Кислородсодержащие соединения галогенов

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Оксиды галогенов (хлора, брома, иода) существуют, их получают косвенными методами, однако их способы получения и химические свойства в школьном курсе химии не рассматриваются.

В качестве единственного примера приведем образования оксида иода(V) обезвоживанием иодноватой кислоты нагреванием при 210-230 ^oC в токе сухого воздуха (для удаления выделяющихся водяных паров и предупреждения обратной реакции):

2 HIO₃ " H₂O + I₂O₅ (при 210-230 ^oC, сухой воздух);

Кислотные оксиды часто называют ангидридами кислот (anhydrous – безводный), поскольку при взаимодействии с водой получаются соответствующие кислоты, как, например, в случае иодноватого ангидрида:

H₂O + I₂O₅" 2 HIO₃.

Иодноватая кислота

Оксид иода(V) проявляет окислительные свойства за счет иода в степени окисления +5. Например, оксид иода(V) применяют для аналитического определения в воздухе угарного газа: процесс приводит к образованию иода, который определяют количественно и на основании полученных результатов рассчитывают содержание угарного газа.

I₂O₅ + 5 CO = I₂ + 5 CO₂.

При знакомстве с кислородсодержащими соединениями галогенов, следует запомнить название солей и кислот (на примере соединений хлора).

HClO	хлорноватистая кислота	KClO	гипохлорит калия
HClO₂	хлористая кислота	KClO₂	хлорит калия
HClO₃	хлорноватая кислота	KClO₃	хлорат калия
HClO₄	хлорная кислота	KClO₄	перхлорат калия

ВАЖНО! Для брома и иода существование кислот HBrO₂ и HIO₂ не подтверждено, таким образом, соединения галогенов в степени окисления (+3) в школьном курсе не рассматриваются. Установлено также очень быстрое диспропорционирование аниона IO^- (с образованием иодидов и иодатов), вследствие чего мы договоримся считать, что иод в водном растворе под действием щелочей и окислителей превращается сразу в иодноватую кислоту и иодаты, минуя степень окисления (+1).

Получение кислородсодержащих кислот и солей галогенов.

1. Растворение галогенов в водных растворах щелочей – способ получение гипохлоритов, гипобромитов, а также хлоратов, броматов и иодатов – см. реакции галогенов с водой и щелочами.

2. Растворы гипобромитов могут быть получены окислением бромид-иона гипохлорит-ионом:

Br^- + ClO^- = Cl^- + BrO^-.

3. Иодноватую кислоту удается получить в индивидуальном состоянии при действии на иод окислителей, в том числе, хлоратов и броматов:

I₂ + 5 H₂O₂ = 2 HIO₃ + 4 H₂O;

I₂ + 5 HNO₃ = HIO₃ + 5 NO₂ + 2 H₂O;

I₂ + 2 KHalO₃ = 2 KIO₃ + Hal₂ (Hal = Cl, Br).

4. Перхлораты натрия и калия могут быть получены при термолизе хлоратов при 500^oC, тогда как разложение броматов и иодатов сразу приводит к образованию бромидов и иодидов.

4 KClO₃ " 3 KClO₄ + KCl (при 450< t < 550 ^oC),

2 KHalO₃ " 2 KHal + 3 O₂ (Hal = Br, I)

5. Перброматы натрия и калия получают электролизом водных растворов броматов или их окислением фтором:

NaBrO₃ + F₂ + H₂O = NaBrO₄ + 2 HF.

6. Периодаты получают окислением иодатов:

NaIO₃ + 4 NaOH + Cl₂ = Na₃H₂IO₆$ + 2 NaCl + H₂O;

7. Общим приемом для получения кислородсодержащих кислот является взаимодействие их солей с сильной кислотой

а) хлорноватая и бромноватая кислоты

Ba(HalO₃)₂ + H₂SO₄ = 2 HHalO₃ (р-р) + BaSO₄$ (Hal = Cl, Br).

б) хлорная кислота

NaClO₄ (безводный) + HCl (конц.) " HClO₄ (р-р) + NaCl$.

в) иодная кислота

2 Na₃H₂IO₆ + 3 Ba(NO₃)₂ = Ba₃(H₂IO₆)₂$ + 6 NaNO₃ (pH = 7-8);

Ba₃(H₂IO₆)₂ + 3 H₂SO₄ = 2 H₅IO₆ + 3 BaSO₄$.

Применение галогенов и их соединений

Фтор находит применение для получения фторированных материалов (например, поли(тетрафторэтилена) – тефлона), которые устойчивы к действию агрессивных сред.

Фторхлорбромуглероды получили общее название фреоны и находят широкое применение в технике, в основном, в качестве теплоносителей. Например, смесь фреонов циркулирует в компрессорах холодильных аппаратов.

Тефлон – соединение с алмазным сердцем в шкуре носорога

Некоторое время назад в связи с работой над созданием атомного оружия фреоны были засекречены и получили кодовые названия – шифры. Ключ к шифру был химико-математический: первая цифра указывала число атомов углерода без единицы, вторая цифра – число атомов водорода плюс единица и третья цифра – число атомов хлора. Если в структуре присутствовали атомы брома, их обозначали литерой Б.

CHFCl₂, фреон 021, фтордихлорметан; СHF₂Cl, фреон 022, дифторхлорметан; …

Основная область применения фтора – атомная промышленность. Для создания атомного оружия требуется «обогащенный» уран (в котором повышенное по сравнению с природным содержание изотопа ²³⁵U). Для того, чтобы разделить изотопы, уран превращают в гексафторид урана – UF₆, который затем подвергают разделению на циклотроне. Под действием магнитного поля заряженные частицы движутся по окружности, радиус которой определяется отношением заряда частицы к её массе.

Фтор находит применение в быту

- как компонент зубной пасты (фториды натрия, аммония, тетрабутиламмония) для борьбы с микроорганизмами, при этом содержание фторидов около 1,0-1,5·10^-3 масс. % (высокие концентрации фторидов опасны!!!).

- для декоративного травления стекла

Основная область применения хлора и брома – галогенирование органических соединений. Так, хлор используют для получения ПВХ (поливинилхлорид) и хлоропренового каучука, мировое производство которых исчисляется в млн. т в год.

Кроме того, хлор (или его соединения) находит применение как отбеливающее или обеззараживающее средство, например, для химической очистки сточных вод или санитарной обработки.

Иод и его соединения, в основном, используют в медицине и фармакологии. Иодная настойка находит применение для дезинфекции ран, препараты на основе соединений иода принимают по назначению врача в том случае, если имеются признаки дефицита иода и нарушения в работе щитовидной железы. Для предупреждения дефицита иода соединения иода добавляют в продукты питания, например, иодируют соль.

Обратите внимание на состав иодированной соли: настоятельно рекомендуется использовать соль, в которой иод содержится в форме иодатов, а не иодидов. Последние относительно легко подвержены окислению в растворе (в том числе, кислородом воздуха!), вследствие чего возможны как потери иода, так и нарушение в технологии кулинарной обработки.

[1] Источник – Руководство по неорганическому синтезу. Под ред. Г. Брауэра. Т. 2.

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 45

Мы поможем в написании ваших работ!