Конспект урока: Соединения галогенов

Галогены — химически активная группа неметаллов. Эти элементы образуют достаточно много соединений. На данный момент мы остановимся на галогеноводородах и солях галогеноводородных кислот.

Общая формула галогеноводородов: HHal (где Hal — галоген) или НГ (где Г — галоген). 

Наибольшую значимость из всех галогеноводородов представляет хлороводород $HCl$. В промышленности его получают из простых веществ:
 

$H_{2} + Cl_{2} = 2 HCl$.

В лаборатории хлороводород можно получить реакцией взаимодействия твёрдого хлорида натрия и концентрированной серной кислоты:
 

       $NaCl ( \text{тв} . ) + H_{2} SO_{4} ( \text{к}o\text{нц} . )$ $\overset{t}{=}$ $NaHSO_{4} + HCl \uparrow .$

Этот же способ можно использовать для получения фтороводорода. А вот для получения бромоводорода и йодоводорода используются кислоты, которые не являются такими сильными окислителями, как серная кислота:
 

$NaBr ( \text{тв} . ) + H_{3} PO_{4} ( \text{к}o\text{нц} . ) = NaH_{2} PO_{4} + HBr \uparrow$,

$NaI ( \text{тв} . ) + H_{3} PO_{4} ( \text{к}o\text{нц} . ) = NaH_{2} PO_{4} + HI \uparrow$.

Галогеноводороды — это газы, имеющие резкий удушливый запах. Они очень ядовиты! А также являются химически активными веществами.

Одна из важнейших характеристик галогеноводородов — хорошая растворимость в воде. При растворении они образуют галогеноводородные кислоты. Соляная кислота представляет собой бесцветную, дымящуюся на воздухе жидкость, которая несколько тяжелее воды.

Решение

1. Исходя из условия задачи, запишем известные данные (переводим мл в литры), обозначим, что необходимо найти: 

2. Запишем формулу для нахождения количества вещества и рассчитаем количество вещества фтора и водорода:

3. Сравниваем количество вещества фтора и водорода. По веществу с меньшим количеством вещества, то есть по недостатку, рассчитываем объём фтороводорода:

4. Записываем ответ по условию задачи:

Ответ: объём фтороводорода равен 0,3 литра.

Галогеноводородные кислоты

Растворы галогеноводородов проявляют кислотные свойства и потому имеют соответствующие названия:

• $HF$ — фтороводородная (плавиковая) кислота;
• $HCl$ — хлороводородная (соляная) кислота;
• $HBr$ — бромоводородная кислота;
• $HI$ — йодоводородная кислота.

В водном растворе данные кислоты диссоциируют с образованием протонов водорода, что указывает на их кислотные свойства:
 

$HBr = H^{+} + Br^{-}$.

Сила галогеноводородных кислот изменяется следующим образом: 

Увеличение силы от фтороводородной кислоты к йодоводородной связано с увеличением длины связи между водородом и галогеном. Так как радиус атома галогена увеличивается, то прочность связи, соответственно, уменьшается, разорвать её легче и способность к диссоциации возрастает, как и сила кислоты.

Мы уже говорили о свойствах кислот. Галогеноводородные кислоты проявляют типичные кислотные свойства: реагируют с металлами (стоящими до водорода в ряду активности), оксидами металлов, основаниями и амфотерными гидроксидами, солями.

Не обходится и без исключений, конечно, в виде фтора, точнее фтороводородной, или плавиковой, кислоты. Она способна реагировать с кислотным оксидом кремния (IV):
 

$4 HF + SiO_{2} = SiF_{4} + 2 H_{2} O$.

Рис. 1. Соляная кислота

Плавиковую кислоту не хранят в стеклянной посуде, так как в состав стекла входит оксид кремния (IV).

 

Наибольшее значение среди галогеноводородных кислот имеет соляная кислота $HCl$. Её используют для получения хлоридов из руд, обработки металлов, при изготовлении лекарственных препаратов, красителей, ядохимикатов.

Соли галогеноводородных кислот

Соли галогеноводородных кислот — это твёрдые кристаллические вещества. Большинство солей хорошо растворяется в воде. Исключение — хлорид, бромид и иодид серебра. Качественные реакции, то есть реакции, с помощью которых можно обнаружить галогенид-ионы, основаны именно на этом исключении.

При добавлении к нитрату серебра соляной кислоты образуется белый творожистый осадок хлорида серебра:
 

$Ag^{+} + Cl^{-} = AgCl \downarrow .$

При добавлении к нитрату серебра бромоводородной кислоты образуется светло-жёлтый осадок бромида серебра:
 

$Ag^{+} + Br^{-} = AgBr \downarrow .$

Иодид серебра имеет самую яркую окраску — жёлтую:
 

$Ag^{+} + l^{-} = Agl \downarrow .$

Фторид серебра растворим в воде. Фторид-ион можно обнаружить с помощью ионов кальция:
 

$Ca^{2 +} + 2 F^{-} = CaF_{2} \downarrow$.

Образуется осадок белого цвета.

Итак, галогеноводороды — летучие водородные соединения галогенов. При растворении в воде они образуют галогеноводородные кислоты. Сила кислот увеличивается от фтороводородной кислоты к йодоводородной. Качественной реакцией на хлорид-, бромид- и иодид-ионы является реакция с нитратом серебра, а фторид-ион можно обнаружить ионами кальция.