Підготовка до ЗНО з хімії

Галогени утворюють з Гідрогеном сполуки типу H–Hal, водні розчини яких є кислотами.

У галогеноводнях зв`язок – ковалентний полярний. У цих сполуках галогени виявляють найнижчий ступінь окиснення –1.

Одержання галогеноводнів.

1. Взаємодія простих речовин H₂ і Hal₂:

H₂ + Hal₂ = 2HHal.

2. Дією концентрованої сульфатної кислоти на тверді солі галогеноводневих кислот:

CaF₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2 HF,       NaCl + H₂SO₄ = NaHSO₄ + 2HCl.

Одержати HBr і HI цим методом неможливо:

2KBr + 3H₂SO₄ = Br₂ + 2KHSO₄ + 2H₂O + SO₂,

8KI + 9H₂SO₄ = 4I₂ + 8KHSO₄ + 4H₂O + H₂S.

Фізичні властивості.

За н. у. HF – рідина, решта галогеноводнів – безбарвні гази. Висока температура кипіння HF пояснюється утворенням водневих зв`язків.

H–F∙∙∙H–F∙∙∙H–F

Усі галогеноводні добре розчинні у воді. Так 1 об`єм води розчиняє 500 об`ємів HCl. Розчин HF у воді – фторидна (плавикова) кислота, розчин HCl у воді – хлоридна (соляна) кислота.

Хімічні властивості.

Сила кислот у ряду HF – HCl – HBr – HI зростає. HF – кислота середньої сили, усі інші – сильні.

HF реагує зі склом за схемою:

40HF + CaO∙Na₂O∙6SiO₂ = CaF₂ + 2NaF + 6H₂[SiF₆] + 14H₂O,

тому плавикову кислоту зберігають у тефлонових балонах.

Реакція розчинення скла у HF лежить в основі процесу травлення – нанесення написів та візерунків на скляні вироби.

Газоподібний HCl реагує з амоніаком NH₃, лугами, органічними речовинами (реакції приєднання):

NH₃ + HCl = NH₄Cl (або NH₃∙HCl, [NH₄⁺]Cl^–),

NaOH+ HCl = NaCl + H₂O

Хлоридна кислота – безбарвна рідина з різким запахом. Масова частка HCl – 37%.

Хлоридна кислота виявляє усі характерні властивості кислот: реагує з металами, оксидами, основами і деякими солями, з утворенням хлоридів.

Fe + 2HCl = FeCl₂ + H₂,                   CaO + 2HCl = CaCl₂ + H₂O,

Al(OH)₃ + 3HCl = AlCl₃ + H₂O,       NaHCO₃+ HCl = NaCl + H₂O + CO₂.

При взаємодії HCl із сильними окисниками (KMnO₄, K₂Cr₂O₇, MnO₂, PbO₂) утворюється газоподібний Cl₂:

14HCl + K₂Cr₂O₇ = 3Cl₂ + 2KCl + 2CrCl₃ + 7H₂O,

що застосовують для добування Cl₂ у лабораторії.

Хлоридна кислота входить до складу шлункового соку і підтримує його pH ≈ 1,2. Її використовують для добування хлоридів, травлення металів при паянні та у гальванопластиці.

Солі галогеноводневих кислот – галогеніди (фториди, хлориди, броміди, йодиди). Більшість галогенідів добре розчинні у воді.

Галогеніди (крім фторидів) виявляють відновні властивості:

6NaI + K₂Cr₂O₇ + 7H₂SO₄ = 3I₂ + Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + 3Na₂SO₄ + 7H₂O.

Якісні реакції на галогенід-іони.

Якісними називають реакції, якими можна виявити у досліджуваному розчині дану речовину. Якісними реакціями на галогенід-іони є взаємодія з аргентум нітратом AgNO₃, у результаті якої утворюються малорозчинні солі:

Ag⁺ + Cl^– = AgCl↓,                  Ag⁺ + Br^– = AgBr↓,                 Ag⁺ + I^– = AgI↓.

Вони утворюють осади характерного вигляду і забарвлення: AgCl – білий сирнистий, AgBr – світло-жовтий дрібнокристалічний, AgI – жовтий.

Усі галогеніди аргентуму нерозчинні у нітратній кислоті, але розчинні в амоніаку:

AgCl + NH₃ = [Ag(NH₃)₂]Cl

При підкисленні нітратною кислотою відбувається зворотний процес:

[Ag(NH₃)₂]Cl + 2HNO₃ = AgCl¯ + 2NH₄NO₃.

Застосування галогенідів.

Натрій хлорид використовують як харчову приправу, у виробництві хлору, хлороводню, мила. Калій хлорид – калійне добриво. Кальцій хлорид – осушуючий реагент і компонент охолоджуючих сумішей (суміш CaCl₂ і льоду у відношенні 1:1,43, знижує температуру до –55 ⁰С).

Броміди і йодиди використовують у фотографії як світлочутливі реагенти та у виробництві лікарських засобів.