GRUPA HALOGENA. Halogeni oni koji lako grade soli (oznaka X) Rasprostranjenost im opada sa porastom Z

Transcript

1

2 Halogeni oni koji lako grade soli (oznaka X) Rasprostranjenost im opada sa porastom Z Zbog velike reaktivnosti ne nalaze se u elementarnom stanju F mineral fluorit CaF 2 Cl morskavodau obliku soli I jedini sa pozitivnim oksidacionim brojem u prirodi Ca(IO 3 ) 2 i NaIO 3 At najređi od svih prirodnih radioaktivnih elemenata

3 Elektronska konfiguracija: ns 2 np 5 Lako primaju elektron jaka oksidaciona sredstva U odgovarajućoj periodi najveće vrednosti E i i χ U grupi reaktivnost i oksidsciona moć opadaju sa porastom Z Oksidacioni brojevi Najčešće I(F isključivo) Sa O i u interhalogenim jedinjenima I, III, V, VII

4 U elementarnom stanju dvoatomni molekuli X 2 Element Temperatura topljenja, C Temperatura ključanja, C F Svetložuti gas Eng. veze, kj/mol 155 Cl Zelenožut gas Br Smeđa tečnost I Ljubičasti kristali Br 2 i I 2 lako isparljivi veliki napon pare

5 Br 2 i I 2 se dobro rastvaraju u org. rastvaračima posebno nepolarnim I 2 u : CCl 4 Delimično se rastvaraju u vodi disproporcionisanje X 2 + H 2 O H + + X + HXO (X = Cl, Br, I) K c < H 2 O Cl > Br > I KI 3HXO 2X + XO 3 + 3H + KI + skrob Hlorna Bromna Jodna voda Velike vrednosti konstante, ali na povišenim temperaturama

6 F 2 reaguje sa vodom već na sobnoj temperaturi 2F 2 (g) + 2H 2 O(l) O 2 (g) + 4HF(aq) SPECIFIČNOSTI FLUORA (superhalogen) najreaktivniji najelektronegativniji najveći potencijal redukcije mala energija veze F F Razlog mala veličina atoma F i jona F DOBIJANJE FLUORA elektroliza rastopa soli (Nobelova nagrada Henri Moissan 1906) PRIMENA FLUORA dobijanje UF 6 dobijanje fluorida dobijanje monomera za sintezu PTFE (teflon)

7 DOBIJANJE Cl 2 U laboratoriji MnO 2 (s) + 4H + (aq) + 2Cl (aq) Cl 2 (g) + Mn 2+ (aq) + 2H 2 O(l) Oksidaciona sredstva za dobijanje Cl 2 u laboratoriji: K 2 Cr 2 O 7, PbO 2, KMnO 4 U industriji elektroliza rastvora ili rastopa soli

8 DOBIJANJE Cl 2 Elektroliza rastvora NaCl (postupak sa membranom) Gasoviti Cl 2 Anoda grafit ili Ti Anodni deo Katodni deo (npr. Ni) Gasoviti H 2 Membrana propustljiva za jone Anoda(+): 2Cl Cl 2 + 2e Katoda( ): 2H 2 O +2e H 2 + 2OH NaOH 2Cl + H 2 O Cl 2 + H 2 + 2OH

9 PRIMENA HLORA sredstvo za beljenje papira za dezinfekciju za hlorisanje vode za proizvodnju HCl Dobijanje hlorovanih organskih jedinjenja Etan + Cl 2 dihloretan vinil hlorid poli(vinil hlorid) PVC

10 DOBIJANJE I PRIMENA BROMA Cl 2 (g) + 2Br (aq) 2Cl (aq) + Br 2 (l) (iz morske vode) (uklanja se produvavanjem vodene pare) za dobijanje organskih jedinjenja broma pesticidi (metil bromid CH 3 Br) usporivači gorenja DOBIJANJE I PRIMENA JODA iz morske vode (nakon koncentrisanja) Cl 2 (g) + 2I (aq) 2Cl (aq) + I 2 (s) iz matičnog luga nakon dobijanja NaNO 3 2IO 3 + 6HSO 3 2I + 6SO H + 5 I + IO 3 + 6H + 3I 2 (s) + 3H 2 O za dobijanje organskih jedinjenja joda za dezinfekciju

11 OKSIDACIONI BROJ I Soli halogenidi koji se izvode iz odgovarajućih halogenovodonika HX HF tečnost koja ključa na oko 20 o C Ostali halogenovodonici gasoviti HF Jake vodonične veze u obliku polimernih lanaca u čvrstom stanju Jake vodonične veze postojanje hidrogenfluorid jona u vodi F H F Jačina vodonične veze kj/mol

12 DOBIJANJE HALOGENOVODONIKA Iz halogenida dejstvom kiseline CaF 2 (s) + H 2 SO 4 (konc) 2HF(g) + CaSO 4 (s) Oksidaciono sredstvo za HI i HBr se koristi H 3 PO 4 Direktna sinteza (svi sem HF) H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl(g) Dobija se proizvod velike čistoće prehrambena industrija

13 HX jake kiseline halogenovodonične kiseline HX(aq) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + X (aq) K a > 10 3 Jačina opada u nizu HCl < HBr < HI HF(aq) + H 2 O(l) H 3 O + (aq) + F (aq) K a = Veza Eng. veze, kj/mol H F 565 H Cl 432 H Br 366 H I 299 HF rastvara SiO 2 i staklo SiO 2 (s) + 4HF(aq) SiF 4 (g) + 2H 2 O(l) Reakcija je favorizovana ka produktima zbog nastanka gasovitog SiF 4

14 HALOGENIDI sa jonskom vezom sa kovalentnom vezom različite polarnosti vrlo različita svojstva Dobijanje halogenida dejstvom HX na metale, okside, karbonate ili hidrokside dejstvom halogena Rastvorljivost jonskih halogenida u vodi je uglavnom dobra opada rastvorljivost MCl n > MBr n > MI n raste udeo kovalentnog karaktera

15 AgX nerastvorni u vodi koriste se kao dokazne reakcije za X opada rastvorljivost Primena halogenida raste udeo kovalentnog karaktera fluorisanje vode i paste sa fluorom (NaF, SnF 2 i Na 3 PO 3 F) jodiranje soli (KI ili NaI) u fotografiji AgX hν Ag(s) + X

16 JEDINJENJA SA KISEONIKOM binarna jedinjenja sa O su nestabilna Cl 2 O i ClO 2 najpoznatiji oksidi hlora gasovite supstance sa velikom oksidacionom sposobnošću Dobijanje reakcija hlora i natrijum karbonata u prisustvu vlage 2Cl 2 (g) + 2 Na 2 CO 3 (s) + H 2 O 2NaHCO 3 (s) + 2 NaCl + Cl 2 O redukcija natrijum hlorata u kiseloj sredini 2 ClO 3 +SO 2 (g) 2 ClO 2 (g) + SO 2 4 koristi se kao 10 vol.% smeša sa inertnim gasom Cl 2 O anhidrid hipohloraste kiseline Cl 2 O(g) + H 2 O 2HClO

17 OKSOKISELINE I NJIHOVE SOLI OKSIDACIONI BROJ X FORMULA KISELINE NAZIV KISELINE I HXO HIPOHALOGENASTA NAZIV SOLI HIPOHLAGENIT III HXO 2 HALOGENASTA HALOGENIT V HXO 3 HALOGENA HALOGENAT VII HXO 4 PERHALOGENA PERHALOGENAT

18 OKSOKISELINE I NJIHOVE SOLI Građa oksokiselina i anjona tetraedarski raspored atoma i slobodnih el. parova HClO hipohlorasta HClO 2 hlorasta HClO 3 hlorna HClO 4 perhlorna ClO 2 hlorit ugaona geometrija ClO 3 piramida ClO 4 tetraedar hlorat perhlorat

19 OKSOKISELINE I NJIHOVE SOLI Jačina kiselina prema Polingovom pravilu H n EO m OKSIDACIONI BROJ X FORMULA KISELINE m n I HXO 0 JAČINA KISELINE vrlo slaba III HXO 2 1 slaba V HXO 3 2 jaka VII HXO 4 3 vrlo jaka sa porastom oksidacionog broja raste jačina kiselina jačina odgovarajućih kiselina raste u nizu I < Br < Cl HClO 4 jedna od najjačih

20 OKSOKISELINE I NJIHOVE SOLI jaka oksidaciona sredstva oksidaciona moć za odgovarajući oksidacioni broj uglavnom opada u nizu I < Cl < Br vrlo veliki broj mogućih redoks reakcija reakcije disproporcionisanja i sinproporcionisanja XO 3 + 5X + 6H + 3 X 2 + 3H 2 O uticaj ph na oksidacionu sposobnost 2 HClO(aq) + 2H + (aq) + 2 e Cl 2 (g) + 2H 2 O(l) E ө = 1,64 V ClO (aq) + H 2 O(l) + 2 e Cl (aq) + 2 OH (aq) E ө = 0,89 V kiseli rastvor bazni rastvor

21 OKSIDACIONI BROJ I hipohalogenaste kiseline nastaju disproporcionisanjem halogena u vodi X 2 + H 2 O H + + X + HXO + OH X OH X + XO + H 2 O favorizovanje produkata + Ag + AgX(s) favorizovanje produkata hipohlorasta kiselina iz Cl 2 O Cl 2 O(g) + H 2 O 2HClO kiselina i soli (NaClO i Ca(ClO) 2 )su oksidaciona sredstva sredstva za dezinfekciju i beljenje

22 OKSIDACIONI BROJ V dobijanje uvođenje halogena u vrele rastvore baza 3X 2 + 6OH XO 3 + 5X + 3H 2 O elektroliza rastvora NaCl primena kao oksidaciona sredstva Na 2 ClO 3 za dobijanje hlor dioksida KClO 3 za šibice i pirotehnička sredstva termičko razlaganje kalijum hlorata t oko KClO 3 o C KCl + 3 KClO 4 katalizator 2 KClO 3 2KCl+ 3O 2

23 OKSIDACIONI BROJ VII HClO 4 najjača kiselina i izuzetno jako oksidaciono sredstvo Ne koristi se kao kiselina, već kao oksidaciono sredstvo Sklona eksploziji, posebno u kontaktu sa org. supstancama iz kiseline se dobija NH 4 ClO 4 komponenta (O.S.) raketnog goriva Iznad 200 o C 2 NH 4 ClO 4 (s) N 2 (g) + Cl 2 (g) + 2 O 2 (g) + 4H 2 O(g) Velika količina gasova + egzotermost reakcije