38. Галогены. Общая характеристика элементов. Особенности фтора. Свойства простых веществ галогенов.

VIIА-группу образуют р-элементы: фтор F, хлор Cl, бром Br, иод I и астат At. Название элементов VIIА-группы – «галогены», т. е. «рождающие соли» – связано с тем, что большинство их соединений с металлами представляет собой типичные соли (CaF2, NaCl, MgBr2, KI), которые могут быть получены при непосредственном взаимодействии металла с галогеном.

Общая формула валентных электронов – ns2 np5. Все элементы легко образуют простые однозарядные анионы Г ^– .

Простые вещества

Простые вещества - галогены - состоят из двухатомных молекул, в которых атомы связаны ковалентной неполярной связью.

Галогены - вещества молекулярного строения; плохо растворимы в воде (происходит обратимая химическая реакция), но хорошо растворимы в неполярных и малополярных растворителях, таких как CCl4, гексан С6Н14, сероуглерод CS2 и т.п.

Простые вещества галогенов образованы двухатомными молекулами Г2. В простых веществах при переходе от F2 к I2 с увеличением числа электронных слоев и возрастанием поляризуемости атомов происходит усиление межмолекулярного взаимодействия, приводящее к изменению агрегатного состояния при стандартных условиях. Некоторые характеристики молекулярных галогенов

Элемент	Ткип, °С	Тпл, °С	Внешний вид
F2	–188,1	–219,6	Бледно-желтый газ
Cl2	–34,0	–101,0	Желто-зеленый газ
Br2	59,5	–7,2	Бурая жидкость
I2	185,5 Сублим.	113,6	Черные кристаллы

Все простые вещества имеют резкий запах и являются ядовитыми. Вдыхание их паров вызывает раздражение слизистых оболочек и дыхательных органов, а при больших концентрациях – удушье.

Во время первой мировой войны хлор применяли в качестве отравляющего вещества.

Газообразный фтор и жидкий бром вызывают ожоги кожи. Работая с галогенами, следует соблюдать меры предосторожности.

Йод открыт в 1811 г. Куртуа. Свое название элемент получил от слова «иоеидес», что по-гречески означает «окрашенный в фиолетовый цвет».

Высокая реакционная способность F2 создает трудности с выбором конструкционных материалов для работы с ним. Обычно для этих целей используют никель и медь, которые, окисляясь, образуют на своей поверхности плотные защитные пленки фторидов. Название F связано с его агрессивным действием.

Молекулы простых веществ — галогенов состоят из двух атомов.

Фтор F2 при нормальных условиях представляет собой светло-зелёный газ с очень резким запахом. Чрезвычайно ядовит.

Хлор Cl2 — жёлто-зелёный газ с резким запахом. Ядовит . Во время Первой мировой войны армия Германии применила хлор как боевое отравляющее вещество. В результате многие тысячи солдат армий Антанты получили отравление.

Хлор растворяется в воде. При нормальных условиях в одном объёме воды может раствориться до двух объёмов хлора. Раствор хлора в воде называется хлорной водой.

Бром Br2 — красно-бурая жидкость с резким запахом. Пары брома ядовиты.

Йод I2 — твёрдое вещество. При нормальных условиях представляет собой кристаллы тёмно-серого цвета с металлическим блеском, которые при нагревании легко переходят в газообразное состояние, практически минуя жидкое (возгоняются). Раствор йода (5%-ный) в спирте применяется в медицине для обеззараживания ран (йодная настойка).

Свойства простого вещества астата практически не изучены, так как его атомы короткоживущие.

Рассмотрим химические свойства галогенов.

Галогены – типичные неметаллы. Они реагируют с металлами и водородом, выступая в роли окислителей. При взаимодействии галогенов с металлами образуются соли – галогениды.

Например, при взаимодействии меди с хлором образуется хлорид меди(II):

Cu + Cl2 = CuCl2

Кристаллический йод бурно реагирует с алюминием при добавлении капли воды (вода в данной реакции – катализатор):

2Al + 3I2 = 2AlI3

Рассмотрим реакции галогенов с водородом. Фтор реагирует с водородом со взрывом. В результате образуется фтороводород:

F2 + H2 = 2HF + Q

Водород может гореть в атмосфере хлора. Эта реакция интересна тем, что водород и хлор в темноте не взаимодействуют, но их смесь взрывается от вспышки света:

H2 + Cl2 = 2HCl + Q

Бром и иод с водородом реагируют не так энергично, как фтор и хлор.

Окислительная способность галогенов в ряду F2 – Cl2 – Br2 – I2 убывает. Это закономерность могут подтвердить и другие экспериментальные факты. Более активный галоген может вытеснить менее активный из его соли. Например, фтор вытесняет хлор, бром, йод из соответствующих галогенидов:

F2 + 2NaCl = 2NaF + Cl2

F2 + 2NaBr = 2NaF + Br2

F2 + 2NaI= 2NaF + I2

Хлор может вытеснять только бром и йод, а бром вытесняет из солей только йод.