Соединения галогенов

Галогеноводороды и галогенводородные кислоты

Все галогеноводороды при обычных условиях газообразные вещества. Полярность и прочность связи в ряду HF-HCl-HBr-HI уменьшается.

HF и HCl получают взаимодействием их твердых солей с концентрированной серной кислотой при нагревании:

CaCl₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2HCl↑

HBr и HI получить таким способом нельзя, поскольку эти вещества – сильные восстановители и окисляются серной кислотой:

2KBr + 2H₂SO₄ = K₂SO₄ + Br₂ + 2H₂O + SO₂

8KI + 5H₂SO₄ = 4K₂SO₄ +4I₂ +4H₂O + H₂S

Поэтому HBr и HI получают гидролизом соответствующих галогенидов фосфора:

PBr₃ +3H₂O = 3HBr + H₃PO₃

Все галогеноводороды очень хорошо растворимы в воде. При этом образуются растворы соответствующих галогенводородных кислот. Сил кислот в ряду HF-HCl-HBr-HI увеличивается (HF – слабая кислота, остальные кислоты – сильные).

Все галогениды металлов, за исключением солей серебра и свинца, хорошо растворимы в воде. Малая растворимость галогенидов серебра позволяет использовать обменную реакцию типа

Ag⁺ + Hal^— ↔ AgHal↓,

где Hal – атом галогена, как качественную для обнаружения соответствующих ионов. В результате реакции АgCl выпадает в виде осадка белого цвета, AgBr – желтовато-белого, AgI – ярко желтого цвета. Например,

NaCl + AgNO₃ = AgCl↓ + NaNO₃

NaBr + AgNO₃ = AgBr↓ + NaNO₃

KI + AgNO₃ = AgI↓ + NaNO₃

В отличие от других галогенводородных кислот, HF взаимодействует с оксидом кремния с образованием газообразного продукта – фторида кремния (IV):

SiO₂ + HF = SiF₄↑ + 2H₂O

Кислородсодержащие соединения галогенов

Наиболее важными из таких соединений являются кислородсодержащие кислоты хлора типа HClO_n (n = 1-4) и соответствующие им соли (табл. 1).

Таблица 1. Кислородсодержащие кислоты хлора.

В ряду HClO – HClO₂ – HClO₃ – HClO₄ сила кислот увеличивается.

Из солей кислородсодержащих кислот хлора наибольшее значение имеет бертолетова соль (хлорат калия) KClO₃. В лабораторной практике хлорат калия используют для получения кислорода (в присутствии катализатора – оксида марганца (IV) MnO₂):

2KClO₃ = 2KCl + 3O₂

В отсутствие катализатора хлорат калия при нагревании диспропорционирует:

4KClO₃ = KCl + 3KClO₄

Растворы бромноватистой (HOBr) и иодноватистой (HOI) кислот могут быть получены, подобно HClO, взаимодействием соответствующих галогенов с водой.

Br₂ + H₂O = HBr + HOBr

I₂ + H₂O = HI + HOI

Эти кислоты являются очень слабыми и существуют только в растворе. В ряду HClO – HBrO — HIO уменьшается устойчивость, окислительная активность, ослабляются кислотные свойства. Йодноватистая кислота даже обладает амфотерными свойствами, она диссоциирует и как кислота, и как основание:

HIO = H⁺ + OI^—

HIO = I⁺ + OH^—

Бромноватую (HBrO₃) и иодноватую (HIO₃) кислоты можно получить путем окисления бромной или йодной воды хлором

Br₂+ 5Cl₂ + 6H₂O = 2HBrO₃ + 10 HCl

Бромноватая кислота по свойствам похожа на хлорноватую кислоту, в свободном состоянии не существует, известна только в растворах. Йодноватая кислота гораздо устойчивей хлорноватой и бромноватой. Она представляет собой бесцветное вещество, легко растворимое в воде. Ее соли -йодаты более устойчивы, чем хлораты и броматы и разлагаются только выше 400^оС. Йодаты являются сильными окислителями. Их используют в фотографии и производстве красок.Таким образом, в ряду HClO₃-HBrO₃-HIO₃ повышается устойчивость кислот, кислотные свойства ослабевают, окислительная активность падает.

Примеры решения задач