Строение и физические свойства галогеноводородов

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

	HF	HCl	HBr	HI
Длина связи, нм	0,092	0,128	0,141	0,161
Энергия связи, кДж/моль	565	431	364	297
Теплота образования, кДж/моль	+ 271	+ 92	+ 36	– 27
Дипольный момент, Д	1,86	1,11	0,79	0,38
Константа диссоциации (H₂O, 25^oС)	2·10^-4	10⁷	10⁹	10¹¹
Т.пл., ^oC	– 83	– 114	– 87	– 51
Т.кип., ^oC	+ 20	– 85	– 67	– 35

В ряду фтор < хлор < бром < иод наблюдается увеличение атомных радиусов галогенов, поэтому в этом же ряду ожидаемо происходит увеличение длины связи водород-галоген и, следовательно, уменьшение её прочности.

Соответственно, чем прочнее связь, тем больше энергии выделяется при её образовании – именно по этой причине реакции водорода с фтором и хлором сопровождаются взрывом. Напротив,

От фтора к иоду уменьшается электроотрицательность, что является причиной уменьшение полярности связи в молекулах галогеноводородов. Однако сила кислот, напротив увеличивается, так как увеличиваются длины связей и уменьшается их прочность, что является существенно более значимым фактором, чем разделение зарядов в молекуле.

При анализе температур кипения и плавления галогеноводородов бросается в глаза отличие фтороводорода: его температуры кипения и плавления

существенно выше, чем можно было ожидать. Объяснение этого явления – образование прочных межмолекулярных водородных связей во фтороводороде. В конденсированном состоянии формируются длинные цепочки атомов за счет ориентации молекул фтороводорода по принципу голова к хвосту.

Таким образом, при стандартных условиях галогеноводороды представляют собой бесцветные газообразные вещества (белые пары) с резким запахом, хорошо растворимые в воде. Более того, галогеноводороды образуют с водой азеотропные смеси, т.е. растворы галогеноводородов определенной концентрации можно подвергнуть перегонке.

Азеотропная смесь – очень любопытное явление. Состав раствора из двух компонентов (растворенное вещество и растворитель) обычно характеризуют мольной долей растворенного вещества. При этом каждый из компонентов находится в равновесии со своим паром (газовой фазой). Так вот, азеотропная смесь – это смесь такого состава, при котором при температуре кипения состав раствора и состав пара одинаков, т.е. эта смесь не разделяется при перегонке.

Концентрированные растворы галогеноводородов – галогеноводородные кислоты – обычно слегка окрашены в желто-красный (бромоводородная), желтовато-коричневый (иодоводородная) цвета. Окраску в случае бромо- и иодоводородной кислот формируют незначительные количества свободных галогенов, в случае соляной кислоты желтую окраску иногда придаёт примесь ионов Fe³⁺.

Химические свойства галогеноводородов

1. Проявляют свойства кислот, причем в ряду HF << HCl < HBr < HI кислотные свойства увеличиваются, фтороводородная кислота является слабой, остальные кислоты сильные.

а) диссоциация в водном растворе

HF D H⁺ + F^-, K = 2·10^-4; HHal " H⁺ + Hal^- (Hal = Cl, Br, I).

б) взаимодействие с металлами, расположенными в электрохимическом ряду напряжений до водорода:

2 HCl + Zn = ZnCl₂ + H₂#, 2 H⁺ + Zn⁰ = Zn²⁺ + H₂⁰.

в) взаимодействие с оксидами металлов:

CaO + 2 HCl = CaCl₂ + H₂O, CaO + 2 H⁺ = Ca²⁺ + H₂O.

г) нейтрализация – реакция с основаниями:

NaOH + HBr = NaBr + H₂O, H⁺ + OH^- = H₂O.

Cu(OH)₂ + 2 HCl = CuCl₂ + 2 H₂O, Cu(OH)₂ + 2 H⁺ = Cu²⁺ + 2 H₂O.

д) взаимодействие с солями более слабых кислот:

CH₃COONa + HCl = CH₃COOH + NaCl, CH₃COO^- + H⁺ = CH₃COOH.

K₂CO₃ + 2 HI = 2 KI + CO₂ + H₂O, CO₃^2- + 2 H⁺ = CO₂ + H₂O.

е) взаимодействие с солями (реакции ионного обмена) в тех случаях, когда образуются осадки малорастворимых галогенидов металлов:

Pb(NO₃)₂ + 2 HI = PbI₂$ (желтый) + 2 HNO₃, Pb²⁺ + 2I^- = PbI₂$

ж) Качественные реакции на галогенид-ион – взаимодействие с нитратом серебра:

Ag⁺ + Hal^- = AgHal $ (кроме фторида)

AgNO₃ + NaCl = AgCl$ (белый, творожист.) + NaNO₃.

AgNO₃ + NaBr = AgBr$ (желтый) + NaNO₃.

AgNO₃ + NaI = AgI$ (желтоватый) + NaNO₃.

2. Восстановительные свойства галогеноводородов. Галогеноводороды (кроме фтороводорода) подвержены действию окислителей, причем в ряду Cl^- < Br^- < I^- восстановительные свойства увеличиваются. Продуктами окисления галогеноводородов обычно являются либо свободные галогены, либо соли или кислоты (в зависимости от среды реакции), соответствующие степени окисления галогенов +5 (хлораты, броматы, иодаты).

Примеры: см. методы получения галогенов

3. Специфические свойства фтороводородной (плавиковой) кислоты:

6 HF + SiO₂ = H₂SiF₆ + 2 H₂O (растворяет стекло)

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 582; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!