClO4 perklorova k. / perklorat (najmočnejša kislina)

brom:
HBrO hipobromasta k. / hipobromit
/
HBrO3 bromova k. / bromat
HBrO4 perbromova k. / perbromat

jod:
HIO hipojodasta k. / hipojodit
/
HIO3 jodova k. / jodat
HIO4 perjodova k. / perjodat
H5IO6 otroperjodova k. / ortoperjodat

kisline z nižjim oksidacijskim: večje oksidacijske lastnosti
kisline z višjim oksidacijskim: večja stabilnost/ jakost (kako močno disociira)

Question 39

sinteza oksokislin (primer z klorom)

Answer 39

za sintezo oksospojin- reakcije disproporcionacije

Cl2 + H2O → HCl + HClO (močno v levo)
v želeno smer potisnemo z odvajanjem produktov

hipoklorasta (klorova(I))
2Cl2 + H2O + 2HgO → HgOxHgCl2 + 2HClO
podobno kot prej vendar zdaj tudi voda
HgO poskrbi za vezavo HgCl2 (stabilizira)
ali
natrijev hipoklorit (klorat(I)) sobna temp!!!!!
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O
lahko tudi BaOH nad žveplovo k.

hipoklorit disproporcionira naprej
3NaClO → 2NaCl + NaClO3

nad 75C → klorat (klorat(V))
Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO3 + H2O

nad 400C → perklorat
Cl2 + NaOH → NaCl + NaClO4 + H2O
NaClO3 → NaCl + O2

Question 40

okso spojine z oksidacijskim +1
razpad HClO (pri koncentriranju, na svetlobi)
razpad natrijevega hipoklorita
nastanek klorovega apna

Answer 40

HClO, HBrO, HIO

HClO obstojna samo v razt. do 25% pri nadaljnem koncentriranju razpada:
HClO → Cl2O + H2O
na svetlobi razpada:
HClO → HCl + O2

hipokloriti so močni oksidanti
NaClO → NaCl + O2

klorovo apno: Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl(ClO) + H2O

Question 41

okso spojine z oksidacijskim +3
nastanek kloritov
nastanek kloraste kisline

Answer 41

HClO2
nastanek kloritov:
2ClO2 + 2NaOH + H2O2 → 2NaClO2 + O2 + H2O
H2O2 je reducent!!

nastanek kloraste kisline:
Ba(ClO2)2 + H2SO4 → 2HClO2 + BaSO4

Ag in Pb(ClO2)2 razpadeta eksplozivno

Question 42

oksospojine z oksidacijskim +5
sinteza klorove kisline
sinteza jodove kisline

nastanek kloratov

Answer 42

HClO3
HBrO3 manj obstojen, močnejši oksidant kot klorova
HIO3 najbolj obstojen, znana v čistem stanju (brezbarvni kristali), pri segrevanju razpade na I2O5 in vodo

univerzalen recept: pridobivanje kislin iz soli
Ba(ClO3)2 + H2SO4 → 2HClO3 + BaSO4
jodovo lahko tudi na drug način: (izjema)
I2 + 6H2O + 5Cl2 → 2HIO3 + 10HCl

klorati: klor + razt. ionskih hidroksidov

Question 43

oksospojine z oksidacijskim +7
sinteza perklorove
sinteza in razpad ortoperjodove
perjodati
ortoperjodati

Answer 43

sinteza perklorove:
Ba(ClO4)2 + H2SO4 → 2HClO4 + BaSO4

sinteza ortoperjodove: oksidacija jodatov s hipokloriti
IO3- + ClO- → IO4- + Cl-
iz močno kisle razt. izkristalizira → H5IO6
razpad:
H5IO6 → I2O5 + O2 + 5H2O

perjodati s segrevanjem eksplozivno razpadejo
otroperjodati: 5 vrst soli

Question 44

HClO
uporaba
varikina
klorovo apno

Answer 44

varikina:
Cl2 + 2NaOH → NaCl + NaClO + H2O

klorovo apno:
Cl2 + Ca(OH)2 → CaCl(ClO) + H2O

Question 45

medhalogenske spojine
KCl + F2
I2O5 + SF4

Answer 45

molekulske: dobio z direktno sintezo

KCl + F2 → KF + ClF
I2O5 + SF4 → IF5 + SO2

medhalogenske molekulske spojine + kovinski halogenidi → medhalogenske ionske spojine
ClF3 + PtF5 → [ClF2]+ [PtF6]-