Halogeny – prvky VII.A skupiny
description
Transcript of Halogeny – prvky VII.A skupiny
Halogeny – prvky VII.A skupiny
• charakteristika:
• p – prvky - valenční elektrony mají v orbitalech s a p a to celkem 7 val. elektronů
• elektronegativita jejich atomů roste od astatu k fluóru• v přírodě se nevyskytují čisté, ale i v minerálech• jejich atomy reaktivní, do oktetu jim chybí pouze 1
elektron, který získávají od atomu prvku se kterým vstupují do vazby
fluór (9F)
• historie:
• název od minerálu fluoritu, který se dříve používal jako tavidlo (z latinského fluo = téci) – v hutích používán pro snížení teploty při roztavování rud
• název navrhl roku 1812 A. M. Ampere Siru Davymu • zvláštní vlastnosti kazivce vydávat po zahřátí světlo
(fluorescence) objeveny již v 17. století • pokusy o přípravu fluoru chemickou cestou vždy
ztroskotaly na jeho extrémní reaktivitě
• výskyt:
• fluorit=kazivec - CaF2 • kryolit - Na3AlF6 • fluoroapatit - Ca5F(PO4)3
fluorit=kazivec – CaF2, po zahřátí fosforeskuje, má schopnost fluorescence tzn. mění svou barvu v
procházejícím a dopadajícím světle
kryolit = hexafluorohlinitan sodný
• průmyslová výroba:
• jediným prakticky používaným způsobem výroby je Moissanova metoda, která je založena na elektrolýze směsi fluoridu draselného a bezvodého fluorovodíku
• H2 a F2 spolu reagují velmi explozivně, a proto musí být prostor mezi katodou a anodou oddělen diafragmou
• teplota i výška hladiny elektrolytu jsou řízeny automaticky • nádoba z měkké oceli je zároveň katodou, anoda je tyč z kompaktního
negrafitizovaného uhlíku
• fyzikální vlastnosti:
• světle žlutý plyn • molekula biatomická • nejčastěji v plynném stavu• jedovatý, pronikavě dráždivý zápach
• chemické vlastnosti:
• nejreaktivnější ze všech prvků • reaguje se všemi prvky vyjma helia, argonu a neonu, s
některými za vzniku tepla a světla • velmi silné oxidační činidlo • s vodíkem se slučuje i v temnu a při velmi nízkých
teplotách explozivně • tendence odebírat vodík jiným sloučeninám:
2H2O + 2F2 → O2 + 4HF
• využití:
• většina vyrobeného fluoru (70 – 80%) se používá k výrobě fluoridu uranového (UF6) pro potřeby jaderných elektráren
• výroba teflonu
teflonové nádobí, teflonové pásky
• sloučeniny:
• fluorovodík
• silně páchnoucí bezbarvý plyn • bezvodý fluorovodík se vyrábí působením kyseliny
sírové na kazivec=fluorit:
CaF2(s) + H2SO4(l) → 2HF(g) + CaSO4(s)reakce endotermická, proto se provádí za zvýšené teploty
• fluorovodík leptá sklo:SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
• kyselina fluorovodíková je bezbarvá kapalina, lze ji připravit rozpouštěním fluorovodíku ve vodě
• fluorovodík i kyselina silně leptají tkáně
• využití:
• dnes se používá k výrobě syntetického kryolitu (zvýšená výroba hliníku)
• při leptání skla • k výrobě fluoridů • výroba kyselých pracích prostředků
• fluorid sodný • fluoridace vody • konzervování dřeva • výroba insekticidů a fungicidů
• fluorid cínatý • do zubních past k prevenci tvorby zubního kazu
chlór (17Cl )
• historie:
• v roce 1779 připravil švédský lékárník C.W. Scheele chlór reakcí kyseliny chlorovodíkové s oxidem manganičitým.
• název chlóru, který v roce 1811 navrhl H. Davy, vychází z charakteristické barvy tohoto plynu (řecké chloros znamená nažloutlý nebo světle zelený).
• výskyt:
• vyskytuje se pouze ve sloučeninách • největší zásoby chloridů jsou v mořské vodě • menší množství chloridů je ve vodách některých
vnitrozemských moří a slaných jezer • sylvín – KCl, halit - NaCl • v žaludeční šťávě je asi 0,5% HCl (aktivuje pepsin)
• průmyslová výroba:
• elektrolýza je výrobní postup, kdy elektrolytem prochází el. proud, díky průchodu el. proudu elektrolytem kationty a anionty putují k elektrodám (katodě a anodě)
• na katodě probíhá redukce kationtů, na anodě probíhá oxidace aniontů, elektrody mají el. náboj
• elektrolýza taveniny NaCl• elektrolýza vodného roztoku NaCl
• fyzikální vlastnosti:
• žlutozelený plyn charakteristického zápachu • ve vyšších koncentracích toxický• biatomická molekula • dvaapůlkrát těžší než vzduch
chlór
• chemické vlastnosti:
• velmi reaktivní • reaguje se všemi prvky kromě kyslíku, dusíku, vzácných
plynů a platinových kovů • oxidační činidlo• ve vodě rozpustný, reaguje s vodou a vzniká chlorová
voda:Cl2 + H2 O → HCl + HClO na světle pokračuje rozklad kyseliny chlorné na kyselinu chlorovodíkovou a kyslík:
• HClO → HCl + O
• využití:
• výroba chlorovaných organických sloučenin (vinylchlorid) • bělení papíru, textilu a celulózy • dezinfekce pitné a užitkové vody (v plaveckých
bazénech, vodárnách a odpadních stokách)
• sloučeniny:
• chlorovodík • výroba: • spalováním vodíku v chloru:
H2 + Cl2 → 2HCl • vytěsňování chlorovodíku z chloridu sodného
koncentrovanou kyselinou sírovou:2NaCl + H2SO4 → 2HCl + Na2SO4 (600 °C)
• bezbarvý plyn ostře štiplavého zápachu • těžší než vzduch
• kyselina chlorovodíková
• výroba - reakcí chlorovodíku a vody • silná kyselina • koncentrovaná 37%, 42% - dýmavá kyselina
• využití: • výroba chloroprenu a PVC • příprava chloridů
• chloridy • podle způsobu vazby rozdělujeme chloridy:• iontové• kovalentní
• podle rozpustnosti ve vodě: • chloridy nerozpustné ve vodě (Ag, Hg, Pb) • chloridy rozpustné ve vodě (CaCl2, FeCl3)
• kyselina chlorná • slabá kyselina • málo stálá • známá pouze ve vodných roztocích
• soli – chlornany
• silná oxidační činidla • desinfekční a bělící činidla • vznikají zaváděním chlóru do roztoků hydroxidů:
2NaOH(aq) + Cl2 → NaClO(aq) + NaCl + H2O
• soli - chlorečnany
• vznikají zaváděním chlóru do hydroxidu:6KOH + 3Cl2 → KClO3 + 5KCl + 3H2O
• chlorečnan sodný - herbicid, sušení sojových bobů • chlorečnan draselný - složka zápalných směsí pro
hlavičky zápalek
Travex – chlorečnan sodný
• chlornan sodný – obsažen např. v Savu
• chlorovaný fosforečnan trisodný (Na3PO4 · 11H2O)4 · NaClO – detergent v myčkách nádobí
• chlornan vápenatý – bělení papíru • chlorové vápno Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2 · 2H2O,
bělení a desinfekce
• soli – chloristany
• silná oxidační činidla • chloristan amonný - oxidační činidlo pro raketové palivo • chloristan draselný - hlavní složka pyrotechnických
směsí pro ohňostroje
bróm (35Br)
• historie:
• bróm izoloval v roce 1826 A. J. Balard z matečného roztoku po krystalizaci síranu a chloridu sodného z vody Montpellierských slaných bažin
• název dostal (z řeckého brómos = zápach) pro svůj nepříjemný pronikavý zápach
• výskyt:
• je velmi reaktivní proto se vyskytuje pouze ve sloučeninách
• hlavním přírodním zdrojem brómu jsou bromidy obsažené v mořské vodě
• atomární poměr chlóru a brómu v mořské vodě je 660:1 • minerály
bróm
• laboratorní příprava
• laboratorně se získává zahřívání bromidu draselného s oxidem manganičitým:2KBr + MnO2 + 2H2SO4 → Br2 + K2SO4 + MnSO4 + 2H2O
• průmyslová výroba
• oxidací bromidů chloremKBr + Cl2 → KCl + Br2
• fyzikální vlastnosti:
• tvoří biatomické molekuly • tmavě červená zapáchající kapalina• leptá sliznice a dráždí ke kašli • rozpustný ve vodě – nasycený roztok se nazývá
bromová voda
• chemické vlastnosti: • má oxidační vlastnosti
• využití:
• výroba bromovaných organických sloučenin – účinné nematocidy (prostředek h hubení červů), pesticidy
• výroba léčiv - Bromhexin
• sloučeniny:
• bromovodík • vyrábí se katalyzovanou syntézou vodíku a brómu
H2 + Br2 → 2HBr (200 - 400 °C / Pt ) • mezi molekulami nedochází k vytváření vodíkových
vazeb • bromovodík je bezbarvý plyn pronikavého zápachu • katalyzátor v organické chemii
• bromidy
• většinou bezbarvé látky, pokud zabarvení není způsobeno kationtem
• většina bromidů je rozpustných ve vodě • nerozpustný je bromid stříbrný, rtuťný a měďný
jód (53I)
• historie:
• připravil ho vyluhováním popela mořských chaluh kyselinou sírovou
• o dva roky později jej pojmenoval podle charakteristické
vlastnosti – fialové barvy podobné fialkám – (ioeidés zřečtiny) – L. Gay Lussac
• výskyt:
• roku 1840 byla zjištěna přítomnost jodičnanu sodného v chilském ledku
• Chile největším světovým producentem jódu až do 60. let 20. století, kdy ve státě Michigan a v Japonsku zahájena těžba jodidů z vod slaných jezer a bažin
• jodobromové vody – lázně Darkov, Klimkovice• minerály
jód
• průmyslová výroba:
• jodidy obsažené v solankách se oxidují chlórem na jód, který se z roztoku vyhání proudem vzduchu a přečistí se sublimací
• fyzikální vlastnosti:
• jemná černofialová, páchnoucí krystalická látka • jedovatý, leptavý, snadno sublimuje, ve vodě málo
rozpustný • jódová tinktura - 6,5% lihový roztok
• chemické vlastnosti:
• biatomická molekula • reaguje s méně prvky než fluór, chlór, bróm • slabé oxidační činidlo • při reakci se škrobovým roztokem vzniká intenzivní
modré zabarvení, to při zahřátí zmizí, ale po ochlazení se obnoví (změna struktury škrobu) - důkaz jódu nebo škrobu
• využití:
• asi 1/2 se zpracovává na organické sloučeniny • doplněk stravy dobytka a drůbeže • výroba léků • dezinfekcí (jodová tinktura = jód + ethanol = účinné
antiseptikum)
• sloučeniny:
• jodovodík • bezbarvý plyn, páchne, dráždí ke kašli, leptá sliznici • ve vodě se rozpouští na kyselinu jodovodíkovou
jodidy
• většina jodidů ve vodě rozpustná • nerozpustné jodid stříbrný, jodid thalný, jodid olovnatý
• kyselina jodičná (HIO3) • tvoří bílé krystalky,dobře rozpustné ve vodě • silné oxidační činidlo
• kyselina jodistá (HIO4) • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo
• kyselina pentahydrogenjodistá • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo
astat (85 At)
• historie:
• astat (z řeckého astatos - nestálý)• bombardováním 209Bi částicemi α připravili v cyklotronu izotop 211At
(poločas rozpadu 7,21 hodiny) a 2 neutrony• existenci předpověděl Mendělejev, jako ekajód, původně objeven v rudách
roku 1935• je známo 24 izotopů astatu, od 196At až k 219At • všechny mají krátký poločas rozpadu • poločas delší než hodinu mají 211At, 207At, 208At, 209At, 210At • největší množství astatu, které bylo připraveno je 0,05 μg
• výskyt:
• astat je článkem radioaktivních rozpadových řad, produkt rozpadu uranových a thoriových rud
odhaduje se, že celá zemská kůra obsahuje méně než 44 mg At (srovnání: francia je v zemské kůře 15 g, polonia je 2500 t)
• využití:
• astat je ve srovnání s radioaktivním jódem lepším prostředkem k destrukci anomálních tkání štítné žlázy, protože emitované záření α má ve tkáních kratší dosah (70 μm) a větší energii (5,9 MeV) a tím i lepší lokální účinek než jód, který emituje méně energetického záření β s dosahem až 2000 μm
• avšak nedostupnost a vysoká cena preparátů
obsahujících astat omezují jejich praktické použití