неорганическая химия 9 класс

Открытие галогенов

Что Вам уже известно о галогенах и их со­единениях из курса химии 8 класса? Что нового Вы узнали в этом учебном году?

Факты

В названиях галогенов нашли от­ражение ихнекоторые свойства.

Латинское название фтора проис­ходит от глаголаfluere — течь, так как природный минерал, образо­ванный фтором — флюорит (CaF₂), — плавится при достаточно низкой температуре.

Греческое слово chloros на русс­кий язык переводится как «желто-зеленый», а греческие словаbro-mos, iodes и astatos соответственно означают«зловонный», «фиолето­вый» и «неустойчивый».

Главную подгруппу VII группы образуют химические элементы — фтор, хлор, бром, йод и астат, которые объединяют общим названием — галогены.

Рис. 60. Строение электронных оболочек атомов галогенов

Строение электронных оболочек некоторых атомов галоге­нов показано на рис. 60.

Строение атомов галогенов

Поскольку в природе химические элементы галогенывстречаются только в составе сложных веществ (рис. 61), в которых атомы галогенов имеют степень окисления — 1, мож­но сделать вывод, что устойчивая степень окисления для галогенов равна -1.

Рис. 61. Высокая химическая активность галогенов приводит к тому, что в приро­де они не встречаются в виде простых веществ. Фтор входит в состав минерала флюорита (а), хлор образует каменную соль (б).

Огромное количество бромид- и йодид-ионов содержится в морской воде, например в воде Мертвого моря (в)

Физические свойства простых веществ

Пользуясь табл. 13, сделайте вывод об из­менении физических свойств галоге­нов — простых веществ.

Таблица 13

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГАЛОГЕНОВ

Объясните, почему название йода — тем­но-серого вещества с металлическим бле­ском — происходит от греческого слова «фиолетовый».

Химические свойства простых веществ

Познакомимся с некоторыми химическими свойствамипростых веществ, образованных галогенами.

Высокая химическая активность галогенов проявляется в их взаимодействии с водородом, но условия, при которыхпротекают химические реакции, а также их признаки оказываются разными.

Начнем с самого неактивного галогена — йода.

Факты

Ни один из галогенов не вступает в химическую реакцию с кислородом. Галогены не горят. 

Зная строение атомов галогенов, объяс­ните, почему у йода самая низкая химиче­ская активность.

I₂ + Н₂ ↔ 2HI

Реакция брома с водородом требует только начального на­гревания, которое после начала взаимодействия веществможно прекратить. Образующийся бромоводород — устойчи­вое вещество:

Вr₂ + Н₂ = 2НВr

Если исходные вещества не нагреть, то реакция между ни­ми не начнется.

Смесь хлора с водородом взрывоопасна: достаточно не­большой искры или попадания на смесь солнечного луча, что­бы началась химическая реакция:

Сl₂ + Н₂ = 2НСl

Однако смесь хлора с водородом можно хранить в темноте или при неярком рассеянном свете.

Химическая реакция между фтором и водородом начинается сразу же после того, как эти газы придут в соприкосновение:

F₂ + Н₂ = 2HF

Эта реакция протекает со взрывом даже в полной темноте!

Покажите для любого из уравнений хими­ческой реакции галогена с водородом, что коэффициенты расставлены правильно, используя для этого метод электронного баланса.

Об активности галогенов можно судить по количеству теп­лоты, которое выделяется или поглощается в ходе химичес­кой реакции с одним и тем же веществом,например с на­трием:

F₂ + 2Na = 2NaF + 1139 кДж

Cl₂ + 2Na = 2NaCl + 821 кДж

Br₂ + 2Na = 2NaBr + 720 кДж

I₂ + 2Na = 2NaI + 576 кДж

Условия протекания реакций галогенов с водородом и на­трием, а также признаки этих реакций приводят нас к выводу: с увеличением зарядов атомных ядер галогеновактивность простых веществ уменьшается.

В самом общем виде химические свойства простых ве­ществ — галогенов можно выразить такой схемой:

Наl₂ + 2ē → 2Наl^-1

Галогениды

Большое значение в жизни каждого человека имеют гало­гениды (рис. 62, 63), то есть бинарные соединения, в которых степень окисления галогенов равна — 1.

Водородные соединения галогенов (галогеноводороды) очень хорошо растворяются в воде. Так, например, в 1 л воды можно растворить 500 л хлороводорода. Растворение галогеноводородов в воде сопровождается их диссоциацией.

Рис. 62. Главной составной частью самого твердого веще­ства в организме человека — зубной эмали является фто­рид кальция CaF₂

Рис. 63. Хотя героиня фильма «Любовь и голуби» Раиса Захаровна (Л. Гурчен­ко) и называла соль белым ядом, без хлорида натрия не проживешь: из этого ве­щества в организме образуется соляная кислота, необходимая для пищеварения.

При этом наблюдается закономерность: чем больше заряд атомного ядра галогена, тем больше молекул распадается на ионы.

Пользуясь схемами строения атомов гало­генов, объясните зависимость силы галогеноводородов как электролитов от заря­да ядра атома галогена.

Перепишите схему химической реакции между оксидом кремния (IV) и плавиковой (фтороводородной) кислотой и расставьте в ней коэффициенты. К каким типам хими­ческих реакций можно отнести это вза­имодействие? 

Большинство галогенидов металлов хорошо растворяются в воде (см. таблицу растворимости солей, кислот и основа­ний). При этом они, так же как и галогеноводороды, диссоци­ируют.

Практически не растворяются в воде хлорид, бромид и йодид серебра.

Составьте уравнение диссоциации двух любых галогенидов металлов.

 ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫТ 24

Налейте в пробирку 1 мл раствора хлорида натрия и добавьте к не­му 1-2 капли раствора нитрата серебра. Отметьте цвет образовав­шегося осадка. Проверьте, растворяется ли он в растворе азотной кислоты и в аммиачной воде. Повторите опыт с растворами бромида натрия и йодида натрия. Результаты лабораторного опыта можно представить в табличной форме.

Составьте химические уравнения прове­денныхреакций в сокращенном ионном виде.

Факты

Очень слабая плавиковая кисло­та способна «растворять» стекло:

SiO₂ + HF → SiF₄↑ + H₂O.

Это свойство плавиковой кисло­ты часто приводит к ошибочному утверждению, что это самая сильная из всех кислот.

В общем виде проведенные испытания можно записать с по­мощью одного химического урав­нения в сокращенном ионном виде:

Наl^- + Ag⁺ = AgHal↓

Исключение составляет фто­рид-ион. Он не образует осадка с ионом серебра, но для его обнаружения можно воспользо­ваться раствором соли кальция:

F^- + Са²⁺ = CaF₂↓

Какая ошибка допущена в этом уравне­нии? Найдите, объясните и исправьте ее (в тетради, а не в учебнике!).

Сравним электронное строение атомов галогенов с элек­тронным строением галогенид-ионов.

Появление «лишнего» электрона значительно изменяет свойства галогенов. Рассмотрите примеры на рис. 64, 65

Рис. 64. Газовая атака. Утром 22 апреля 1915 г. германская армия провела первую в истории войн газовую атаку. На участке фронта длиной 6 км к северо-востоку от бель­гийского города Ипр было одновременно от­крыто 6000 баллонов, содержащих 180 т хло­ра. В результате примерно 5000 солдат и офицеров англо-французских войск погибли, около 10 000 получили тяжелые отравления. Общие потери всех армий от отравляющих веществ достигли 1 009 088 человек

Рис. 65. Поваренная соль. Хлорид-ионы не оказывают стольгубительного влияния на живые организмы. Хлорид натрия — обя­зательная составная часть пищи человека и животных