Halogeni elementi Flashcards
Koji je jedini tekući halogeni element pri sobnoj temperaturi?
Brom
Zašto klor ima veću energiju disocijacije i elektronski afinitet od fluora iako je on niže u skupini?
Zato što je fluor atom s jako velikom gustoćom naboja (negativan naboj na malenom volumenu) -> dolazi do velikog odbijanja među elektronima
Koje boje je astat?
Crne
Različite boje halogenih elemenata su posljedica čega?
Razlike u energiji HOMO i LUMO orbitala -> različita energija orbitala -> različita energija otpuštenih fotona -> različita valna duljina -> različita boja
Različite boje halogenih elemenata su posljedica čega?
Razlike u energiji HOMO i LUMO orbitala -> različita energija orbitala -> različita energija otpuštenih fotona -> različita valna duljina -> različita boja
Različite boje halogenih elemenata su posljedica čega?
Razlike u energiji HOMO i LUMO orbitala -> različita energija orbitala -> različita energija otpuštenih fotona -> različita valna duljina -> različita boja
Kako se mijenja polarizabilnost kod halogenih elemenata?
Povećava se niz skupinu -> što je veći volumen atoma, to je lakše rasporediti naboje po različitim dijelovima volumena -> veća polarizabilnost
Kako se mijenja razlika u energijama između HOMO i LUMO orbitala kod halogenida?
Razlika opada niz skupinu -> veća energija -> manja valna duljina -> boja ide od ljubičastog do crvenog
Otkud se dobiva fluor?
Iz minerala fluorita - CaF2
Elektrolizom KF u tekućem HF
2 KHF2(s) -> H2(g)+F2(g)+2 KF(s)
Navedi tri minerala koje sadrže fluor
fluorit - CaF2
fluoroapatit - 3 Ca3(PO4)2Ca(Cl,F)2
kriolit - Na3AlF6
Gdje se koristi fluor u svakodnevnom životu?
Fluorirani organski spojevi - plastične mase - Teflon
rashladni plinovi - freoni/CFC (CCl2F2) -> zabranjeni zbog uništavanja ozona
Zašto se F2 i HF ne mogu držati u staklenim spremnicima?
Jer će reagirati sa SiO2 iz stakla -> nastaje SiF4
SiO2+F2->SiF4+O2
SiO2+4HF->SiF4+2H2O
Kako se mogu odvojiti SiF4 i CF4?
CF4 neće reagirati u lužnatom i izaći će kao plin, a SiF4 će u lužnatom stvarati silikate -> ugljik nema više orbitala gdje može primati elektrone, a Si ima d-ljusku
Koja se metoda dobivanja fluora koristi danas?
Kako se dobiva klor?
Elektrolizom taline NaCl ili zasićene otopine NaCl (nezasićena otopina->voda ide u elektrolizu) -> grafitna anoda i željezna katoda
ili
MnO2(s) + 4 HCl(konc) →MnCl2(aq) + Cl2(g) + 2 H2O(l)
Gdje se koristi klor?
Organski spojevi - prekursori za plastične mase (PVC), sredstva za čišćenje i dezinfekciju, organski i anorganski spojevi za laboratorij i industriju, bojni otrov
Kako se dobiva brom iz morske vode?
2 Br–( aq )+ Cl2(aq) -> Br2 (aq)+ 2Cl–(aq)
Gdje se koristi brom?
Organobromovi spojevi -> protupožarni aparati
Brommetan -> pesticid
NaBr -> sedativ
Kako se dobiva jod?
Iz natrijevih i kalijevih soli
Iz morske travi -> orginalni način - neisplativo
Kalcijev jodat - Ca(IO3)2 -> ekstrakcija jodata iz ruda te dobivanje joda iz jodata
Kakva svojstva ima brom pri visokom tlaku?
Vodljiv je kao metal -> slično kao “metalni” vodik
Koji halogeni element najlakše postiže pozitivno oksidacijsko stanje?
Jod -> zbog nižih vrijednosti elektronegativnosti, energije ionizacije…
Gdje se koristi jod?
Dodatci prehrani (sol), boje i pigmenti, lijekovi, klasična fotografija…
Objasni komplekse prijenosa naboja
To su vrste gdje dolazi do vezanja između halogenih elemenata i lewisovih baza -npr. alkohol, piridin, benzen (donira pi e-)
Lewisove baze doniraju svoje elektrone u prazne orbitale halogenih elemenata
Npr. boja otopine joda u CCl4 (nepolarno otapalo) je ljubičasta -> očekivana boja za jod
Boja otopine joda u toluenu je crvena -> zbog nastalog kompleksa joda i toluena se mijenja apsorpcijski spektar, tj maksimum, otopine te dolazi do promjene boje
Veza između joda i piridina je dovoljno snažna da nastane [I(py)2]+[I3]- vrsta
Veza u molekuli X2 se povecava jer lew.baza donira svoje e- u praznu LUMO halogenida
Koji je raspon oksidacijskih stanja halogena?
Od -1 do +7
Kako dijelimo binarne halogenide?
Na ionske, intermedijerne i molekulske
Koji su ionski halogenidi?
halogenidi elemenata s i f bloka
Koja su svojstva ionskih halogenida?
Visoka tališta i vrelišta
Ne hidroliziraju -> neutralne vodene otopine
Stabilne su vodene otopine - ne nastaje HX(g)
Ioni koji nastaju u otopini su većinom inertni
Reaktivnost raste od klora prema jodu
To ne vrijedi kod ionske fluoride -> jer je fluor malen, velika gustoća naboja -> veći K.B nego kod drugih halogenida - kristalizira po tipu rutila umjesto NaCl kao drugi -> veća energija kristalne rešetke -> fluorid hidrolizira
Koje komplekse mogu tvoriti halogeni elementi?
Kompleksi prijenosa naboja - dominiraju halogene veze
Klatrati - dominiraju vodikove veze
Zašto LiF reagira slabo bazično?
Zbog hidrolize fluorida -> različito od drugih ionskih halogenida
Koji su intermedijerni halogenidi?
Halogenidi metala d i p bloka -> u oks. stanjima I-III
Koja su svojstva intermedijernih halogenida?
Visoka tališta i vrelišta
Dobro topljivi u vodi
Hidroliziraju
Često higroskopni -> ponekad gube HX(g) i stvaraju hidrate - M-X veza se zamijeni s M-OH2 vezom
Koji su molekulski halogenidi?
Halogenidi nemetala (p-blok) i metala d i p bloka (osim u oks. stanjima I-III)
Koja su svojstva molekulskih halogenida?
Niska tališta i vrelišta
Slabo topljivi ili netopljivi u vodi
Uglavnom hidroliziraju - nastaju kisele otopine -> ako hidroliziraju nastaje kvantitativno HX(g)
Kako se sve mogu dobiti halogenidi?
- Direktno iz elemenata
- Reakcijom s HX(g)
- Iz metalnih oksida
- Redukcijom viših halogenida
- Reakcijama izmjene
- Iz hidratiziranih halogenida
Objasni dobivanje halogenida iz metalnih oksida
Oksid + ugljik + halogenid ->dT halogenid + ugljikov monoksid
TiO2 + 2C + 2 Cl2 ->(500°C) TiCl4 + 2CO
Objasni dobivanje halogenida redukcijom viših halogenida
Trihalogenid + vodik -> dT niži halogenid + halogenvodik
2VBr3 + H2 ->(450°C) 2VBr2 + 2 HBr
Objasni dobivanje halogenida reakcijama izmjene
Klorid + fluor ->dT fluorid + klor
2FeCl3 + 3F2 ->(500°C) 2FeF3 + 3Cl2
Objasni dobivanje halogenida iz hidratiziranih halogenida
hidratizirani klorid + tionilklorid -> dT klorid + HCl + sumporov dioksid
CrCl3 x6H2O + 6SOCl2 ->dT CrCl3 + 12HCl + 6SO2
Za što se koristi tionil klorid?
Za kloriranje spojeva
Npr.
kloriranje organskih spojeva
dobivanje halogenida iz hidratiziranih halogenida kloriranjem vode u HCl
Kakav je karakter veze kod intermedijernih halogenida?
Veći udio kovalentnog karaktera -> hidroliziraju
Kako se može dobiti HCl(g) ili HF(g)?
(Alkalijski) halogenid + konc. sumporna kiselina
2NaCl + H2SO4(konc.) -> 2HCl(g) + Na2SO4 -> razlika u hlapivosti
Zašto je TiCl4 tekućina?
Zbog većeg udjela kovalentnog karaktera u vezi
Zašto dolazi do promjene boje kod molekulskih halogenida?
Zbog razlike u polarizabilnosti i energijske razlike HOMO/LUMO
Kako se mijenjaju vrelište i talište molekulskih halogenida?
Rastu od fluora prema jodidu -> zbog razlike u polarizabilnosti i elektronegativnosti
Kako može nastati HF2(-) ion?
U zasićenoj otopini HF
Kako se mogu dobiti halogenvodici?
Izravnom sintezom iz elemenata pri povišenoj temperaturi
Koji je lakši način za dobiti HBr(g)?
Reakcija crvenog fosfora, vode i broma
2 P(s)+ 6 H2O(l)+ 3 Br2(l)→6 HBr(g)+ 2 H3PO3(aq)
Koji je lakši način za dobiti HI(g)?
Reakcijom sumporovodika i elementarnog joda
H2S (g)+ I2(aq )→ 2 HI(g)+ S(s)
Kakve su vodene otopine halogenovodika?
Sve su otopine jake kiseline osim za HF
Kako i zašto ovisi jakost oksokiseline halogenovodika?
Što je veći broj kisika, to je kiselina jača -> jer slabi veza O-H
Kako se može dobiti hipoklorna kiselina (HOF)?
Reakcijom s vodom pri 20K -> inače je reakcija vode i fluora jako burna
H2O(s) + F2(g) →H-O-F(g) + HF(g) - 20K
4 H2O(l) + 3 F2(g) →H2O2(g) + O2(g) + 6 HF(aq) - sobna temperatura - egzotermno/eksplozivno
Kako se dobivaju hipohalogeniti (OX-)?
Hidrolizom halogena u hladnoj lužini
X2(g)+ 2 OH-(aq) →X-(aq) + XO-(aq) + H2O(l)
Reakcija disproporcioniranje
Kako se može dobiti klorasta kiselina (HOClO2)?
Reakcijom barijeva klorata i sumporne kiseline
Ba(ClO2)2(aq) + H2SO4(aq)→2HOClO(aq)+ BaSO4(s)
ClO2(-) je jedini stabilni halogenit -> upotreba u bijeljenju celuloze (recikliranje papira)
HOClO2 se može dobiti samo u otopini
Kako se dobivaju halogenati/halogenske kiseline (XO3(-))?
Hidrolizom halogena u vrućoj lužini
3 X2(g) + 6 OH-(aq)→XO3-(aq) + 5 X-(aq) + 3 H2O(l)
Kakva je stabilnost halogenata? (XO3(-))
Termodinamički nestabilni - polaganim zagrijavanjem se raspadaju
4 ClO3(-)(aq) →3 ClO4(-)(aq) + Cl-(aq)
Koja su dve halogenska kiselina stabilna u krutom stanju?
HIO3 - jodna kiselina -> stabilna zbog vodikovih veza u kristalnoj strukturi
HClO3 - klorna kiselina
Kako se dobivaju perhalogenati (XO4(-))?
(Elektrolitskom) oksidacijom halogenata - svi osim perbromata
Kako se dobiva perbromat BrO4(-)?
Reakcijom bromata s fluorom u lužnatoj otopini
BrO3(-)(aq) + F2(g) + 2 OH-(aq) →BrO4(-)(aq) + 2 F-(aq) + H2O(l)
Kakva su redoks svojstva perhalogenata?
Svi su nereaktivni - slabi oksidansi osim perjodata
Kakva je topljivost soli s perhalogenatima?
Soli su topljive ako su prisutni manji kationi, a slabije topljive ako su prisutni veći kationi
U koja dva oblika je prisutan perjodatni anion?
Metaperjodat - IO4(-)
Ortoperjodat - IO6(5-)
Postoje i soli i kiseline oba oblika
H4IO6−(aq) ⇄IO4−(aq) + 2 H2O(l)
Što bi bilo zajedničko molekulama PCl5, SF6, ClF3, a bitno ih razlikuje od molekule B2H6 ili kationa H3+?
PCl5, SF6 i ClF3 su hipervalentne molekule, a B2H6 i H3(+) su elektrondeficijentne molekule
Koji od spojeva halogenih elemenata i kisika su oksidi, a koji su halogenidi?
Spojevi kisika i fluora su halogenidi, a ostali spojevi su oksidi -> jedino je fluor elektronegativniji od kisika pa jedino on ima negativni naboj tj prisutan je fluorid
Kako se može dobiti OF2 (g)?
Uvođenjem fluora u lužnatu vodenu otopinu
2 F2(g) +2 OH-(aq) →OF2(g) + 2 F-(aq) + H2O(l)
Odmah se raspada u dodiru s vodom
OF2(g) + H2O(l) →O2(g) + 2 HF(l)
Izrazito je otrovan
Kako se dobiva dikisikov difluorid O2F2?
Direktnom sintezom iz elemenata uz zračenje
F2(l) + O2(l) → O2F2(s)
Zašto je O2F2 poseban?
To je najjači fluorirajući reagens - čak više od ClF3
Može fluorirati čak i plutonij
Pu(s) + 3 O2F2(s)→ PuF6(g) + 3 O2(g)
Raspada se već na -100°C
Koja je razlika između Cl2O6 u tekućem i plinovitom stanju?
Cl2O6 je u plinovitom stanju baš diklorov heksaoksid, a u tekućem stanju je crven i zapravo kombinacija [ClO2]+ i [ClO4]-
[ClO2]+[ClO4]−(l) + H2O(l) →HOClO2(aq) + HOClO3(aq)
U vodenoj otopini daje klornu i perklornu kiselinu
Po čemu je specifičan Cl2O7?
Smatra se anhidridom perklorne kiseline
Cl2O7(l)+ H2O(l)→2 HOClO3(aq)
Cl2O7 se može dobiti dehidratacijom perklorne kis. pri -10°C
Cl2O7 je inače uljasta eksplozivna tekućina
Kako se može dobiti i za što se koristi I2O5?
2 HOIO2(aq) →I2O5(s) + H2O(l) -> anhidrid jodne kis.
Za detekciju ugljikovog monoksida
I2O5(s) + 5 CO(g) →I2(s) + 5 CO2(g)
Kako se I2O5 može dobiti osim dehidratacijom jodne kiseline?
Raspadom I2O4 ili I4O9 -> nestabilni spojevi
5 I2O4(s) →4 I2O5(s) + I2 (s)
4 I4O9(s) →6 I2O5(s) + 2 I2 (s)+ 3 O2(g)
Što su interhalogeni spojevi?
Spojevi između halogenih elemenata
Omjeri mogu biti od 1:1 do 1:7 (IF7)
Interhalogeni spojevi mogu biti kakve vrste?
Neutralne molekule, kationi i anioni
Zašto su važni interhalogeni spojevi s jodom?
Jer su to jaki fluorirajući reagensi
IF5(l) + SbF5(s) →[IF4]+[SbF6]-(s)
Kako se mijenja stabilnost interhalogenih spojeva formule XF3?
Povećanjem atomske mase se povećava i stabilnost
Koji interhalogeni spojevi podlijezu autoionizaciji?
BrF3, IF5 i ClF3
2 BrF3(l) -> BrF2(+) (l) + BrF4(-) (l)
Kako se mogu dobiti interhalogeni elementi?
Direktno iz elemenata ili reakcijom soli halogenida i halogenog elementa
KI + 4 F2→KF + IF
Kako se dijele polihalogenidni anioni?
Na homo i hetero polihalogenidne anione
Homo - samo jedan element prisutan u anionu - npr. I3(-)
Hetero - različiti elementi prisutni u anionu
Koja je razlika između homo i hetero trihalogenidnih aniona?
Simetrični su stabilniji od asimetričnih
Koji je najveći broj atoma u polihalogenidnim ionima?
29 - I29
Kakve su strukture polihalogenidnih aniona?
Na više povezanih molekula halogena se povezuju halogenidi
Npr.
I9(-) = I- + 4I2
I4(2-) = 2I(-) + I2
Po čemu se razlikuju I2(+) i I2(2+) i zašto
I2(+) - plav i dijamagnetičan
I2(2+) - crvenosmeđ i paramagnetičan
I2(+) je dijamagnetičan jer ima 12e- -> svi su spareni
I2(2+) je paramagnetičan jer ima 13e- -> ima nesparen elektron
Razlika u boji zbog razlike u E između HOMO i LUMO
Što su pseudohalogeni/pseudohalogenidi?
Vrste sa svojstvima sličnim kao halogeni elementi/halogenidi -> boja i topljivost soli
Otrovni su
Nabroji par pseudohalogenidnih iona
Cijanidni ion - CN-
Tiocijanatni ion - SCN-
Cijanatni ion - OCN-
Fulminatni ion - CNO- (neg naboj na O)
Azidni ion - N3-
Što je specifično za fulminsku kiselinu/fulminatni ion?
Jako eksplozivno
Koristi se kao detonatori -> Pb(II) i Hg(II) soli
Kako se može dobiti cijanogen (CN)2
Reakcijom živina(II) cijanida i živina(II) klorida
Hg(CN)2(s)+ HgCl2(s)→Hg2Cl2(s)+ (CN)2(g)
Reakcijom bakrova(II) sulfata i kalijeva cijanida
2 CuSO4(s)+ 4 KCN(s)→(CN)2(g)+ 2 CuCN(s)+ 2 K2SO4(s)
Što se događa s cijanogenom pri povišenoj temperaturi?
Na 300-500°C dolazi do polimerizacije - paracijanogen
Na 800°C paracijanogen se depolimerizira
Kako se može dobiti tiocijanogen?
Reakcijom olovova(II) tiocijanata i broma
Pb(SCN)2(s)+ Br2(l)→(SCN)2 (g) + PbBr2(s)
Kako tiocijanogen reagira s vodom?
Nastaje cijanovodična kiselina, sumporna kis i tiocijanat
3(SCN)2 (g) + 4H2O(l) -> H2SO4 (aq) + HCN(aq) + 5SCN- (aq) + 5 H+ (aq)