От жёлто-зелёного газа до фиолетовых паров — семейство сильнейших окислителей, где активность падает вниз по группе.
F, Cl, Br, I — сильнейшие неметаллы-окислители, каждому не хватает 1 электрона до завершения слоя. Активность (окислительная сила) убывает вниз по группе: F2 > Cl2 > Br2 > I2 — противоположно металлам, где активность растёт вниз.
Более активный галоген вытесняет менее активный из его соли: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂. Обратная реакция (Br2 + NaCl) не идёт.
Фтор настолько силён, что в соединении с кислородом сам «диктует» знак СО — OF2 называют «фторидом кислорода», а не оксидом фтора, ведь кислород здесь имеет положительную степень окисления +2, единственный такой случай в школьном курсе.
Реакция Cl2 с водой (хлорная вода) даёт смесь HCl и хлорноватистой кислоты HClO — сильного отбеливателя и дезинфектанта. Реакция с холодной щёлочью даёт гипохлорит (жавелевую воду, «Белизну») — тот же принцип диспропорционирования, только в щелочной форме. Оба продукта на выходе содержат хлор в двух разных степенях окисления одновременно (0 → −1 и +1).
При низкой температуре промежуточная хлорноватистая кислота (HClO) относительно стабильна, реакция останавливается на степени окисления +1 (гипохлорит). При нагревании гипохлорит-ион неустойчив и сам далее диспропорционирует до более устойчивого хлората (+5) и хлорида (−1) — поэтому продукт зависит от температурных условий проведения реакции, это стандартная деталь для заданий 30/34.
В ClF хлор имеет +1, фтор −1 (фтор всегда самый электроотрицательный). В IF₅ иод +5. Если такую реакцию вести в воде, получается смесь кислот: 5Cl₂ + I₂ + 6H₂O → 10HCl + 2HIO₃, а в щёлочи — смесь солей.
Галогениды углерода (CF₄, CCl₄) и высший фторид серы SF₆ устойчивы к гидролизу — центральный атом полностью экранирован галогенами, воде не подобраться. Отсюда инертность фреонов и применение SF₆ как изолятора. Схема гидролиза «неметалл забирает OH, галоген — H» работает для остальных.
Фтор не проявляет положительных степеней, поэтому не диспропорционирует — вместо этого окисляет кислород воды до O₂. Иод в с.о. +1 неустойчив, поэтому сразу переходит в +5 (иодат) даже без нагревания. Только у хлора и брома «нормальная» картина гипохлорит/хлорат.
| Формула | Название | СО Cl | Сила кислоты |
|---|---|---|---|
| HClO | хлорноватистая | +1 | очень слабая |
| HClO₂ | хлористая | +3 | слабая |
| HClO₃ | хлорноватая | +5 | сильная |
| HClO₄ | хлорная | +7 | одна из сильнейших известных кислот |
Чем выше СО центрального атома в кислородсодержащей кислоте, тем сильнее кислота (больше атомов кислорода стабилизируют отрицательный заряд аниона через делокализацию, аналогично карбоновым кислотам из органики). Это общая закономерность для всех кислородсодержащих кислот неметаллов.
| Кислота | Сила | Особенность |
|---|---|---|
| HF | слабая (!) | единственная слабая — сильные водородные связи |
| HCl | сильная | — |
| HBr | сильнее HCl | — |
| HI | сильнейшая из ряда | самый сильный восстановитель среди галогеноводородов |
Хотя HF слабая кислота (из-за прочных водородных связей между молекулами HF), она уникальна тем, что реагирует с оксидом кремния (компонентом стекла): SiO₂ + 4HF → SiF₄↑ + 2H₂O. Поэтому её хранят только в пластиковой, а не стеклянной посуде — редкое исключение среди кислот.
Подробная таблица цветов осадков галогенидов серебра — в конспекте 83 (про серебро). Здесь фокус со стороны неметалла: как узнать, какой галогенид-ион в растворе.
В отличие от AgCl, AgBr, AgI, соль AgF растворима в воде — значит, реакцией с нитратом серебра фторид-ион обнаружить нельзя. Частая ловушка: «определи ион в растворе по осадку с AgNO3» — если осадка нет, это может быть либо не галогенид вовсе, либо именно фторид.
Дано: через раствор с 0,3 моль KBr пропустили избыток хлора.
Реакция Cl2+2KBr→2KCl+Br2 (2:1, из KBr в Br2).
n(Br2) = 0,3/2 = 0,15 моль. M(Br2)=160 г/моль.
m(Br₂) = 0,15 × 160 = 24 г
HF — самая сильная кислота, ведь фтор самый электроотрицательный.
HF — слабая кислота. Связь H–F короткая и очень прочная, плюс водородные связи между молекулами — оторвать H+ трудно. Сила растёт вниз: HF < HCl < HBr < HI.
Фтор проявляет положительные степени окисления, как остальные галогены.
Фтор — самый электроотрицательный элемент, отдать электроны ему некому. Его степень окисления только −1 и 0. Кислот типа HFO₄ не существует, зато у хлора есть весь ряд до +7.
Хлор в щелочи ведёт себя одинаково при любой температуре.
На холоде: Cl₂ + 2NaOH → NaCl + NaClO + H₂O (гипохлорит). При нагревании: 3Cl₂ + 6NaOH → 5NaCl + NaClO₃ + 3H₂O (хлорат). Оба случая — диспропорционирование, но продукты разные.
Более активный галоген вытесняет менее активный из любого соединения.
Вытеснение идёт из растворов галогенидов: Cl₂ + 2NaBr → 2NaCl + Br₂. Но фтор в водном растворе сначала реагирует с водой: 2F₂ + 2H₂O → 4HF + O₂ — вытеснения не получится.
AgCl — белый, AgBr — желтоватый, AgI — жёлтый. Все нерастворимы в кислотах. А вот AgF растворим — фторид-ион этой пробой не определяется. Порядок «белый → жёлтый» совпадает с порядком галогенов в группе.
Хлор сильнее как окислитель — он стоит выше в группе, его радиус меньше, электроны он притягивает лучше. Поэтому хлор забирает электроны у бромид-иона:
Cl₂ + 2KBr → 2KCl + Br₂
Обратный процесс энергетически невыгоден: бром слабее и отобрать электроны у хлорид-иона не может. Общее правило: вышестоящий галоген вытесняет нижестоящий, но не наоборот.
Ответь мысленно, потом раскрой карточку.
Убывает: F2 > Cl2 > Br2 > I2 — противоположно активности металлов.
Холодная: гипохлорит (NaClO, Cl в +1). Горячая: хлорат (NaClO3, Cl в +5) — оба случая диспропорционирования Cl2.
Между молекулами HF образуются прочные водородные связи, препятствующие полной диссоциации — уникальное для HF свойство среди галогеноводородов.
Осадка нет — AgF растворим в воде, единственный из галогенидов серебра.
HClO₄ (хлорная, СО хлора +7) — чем выше степень окисления центрального атома, тем сильнее делокализация заряда в анионе и сильнее кислота.
HF реагирует с SiO2 (компонент стекла): SiO2 + 4HF → SiF4↑ + 2H2O — растворяет стекло.
Нет — бром менее активен, чем хлор, не способен вытеснить его из соли. Реакция возможна только в обратную сторону.
Реакция 1:1. n(AgCl)=0,2 моль (M=143,5). m=0,2×143,5=28,7 г.
Орбита оценит уровень по каждой из 34 тем ЕГЭ и сама подберёт, что решать дальше. Первая диагностика — 12 задач, регистрация по логину, почту не спрашиваем.
Начать бесплатно