Chemia/Pierwiastki grupy 17 - fluorowce: Różnice pomiędzy wersjami
Z Brain-wiki
| Linia 21: | Linia 21: | ||
|17,42 | |17,42 | ||
|- | |- | ||
| − | | [[Wikipedia:pl:Chlor]] | + | | [[Wikipedia:pl:Chlor|Chlor]] |
| 35,5 | | 35,5 | ||
| 171,6 | | 171,6 | ||
| Linia 30: | Linia 30: | ||
|13,01 | |13,01 | ||
|- | |- | ||
| − | | [[Wikipedia:pl:Brom]] | + | | [[Wikipedia:pl:Brom|Brom]] |
| 80 | | 80 | ||
| 265,8 | | 265,8 | ||
| Linia 39: | Linia 39: | ||
|11,84 | |11,84 | ||
|- | |- | ||
| − | | [[Wikipedia:pl:Jod]] | + | | [[Wikipedia:pl:Jod|Jod]] |
| 127 | | 127 | ||
| 396,85 | | 396,85 | ||
| Linia 48: | Linia 48: | ||
|10,44 | |10,44 | ||
|- | |- | ||
| − | | [[Wikipedia:pl:Astat]] | + | | [[Wikipedia:pl:Astat|Astat]] |
| 210 | | 210 | ||
| 575 | | 575 | ||
Aktualna wersja na dzień 11:07, 4 cze 2015
| Fluorowiec | Masa atomowa [u] |
Temperatura topnienia [K] |
Temperatura wrzenia [K] |
stan skupienia | Elektroujemność (wg. Paulinga) |
Konfiguracja elektronowa
(podkreślono elektrony walencyjne) |
Potencjał jonizacji (eV) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fluor | 19 | 53,53 | 85,03 | gaz | 4,0 | [He]2s22p5 | 17,42 |
| Chlor | 35,5 | 171,6 | 239,11 | gaz | 3,0 | [Ne]3s23p5 | 13,01 |
| Brom | 80 | 265,8 | 332,0 | ciecz | 2,8 | [Ar]4s23d104p5 | 11,84 |
| Jod | 127 | 396,85 | 457,4 | ciało stałe | 2,5 | [Kr]4d105s25p5 | 10,44 |
| Astat | 210 | 575 | 610 | ciało stałe | 2,2 | [Xe]4f145d106s26p5 | - |
Powyższa tabela pochodzi po części z polskiej wikipedii.
Spis treści
Występowanie w przyrodzie
Fluorowce występują w przyrodzie wyłącznie w postaci związków Najważniejsze minerały
- CaF2 — fluoryt
- Ca5(PO4)3F — apatyt
- Na3ALF6 — kriolit
- NaCl — sól kamienna
- KCl — sylwin
- KClxMgCl2x6H2O — karnalit
Właściwości fizyczne
- W warunkach normalnych fluor i brom są żółtozielonymi gazami, brom jest ciemnobrunatną, lotną cieczą, a jod ciałem stałym o metalicznym połysku. Astat nie występuje w przyrodzie, jest pierwiastkiem promieniotwórczym o krótkim czasie półtrwania.
- Chlor i brom rozpuszczają się w wodzie tworząc bezbarwną wodę chlorową Cl2(aq) i brunatną wodę bromową Br2(aq). Niezależnie od fizycznego procesu rozpuszczania zachodzą reakcje chemiczne fluorowców z wodą.
- Fluor gwałtownie rozkłada wodę:
- 2F2 + 2H2O → 4HF + O2
- Chlor i brom reagują z wodą powoli i w roztworze ustala się równowaga:
- X2 + H2O ↔ HX + HXO
- Pod wpływem światła następuje powolny rozkład kwasów HXO z wydzieleniem tlenu atomowego, który jest silnym utleniaczem:
- HXO → HX + O
- Dezynfekujące i wybielające właściwości wody chlorowej są związane z działaniem tlenu atomowego.
Reakcje fluorowców z wodorem
- Wszystkie fluorowce reagują bezpośrednio z wodorem tworząc wodorki typu HX.
- Reakcja fluoru z wodorem jest gwałtowna i silnie egzotermiczna:
- H2 + F2 → 2HF, ΔH0 = -538 kJ/mol.
- Synteza HCl zachodzi po zainicjowaniu reakcji kwantem promieniowania:
- H2 + Cl2 → 2HCl, ΔH0 = -538 kJ/mol.
- Reakcja syntezy HBr przebiega powoli nawet pod wpływem działania promieniowania oraz w podwyższonej temperaturze:
- H2 + Br2 → 2HBr, ΔH0 = -72 kJ/mol.
- Ogrzewanie par jodu z wodorem prowadzi do stanu równowagi:
- H2 + J2 → 2HJ, ΔH0 = + 52 kJ/mol.
- HF jest cieczą, pozostałe fluorowcowodory są gazami.
Kwasy fluorowcowodorowe
- Fluorowcowodory ulegają dysocjacji w roztworach wodnych:
HX + H2O → X¯ + H3O+. - Wodne roztwory HCL, HBr i HJ są mocnymi kwasami, natomiast HF jest słabym kwasem. Moc kwasów rośnie w szeregu
HCl < HBr < HJ,
ponieważ w miarę wzrostu liczby atomowej fluorowca rośnie promień atomowy, czyli zwiększa się długość wiązania X-H, co ułatwia oddysocjowanie protonu. - Ciekłe fluorowcowodory nie przewodzą prądu elektrycznego (są związkami kowalencyjnymi).
Halogenki cząsteczkowe
- Pierwiastki elektroujemne i metale na wyższych stopniach utlenienia tworzą z fluorowcami halogenki cząsteczkowe, nazywane również kowalencyjnymi w odróżnieniu od jonowych halogenków metali I i II grupy.
- Ważną cechą strukturalną jest występowanie mostków halogenkowych pomiędzy dwoma atomami metalu lub niemetalu (M-X-M). BF2 występuje w postaci długich łańcuchów -Be-F-F-Be- z mostkami fluorkowymi zgiętymi, pentachlorki metali przejściowych tworzą dimery ze zgiętymi mostkami M-Cl-M, natomiast pentafluorki tworzą cykliczne tetramery z liniowymi mostkami M-F-M.
- Halogenki kowalencyjne łatwo ulegają hydrolizie:
- BCl3 + 3H2O → B(OH)3 + 3H+ + 3Cl¯
- PBr3 + 3H2O → H3PO3 + 3H+ + 3Br¯
- SiCl4 + 4H2O → Si(OH)4 + 4H+ + 4Cl¯
Reakcje wymiany fluorowców
- Każdy fluorowiec X2 wypiera z roztworu inne fluorowce o niższym potencjale E0 (jest to reakcja redoks):
- Cl2 + 2KBr → Br2 + 2KCl
- Br2 + 2KJ → J2 + 2KBr
- Zdolność utleniania maleje w szeregu: F2>Cl2>Br2>J2
- Reakcje wymiany fluorowca mają duże znaczenie w syntezie związków fluorowcoorganicznych.
- Fluorowce trudno reagują z tlenem. Większość tlenków otrzymuje się w reakcjach pośrednich:
- 2NaClO3 + SO2 + H2SO4 → 2ClO2 + 2NaHSO4
- 2HJO3 → J2O5
- Ważniejsze tlenki fluorowców:
- Fluorowce (z wyjątkiem fluoru) tworzą 4 typy kwasów tlenowych, w których atom fluorowca przyjmuje stopnie utlenienia +1, +3, +5, +7. Większość kwasów tlenowych istnieje tylko w postaci rozcieńczonych roztworów, dla niektórych znane są tylko sole.
Kwasy tlenowe fluorowców
- Kwasy halogenowe (I) HOX są bardzo słabymi kwasami, ale silnymi utleniaczami w środowisku kwaśnym (X oznacza atom fluorowca).
- Kwas halogenowy (III) HXO2 znany jest tylko dla chloru.
- Kwas halogenowy (V) HXO3 tworzy chlor, brom i jod.
- Kwas halogenowy (VII) HXO4 tworzy chlor i jod.
- Moc kwasów tlenowych rośnie wraz ze wzrostem liczby atomów tlenu w cząsteczce:
- HClO<HClO2<HClO3<HClO4
- Moc kwasów maleje w miarę przechodzenia w dół grupy:
- HClO>HBrO>HJO
