Кто вытесняет галоген из соли
Сравни три пары. Стрелки показывают перенос электронов и объясняют направление возможной реакции.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Семь внешних электронов объединяют семейство
Фтор, хлор, бром и иод расположены в группе 17, или VIIA в старой нумерации. На внешнем уровне их атомов семь электронов. Присоединение ещё одного даёт устойчивую внешнюю оболочку и анион с зарядом −1.
Простые вещества имеют двухатомные молекулы F₂, Cl₂, Br₂ и I₂. Внутри них связь ковалентная неполярная, поскольку атомы одинаковы. Но в солях эти элементы обычно входят как галогенид-ионы, свойства которых отличаются от свойств простых веществ.
Атом галогена
7 внешних электронов
Присоединение электрона
X + e⁻ → X⁻
Ион в соли
Заряд −1
Формула примера
NaCl или CaCl₂
Галогены имеют сходное строение внешнего уровня. В солях они обычно представлены ионами с зарядом −1.
Одна группа — разные агрегатные состояния
При обычных условиях фтор и хлор — газы, бром — жидкость, иод — твёрдое вещество. От F₂ к I₂ возрастают размеры и поляризуемость молекул, усиливаются межмолекулярные взаимодействия. Поэтому для разделения молекул требуется больше энергии.
Изменение состояния не отменяет молекулярного строения. Кристалл иода состоит из молекул I₂, а не из ионов I⁻. Все рассматриваемые простые галогены требуют лабораторного обращения; цвет в модели помогает сравнивать вещества, но не является способом безопасного распознавания.
| Вещество | Состояние | Окраска |
|---|---|---|
| F₂ | Газ | Бледно-жёлтая |
| Cl₂ | Газ | Жёлто-зелёная |
| Br₂ | Жидкость | Красно-бурая |
| I₂ | Твёрдое | Тёмные кристаллы; пары фиолетовые |
Галогены образуют двухатомные молекулы. Различия межмолекулярных взаимодействий влияют на агрегатное состояние.
Хлор в герметичной ампуле
Жёлто-зелёный газ Cl₂ отличается от бесцветных хлорид-ионов в растворе соли.
W. Oelen · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Периодическая система химических элементов
В периодической системе находят символы элементов и значения относительных атомных масс.
Cepheus · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Более сильный окислитель вытесняет более слабый
В ряду Cl₂, Br₂, I₂ окислительная способность в типичных школьных реакциях уменьшается. Хлор окисляет Br⁻ до Br₂, сам превращаясь в Cl⁻. Бром способен аналогично окислить I⁻, но иод не вытесняет хлор из хлоридов.
Для 2KBr + Cl₂ → 2KCl + Br₂ сокращённая запись имеет вид Cl₂ + 2Br⁻ → 2Cl⁻ + Br₂. Калий не меняет состояния и является ионом-наблюдателем. Здесь меняются степени окисления, следовательно, это ОВР, а не простой ионный обмен.
Молекулярная запись
Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂
Окисление
2Br⁻ → Br₂ + 2e⁻
Восстановление
Cl₂ + 2e⁻ → 2Cl⁻
Более активный галоген окисляет ионы менее активного. При вытеснении происходит перенос электронов.
Реакции с металлами и водородом
Галогены реагируют со многими металлами с образованием солей: Mg + Cl₂ → MgCl₂. Железо с избытком хлора даёт FeCl₃, поэтому формулу продукта нельзя выбирать только по знакомой валентности II. Важны свойства реагента и условия.
С водородом образуются галогеноводороды, например H₂ + Cl₂ → 2HCl. Их водные растворы рассматривают как кислоты. Газообразный HCl и раствор HCl — разные системы: ионный состав появляется при взаимодействии с водой.
| Признак / объект | Что означает | Пояснение |
|---|---|---|
| Металл + галоген | MgCl₂, FeCl₃ | Соли галогеноводородных кислот |
| Водород + галоген | HCl | Молекулярное соединение |
| HCl + вода | H₃O⁺ и Cl⁻ | Раствор кислоты |
Галогены образуют соединения с металлами и водородом. Свойства продукта зависят от его состава и состояния.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 9 класс», § 15. Материал переработан для объяснения; источник: 9 класс. Химия — § 15. Галогены.pdf. Научные уточнения учитывают различие молекулярного и немолекулярного строения и границы учебных моделей.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
Royal Society of Chemistry: данные о химических элементах