Halogeny
Hlavní záložky
1. Elektronová konfigurace halogenů
Označení p5-prvky znamená, že 5 valenčních elektronů (těch, které se nachází v nejvzdálenější obsazené - valenční - vrstvě od jádra) těchto prvků se nachází v orbitalu typu p.
Elektronová konfigurace p5-prvků je tedy: [VP] ns2 np5
(VP ... vzácný plyn n ... číslo periody, kde se daný prvek nachází)
Všechny p5-prvky se souhrnně označují pojmem halogeny. Tyto prvky se mohou vyskytovat v oxidačních stavech od -I do VII (výjimkou je fluor, který může existovat pouze v oxidačních stavech -I a 0). Všechny halogeny jsou nekovy.
Vysoká elektronegativita halogenů je způsobena deficitem pouhého jednoho elektronu potřebného k dosažení elektronového oktetu – z toho vyplývá jak jejich zvýšená reaktivita, tak i schopnost tvořit snadno anionty.
X0 + e- → X-
Fluor a chlor jsou žlutozelené plyny. Fluor je nejreaktivnější a nejelektronegativnější prvek, brom těkavá červenohnědá kapalina a jod sublimující fialová pevná látka. Všechny halogeny jsou jedovaté, astat je radioaktivní. Brom způsobuje závažnější poleptání kůže, než koncentrované kyseliny.
Obr.: Halogeny
Díky jednomu nespárovanému elektronu ve valenční vrstvě vytváří halogeny dvouatomové sloučeniny X2 (tedy F2, Cl2, Br2 a I2).
Obr.: Dvouatomová molekula fluoru
Sloučeniny tvořené pouze z halogenů (např. fluorid jodistý IF7) nazýváme interhalové.
Žádný z halogenů se nevyskytuje v přírodě v elementární podobě. Tyto prvky jsou však vázané v mnohých minerálech, jejich příkladem jsou kazivec (fluorit) CaF2, kryolit Na3AlF6, fluorapatit 3 Ca3(PO4)2 ∙ CaF2, halit (sůl kamenná) NaCl či sylvín KCl.
Obr.: Kazivec, kryolit a fluorapatit
Halogeny jsou obsaženy také v mořské vodě ve formě solí. Astat se v přírodě nevyskytuje, neboť je radioaktivní a má krátký poločas rozpadu. Tento prvek byl připraven uměle v roce 1940.
Fluor se vyrábí elektrolýzou svých sloučenin, zatímco jod a brom se získávají z mořské vody. Chlor se získává elektrolýzou vodného roztoku chloridu sodného:
2 NaCl → 2 Na+ + 2 Cl-
Katoda: 2 Na+ + 2 H2O + 2 e- → 2 NaOH (redukce)
Anoda: 2 Cl- - 2 e- → Cl2 (oxidace)
V laboratoři je možné halogeny připravit vytěsněním z jejich halogenidů elektronegativnějším halogenem:
2 KBr + Cl2 → 2 KCl + Br2
Jod či brom můžeme získat také z jejich halogenidů působením koncentrované kyseliny sírové a v přítomnosti oxidu manganičitého:
2 KI + MnO2 + 3 H2SO4 → I2 + 2 KHSO4 + MnSO4 + 2 H2O
2 KBr + MnO2 + 3 H2SO4 → Br2 + 2 KHSO4 + MnSO4 + 2 H2O
"Do kádinky nasypeme 4 g jodidu draselného a přilijeme k němu 10 ml destilované vody. Poté nalijeme za neustálého míchání do kádinky 35 ml 10 % kyseliny sírové. Ke směsi přidáme ještě 0,5 g oxidu manganičitého a kádinku postavíme na keramickou síťku ležící na trojnožce. Zapálíme kahan a směs začneme velmi opatrně zahřívat. Po intenzivní změně zbarvení v kádince do ní přidáme roztok škrobu."
V elementární podobě nachází z halogenů uplatnění pouze chlor Cl2 (neuvažujeme-li chemický význam), a sice pro hubení bakterií v odpadních vodách a na koupalištích. Dříve byl použit jako bojový plyn. Jod se používá ve formě ethanolového roztoku (jodová tinktura) k dezinfekci.
6. Chemické vlastnosti halogenů
Halogeny bouřlivě reagují s kovy (především alkalickými) za vzniku patřičných halogenidů:
2 M + X2 → 2 MX
2 Na + Cl2 → 2 NaCl
Mg + Br2 → MgBr2
2 Al + 3 I2 → 2 AlI3
"Do kádinky o objemu 250 ml nalijeme 20 ml bromu a pomocí pinzety do ní vhodíme 1 g draslíku. Do čtvrtiny objemu zkumavky nalijeme brom a s využitím držáku a svorky ji připevníme k laboratornímu stojanu. Pomocí lžičky do zkumavky dále nasypeme 0,5 g práškového hliníku."
"V třecí misce rozetřeme 5 g jodu. Na keramickou síťku položíme odpařovací misku, vsypeme do ní 5 g práškového hliníku a rozetřený jod. Pomocí skleněné tyčinky jemně promísíme obě látky v misce. Vyčkáme, dokud nebudeme pozorovat chemické změny ve směsi, a poté k ní přilijeme 5 ml vody."
Hořením vodíku v chloru vzniká chlorovodík:
H2 + Cl2 → 2 HCl
