Химические свойства простых веществ

Таблица 3. Химические свойства простых веществ.

По химическим свойствам галогены — самые активные неметаллы. Из-за низкой энергии диссоциации и высокой энергии гидратации иона наиболее реакционно-способным из галогенов оказывается фтор. Он взаимодействует непосредственно со всеми элементами Периодической таблицы Д. И. Менделеева, кроме He, Ne, Ar. В атмосфере фтора сгорают вода.

2H₂O + 2F₂ = 4HF + O₂

и стеклянная вата.

SiO₂ + 2F₂ = SiF₄ + O_2.

Если же элемент может проявлять несколько степеней окисления, то, как правило, образуются высшие возможные фториды (SF_6, VF₅, XeF₆ и т. д.).

Взаимодействие фтора с некоторыми переходными металлами, например, никелем, протекает крайне медленно из-за образования на их поверхности тонкой защитной пленки соответствующего фторида металла.

Взаимодействие галогенов с водой и щелочами.

Фтор в отличие от других галогенов воду окисляет:

2H₂O + 2F₂ = 4HF + O₂.

Однако при насыщении льда фтором при — 40⁰С образуется соединение HFO

Растворимость (моль/л) хлора, брома и иода в воде незначительна (табл.8), причем с повышением температуры для хлора она уменьшается, брома — практически не меняется, а иода — увеличивается. Взаимодействие их с водой:

Состав продуктов взаимодействия галогенов с водой зависит от рН, возможности выведения из сферы реакции конечных или исходных веществ, констант равновесия и скоростей реакций диспропорционирования гипогалогенитов.

Равновесие 2 (табл.8) можно сместить вправо добавлением щелочных реагентов, например, Na₂CO₃:

Cl₂ + Na₂CO₃ + H₂O = NaHCO₃ + NaCl + HClO,.

а также добавлением суспензий оксидов ртути (II) или висмута Bi₂O₃ для перевода в осадок хлорид-ионов:

Cl₂ + 2HgO + H₂O = HgO. HgСl₂ + 2HClO, 2 Cl₂ + Bi₂O₃ + H₂O = 2BiOCl + 2HClO.

Приведенные реакции используют для получения HClO, HBrO, HIO.

При действии хлора на эффективно охлаждаемый раствор щелочи образуются гипохлориты, например, жавелевая вода:

2NaOH + Cl₂ NaClO + NaCl +H₂O.

При взаимодействии же хлора с неохлаждаемым раствором щелочи происходит разогревание раствора и получаются хлораты, например, бертолетова соль KClO₃:

Взаимодействие фтора с растворами щелочей:

4F₂ + 6NaOH = OF₂ + 6NaF + +H₂O + O₂

От фтора к иоду окислительная способность уменьшается, а восстановительная — увеличивается.

В качестве примера рассмотрим процессы, протекающие при пропускании хлора в водный раствор иодида калия KI. Сначала хлор, как более сильный окислитель, вытесняет иод из иодида калия, что приводит к появлению окраски:

2KI + Cl₂ = I₂ + 2KCl

Далее избыток хлора окисляет иод, и раствор при этом обесцвечивается:

I₂ + Cl₂ +6H₂O = 2HIO₃ + 10HCl.

Другим примером восстановительных свойств иода может служить получение иодноватой кислоты HIO₃:

3I_{2 (тв.)} + 10HNO_{3 (конц)} = 6HIO₃ + 10NO₂ + 2H₂O.