Fluorowce fluor, brom, jod. Występowanie, otrzymywanie, właściwości fizyczne i chemiczne: fluoru, bromu, jodu

Transkrypt

1 Fluorowce fluor, brom, jod Występowanie, otrzymywanie, właściwości fizyczne i chemiczne: fluoru, bromu, jodu

2 Fluor Występowanie: fluor nie występuje w stanie wolnym, występuje wyłącznie w stanie związanym w minerałach: fluoryt CaF 2, kriolit Na 3 AlF 6, apatyt Ca 3 (PO 4 ) 2. Ca(ClF) 2 Otrzymywanie fluoru: elektroliza ciekłego fluorowodoru - (otrzymuje się z CaF 2 ) z dodatkiem KHF 2 : CaF 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2HF A(+): 2F- F 2 + 2e - K(-): 2H+ + 2e - H 2 Właściwości fizyczne: bladożółty gaz o ostrym zapachu, podrażniających błony śluzowe o gęstości w warunkach normalnych 1,7g/cm 3, gaz jest silnie toksyczny

3 Fluor

4 Fluor Właściwości chemiczne fluoru: fluor w związkach chemicznych występuje wyłącznie na stopniu utlenienia I, jest najsilniejszym utleniaczem wśród pierwiastków, reaguje bezpośrednio prawie z wszystkimi pierwiastkami (wyjątek He, Ne) i związkami chemicznymi, Mg, Al, Fe, Ni, Cu, Zn w niższych temp. pasywuje się warstewką soli Ca + F 2 CaF 2 2Al + 3F 2 2AlF 3

5 Fluor Właściwości chemiczne fluoru cd: fluor reaguje z wodorem, siarką, fosforem już w bardzo niskich temp., z tlenem podczas wyładowań atmosferycznych, reaguje z wodą, rozcieńczonymi zasadami, wypiera pozostałe fluorowce z soli prostych, w podwyższonych temp. tworzy związki międzyhalogenowe o ogólnym wzorze AX n, gdzie n = 1, 3, 5, 7 S + 3F 2 SF 6 H 2 + F 2 2HF (aq) O 2 + F 2 O 2 F 2(g) H 2 O + F 2 2HF + O 2 SiO 2 + 2F 2 SiF 4(g) + 2O 2KOH + 2F 2 OF 2(g) + 2NaF + H 2 O 2NaCl + F 2 2NaF (aq) + Cl 2 Cl 2 + F 2 2ClF (g) Br 2 + 3F 2 2BrF 3(g)

6 Fluor ważniejsze związki: fluorowodór i kwas fluorowodorowy Fluorowodór HF: bezbarwna, higroskopijna dymiąca ciecz (pozostałe halogenowodory są gazami), cząsteczki HF ulegają asocjacji w wyniku dużego momentu dipolowego i powstawania wiązań wodorowych Kwas fluorowodorowy HF (aq) : fluorowodór bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, ulegając w niej dysocjacji, dając słaby kwas, jedyny kwas reagujący ze szkłem HF + H 2 O H 3 O + + F - SiO 2 + 4HF SiF 4 + 2H 2 O

7 Fluor - zastosowanie Zastosowanie fluoru: otrzymywanie teflonu (spolimeryzowany C 2 F 4 - tetrafluoroeten), freonów CF 2 Cl 2 - dichlorodifluorometan, kwasu fluorowodorowego, do produkcji uranu i rozdzielania jego izotopów, utleniacz wodoru w silnikach rakietowych Zastosowanie związków fluoru: kwas fluorowodorowy do trawienie wzorów i napisów na szkle, SF 6 - w elektronice i materiały termoizolacyjne, teflon substancja plastyczna odporna chemicznie, freony w technice chłodniczej

8 Brom Występowanie bromu: występuje wyłącznie w postaci związanej, są to bromki rozpuszczone w wodzie morskiej towarzyszące złożom soli kamiennej Właściwości fizyczne: czerwonobrunatna ciecz, o charakterystycznym duszącym i ostrym zapachu, łatwo przechodzi w pary, silnie toksyczna, bardzo dobrze rozpuszcza się CCl 4, rozpuszcza się również w wodzie (woda bromowa), w trakcie rozpuszczania w ulega dysproporcjonowaniu (max stężenie ok. 3,5%) 0 Br 2 + H 2 O H -I Br + H I BrO

9 Brom

10 Brom Otrzymywanie bromu: z bromków w reakcji z gazowym chlorem 2NaBr + Cl 2 2NaCl + Br 2 Właściwości chemiczne bromu: W związkach chemicznych występuje na stopniach utlenienia: I (HBr, KBr, CaBr 2 ); +I (Br 2 O; HBrO); +III (NaBrO 2 ); +V (HBrO 3, Ba(BrO 3 ) 2 ); +VII (HBrO 4, KBrO 4 ) Brom nie reaguje z tlenem, jego tlenki Br 2 O, BrO 2, Br 2 O 5 otrzymuje się metodami pośrednimi Mg, Pb, Ni pod wpływem bromu ulegają pasywacji

11 Brom Właściwości chemiczne bromu: W podwyższonej temp. reaguje z wodorem Br 2 + H 2 2HBr Z aktywnymi litowcami reaguje wybuchowo Br 2 + 2K 2KBr W stanie wilgotnym reaguje ze złotem 3Br 2 + 2Au 2AuBr 3 Brom reaguje z niemetalami siarką, fosforem

12 Brom i jego związki Tlenki bromu: Br 2 O, BrO 2, Br 2 O 5 mają charakter kwasowy Kwasy bromowe: HBrO - kwas bromowy(i), HBrO 3 - kwas bromowy(v), HBrO 4 kwas bromowy(vii), nie został wyodrębniony kwas bromowy(iii), jego reszta występuje tylko w solach (np. Ca(BrO 2 ) 2 Moc kwasów wzrasta wraz ze stopniem utlenienia bromu w cząsteczce kwasu

13 Brom i jego związki Bromowodór HBr: bezbarwny gaz o ostrym zapachu, dymiący w powietrzu, bardzo dobrze rozpuszcza się w wodzie, tworząc bardzo mocny kwas bromowodorowy (mocniejszy od kwasu chlorowodorowego), praktycznie ulega całkowitej dysocjacji elektrolitycznej HBr + H 2 O H 3 O + + Br - Bromki (sole kwasu bromowodorowego): są dobrze rozpuszczalne w wodzie (wyjątki: PbBr 2, TlBr, CuBr, Hg 2 Br 2, AgBr) Zastosowanie: produkcja rozpuszczalników, barwników, AgBr w przemyśle fotochemicznym i medycynie

14 Jod Występowanie: w przyrodzie występuje wyłącznie w postaci związanej, w połączeniach organicznych rozpuszczonych w wodzie morskiej, w związkach organicznych, jako minerały towarzyszące pokładom saletry chiliskiej w postaci jodanów(v) Ca(IO 3 ) 2 Otrzymywanie: redukcja jodanu(v) wapnia, wypieranie z roztworów jodków chlorem lub bromem Ca(IO 3 ) 2 + 5NaHSO 3 3NaHSO 4 + Na 2 SO 4 + CaSO 4 + H 2 O + I 2 2KI + Cl 2 2KCl + I 2 2NaI + Br 2 2NaBr + I 2

15 Jod Właściwości fizyczne jodu: Ciało stałe, o budowie krystalicznej, barwy fioletowoczarnej (szaroczarnej) o metalicznym połysku, łatwo ulega sublimacji, tworząc filetowe pary, o ostrym zapachu, toksyczny, ma działanie parzące, podrażnia błony śluzowe Jod bardzo słabo rozpuszcza się w wodzie, natomiast bardzo dobrze rozpuszcza się w obecności I -, [(roztwór KI, tworząc jony I 3- (7% roztwór jodu roztworze KI płyn Lugola o barwie żółtobrunatnej)], dobrze rozpuszcza się w rozpuszczalnikach organicznych - alkoholu (3% w 90% etanolu jodyna o barwie żółtobrunatnej), CHCl 3, CS 2, CCl 4, roztwory barwy fioletowej

16 Jod Jod krystaliczny Pary jodu

17 Jod Właściwości chemiczne jodu: W podwyższonej temp. reaguje z wodorem H 2 + I 2 2HI (g) W obecności katalizatora (H 2 O) reaguje z metalami, np. z pyłem magnezu, cynku Mg + I 2 MgI 2 Zn + I 2 ZnI 2 Utlenianie jodu w reakcji z HNO 3 lub roztworami zasad 3I HNO 3 6HIO NO + 2H 2 O 3I 2 + 6NaOH 5NaI + NaIO 3 + 3H 2 O Wypieranie jodu przez chlor, brom z soli prostych 2KI + Br 2 2KBr + I 2 2NaI + Cl 2 2NaCl + I 2

18 Jod ważniejsze związki Jodowodór HI (g) : gaz bezbarwny, bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, ulega praktycznie całkowitej dysocjacji elektrolitycznej tworząc bardzo mocny kwas jodowodorowy HI (g) + H 2 O H 3 O + + I - Tlenki jodu: najważniejszy I 2 O 5, otrzymuje się przez utlenienie jodu kwasem azotowym(v), jest to substancja stała barwy białej, ulegające rozkładowi po ogrzaniu, ma właściwości kwasowe

19 Jod ważniejsze związki Kwasy jodowe: HIO kwas jodowy(i) HIO 3 kwas jodowy(v) H 5 IO 6 kwas jodowy(vii), ogrzewany traci wodę i tlen, w temp. 140 o C przechodzi w HIO 3 Zastosowanie jodu: w przemyśle spożywczym jodowanie soli, w medycynie jodyna, AgI w fotografii, w chemii analitycznej próba jodowa (wykrywanie skrobi), próba jodoformowa (wykrywanie grup C CH 3 ) O CH 3 CO CH 3 + 3I 2 + 4NaOH CHI 3 + 3Na I + CH 3 -COONa + 3H 2 O