Химия. 11 класс

Химические свойства

1. Реакции с металлами. Наиболее активным из галогенов является фтор. Уже при комнатной температуре он реагирует с большинством металлов:

Хлор при нагревании реагирует с серебром, золотом, платиной и другими металлами:

Для достижения заметной скорости реакции других галогенов с металлами обычно также требуется предварительное нагревание металла.

Обратим внимание на то, что простые вещества хлор и бром в силу высокой окислительной способности образуют c железом соединения , , в то время как действие соляной кислоты на железо приводит к образованию .

2. Реакции с водородом:

• а) фтор взаимодействует при комнатной температуре: ;
• б) хлор реагирует при поджигании или воздействии ультрафиолетового излучения: ;
• в) бром реагирует при нагревании: , реакция обратима;
• г) йод вступает в реакцию медленно даже при нагревании, реакция обратима: .

Таким образом, реакционная способность по отношению к водороду снижается в ряду галогенов F₂ — Cl₂ — Br₂ — I₂.

3. Реакции с растворами солей галогеноводородных кислот. В водных растворах галогеноводородных кислот, а также их солей более электроотрицательный галоген вытесняет менее электроотрицательный. Так, хлор вытесняет бром и йод, например:

.

Бром вытесняет только йод из растворов йодидов:

.

Способность более активных галогенов вытеснять менее активные из их соединений используется на практике. Например, бром и йод получают при действии хлора на их соединения.

Для фтора реакция вытеснения из растворов менее активных галогенов не характерна, так как фтор вступает в реакцию с водой.

Фтор с водой реагирует, окисляя атомы кислорода в молекулах воды:

2F₂ + 2H₂O = 4HF + O₂↑.

При растворении хлора в воде протекает обратимая реакция: . Образующийся раствор называют хлорной водой. Аналогично происходит растворение в воде брома и йода, но равновесные концентрации продуктов уменьшаются в ряду Cl₂ — Br₂ — I₂.

4. Реакции с органическими веществами. Галогенирование органических соединений происходит чаще всего в реакциях замещения (насыщенные и ароматические углеводороды) или присоединения (ненасыщенные и ароматические углеводороды). Например:

• • хлорирование метана: (реакция замещения);
• • бромирование бензола: ;
• • взаимодействие бромной воды с фенолом:

 + 3HBr (реакция замещения);

• • хлорирование этилена:  (реакция присоединения).

Из курсов биологии и органической химии вам также известно, что йод взаимодействует с раствором крахмала, образуя соединение синего цвета, а бромную воду используют как реагент на алкены, фенол, анилин.

5. Взаимодействие хлора со щелочами. В зависимости от условий проведения реакции образуются разные продукты. Так, при взаимодействии хлора с холодным раствором щёлочи хлор образует соли хлорид и гипохлорит:

а с горячим раствором — хлорид и хлорат:

Гипохлорит натрия широко применяется для дезинфекции сточных вод, воды в системах водоснабжения и плавательных бассейнов, в пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности, медицине.

6. Особенности химических свойств фтора. Фтор, в отличие от других галогенов, которые не взаимодействуют с кислородом, реагирует с ним, однако процесс протекает только под действием электрического разряда при −196 °С:

В этом соединении атомы фтора имеют степень окисления −1, атомы кислорода как менее электроотрицательного элемента имеют положительную степень окисления +1. Поэтому O₂F₂ называют фторидом кислорода(I).

Вода при соприкосновении со фтором горит. Состав продуктов зависит от условий протекания реакции. Среди продуктов всегда обнаруживают фтороводород и кислород:

.

В атмосфере фтора окисляется даже платина: . Однако некоторые металлы (Mg, Al, Ni, Cu) устойчивы к действию фтора за счёт образования плотной плёнки фторида на поверхности металла.

Под давлением или при действии ультрафиолетового излучения фтор реагирует с криптоном и ксеноном с образованием фторидов благородных газов.