Ведущий рассылки кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ акушерства и гинекологии им. Д.О.Отта репетитор по химиии и биологии Соколов Дмитрий Игоревич.
Со мной можно связаться по телефону в Санкт-Петербурге: (812) 585-85-12. Звонить после 20:00. Соколов Дмитрий Игоревич.
Сегодня мы продолжаем готовиться к экзамену по химии. Предлагаю Вам продолжение конспекта на тему "Элементы седьмой группы Периодической системы".
Элементы седьмой группы Периодической системы.
Продолжение.
Иод
Иод был открыт французским химиком-селитроваром Б. Куртуа в 1811 г.
Нахождение в природе. Соединения иода самостоятельных залежей не образуют, а встречаются в виде примесей к минералам хлора. Соли иода содержится в водах буровых скважин. Заметные количества иода входят в состав некоторых морских водорослей, вола которых может быть использована как сырье для получения этого элемента.
Физические свойства. Иод представляет собой твердое темно-серое кристаллическое вещество со слабым металлическим блеском. При медленном нагревании он легко возгоняется, образуя фиолетовые пары. При быстром нагревании иод при 114 °С плавится, а при 183 °С кипит. Он хорошо растворим в органических растворителях и водном растворе КI. В присутствии КI растворимость его в воде очень незначительна (при 20 °С в 1 л воды растворяется 290 мг иода).
Химические свойства. По химическим свойствам иод похож на хлор и бром, однако менее активен. С водородом он реагирует только при нагревании, причем реакция протекает не до конца:
I2 + Н2 = 2 НI (иодовород)
При нагревании иод взаимодействует c фосфором:
2 Р+ 3I2 = 2 РI3 (иодид фосфора (III))
В присутствии воды, играющей роль катализатора, иод интенсивно, почти со взрывом, реагирует с алюминием:
2 Аl + 3I2 = 2 АlI3(иодид алюминия)
С водой иод почти не реагирует, а со щелочью реагирует аналогично хлору и брому:
I2 + 2 КОН = КI + КIO3 + Н2О
3I2 + 6 КОН = 5 КI + КIO3 + 3 Н2О
Иод обладает окислительными cвойcтвами, которые проявляет в присутствии сильных воccтанователей. Он легко взаимодействует c сернистой кислотой и сероводородом:
Н2SO3 + I2 + Н2О = Н2SО4 + 2 НI
Н2S + I2 = 2 НI + S
При взаимодействии иода с тиосульфатом образуется не сульфат, как в случае с хлором или бромом, а тетратионат:
I2 + 2 Nа2S2O3 = 2 NаI + Nа2S4О6
Эта реакция используется в аналитической химии. Метод анализа, основанный на ее применении, называется иодометрическим. Окончание реакции определяют по появлению или исчезновению синей окраски, которая обусловлена взаимодействием иода с крахмалом.
Получение. В лаборатории иод можно получить аналогично получению хлора или брома действием иодоводородной кислоты на различные окислители (КМnО4, МnО2, КСlO3, КВrО3 и даже FеСl3 и СuSO4):
2 КМnО4 + 16 НI = 2 КI + 2 MnI2 + 5I2 + 8 Н2О
КВrО3 + 6 НI = КВr + 5 I2 + 3 Н2О
2 FеC3 + 2 НI = 2 FeCl2 + I2 + 2 НСl
2 СuSO4 + 4 НI = 2 СuI + 2 Н2SO4 + I2
В промышленности иод получают действием хлора на иодиды:
2 КI + СI2 = 2 КCl + I2
Применение. Иод применяют в лабораторной практике и медицине. Он входит в состав многих фармацевтических препаратов, а в качестве 5 %-ного водно-спиртового раствора используется для обработки ран. Недостаток иода в организме приводит к серьезным заболеваниям (зоб).
Иодоводород и иодоводородная кислота. Иодоводород — это бесцветный, с резким запахом газ, который при -35,4 °С превращается в жидкость, а при -50,8 °С затвердевает. В 1 л воды растворяется около 500 л иодоводорода, образуя иодоводородную кислоту. Среди бескислородных кислот это наиболее сильная кислота. Она значительно сильнее соляной и даже бромоводородной кислот.
Иодоводородная кислота — очень сильный восстановитель, поэтому окисляется даже кислородом воздуха, вследствие чего раствор ее окрашивается в бурый цвет:
4 НI + O2 = 2 Н2О + 2 I2
На свету окисление проходит более энергично, чем в темноте, поэтому растворы иодоводородной кислоты хранят в темной стеклянной посуде.
Большинство солей иодоводородной кислоты — и о д и д о в —хорошо растворимо в воде. Нерастворимыми солями иодоводородной
кислоты являются иодид серебра АgI, иодид ртути (I) Нg2I2, иодид меди (I) СuI и иодид свинца РbI2.
Иодоводород получают действием воды на фосфортрииодид:
РI3 + 3 Н2О = Н3РО3 + 3 HI
Получить Иодоводород действием серной кислоты на иодиды щелочных металлов невозможно, так как почти весь иодид окисляется концентрированной серной кислотой до свободного иода:
2 КI + 2 Н2SO4 = К2SО4 + SO2 + I2 + 2 Н2О
8 КI + 4 Н2SO4 = 3 К2SO4 + К2S + 4I2 + 4 Н2О
Иодоводородная кислота применяется только в лабораторной практике.
Кислородные соединения иода аналогичны кислородным соединениям брома. Слабые кислоты НIO, НIO3 и НIO4 являются также слабыми окислителями. Они находят применение только в лабораторной практике.
Фтор
В свободном состоянии фтор впервые получен французским химиком А. Муассаном в 1886 г.
Нахождение в природе. Из солей фтора наиболее распространен в природе флюорит (плавиковый шпат) СаF2. Фтор в виде фторида кальция входит также в состав апатита. 3Са3(РО4)2·СаF2
(или Са5(РО4)3F).
Физические свойства. В обычных условиях фтор представляет собой бесцветный, обладающий резким запахом газ, который в толстых слоях окрашен в зеленовато-желтый цвет. При-181,1 °С фтор переходит в жидкое состояние, а при-219,6 °С затвердевает. Растворимость фтора не изучена, так как он разрушает почти все растворители.
Химические свойства. На внешнем электронном слое атома фтора находится 7 электронов (s2р5). Так как этот слой расположен ближе к ядру, чем у атомов хлора, брома и иода, фтор сильнее всех галогенов притягивает электроны. Этим объясняется его исключительно высокая химическая активность. Фтор не имеет d-уровня, поэтому не может иметь более
одного неспаренного электрона и проявлять другие валентные состояния, кроме единицы.
Фтор взаимодействует почти со всеми элементами, причем реакции протекают более энергично, чем с хлором или кислородом. На поверхности некоторых металлов (Рb, Сu, Ni, Мg) образуется плотная пленка фторида, которая препятствует дальнейшему прохождении реакции.
Неметаллы в порошкообразном состоянии реагируют со фтором очень энергично, а в компактном — значительно труднее. Углерод в виде сажи сгорает в атмосфере фтора мгновенно, а графит реагирует со фтором только при высокой температуре. С кислородом и азотом фтор непосредственно не взаимодействует.
Получение. Свободный фтор из-за высокой реакционной способности выделить очень непросто. Получают его в небольших количествах электролизом расплава дифторида калия КF·НF в свинцовой аппаратуре (образовавшийся на внутренней поверхности стенок электролизера фторид
свинца РbF2 лредохраняет аппарат от разрушения).
Применение. Свободный фтор применяют для получении фторпроизводных органических соединений, которые используются как сырье для производства фторопластов (тефлон), высокотемпературных смазочных масел и жидкостей для холодильных машин (фреонов).
Фтороводород, плавиковая кислота. Фтороводород— газ с резким запахом. При 19,9 °С он переходит в жидкое состояние, а при -83,1 °С затвердевает. Жидкий фтороводород смешивается с водой в любых соотношениях, Раствор фтороводорода в воде называетсяфтороводородной или плавиковой кислотой. В отличие от других галогеноводородных кислот плавиковая кислота относится к слабым кислотам. Она хорошо реагирует со многими металлами, основными оксидами, основаниями и солями. В присутствии сильных кислот в ней растворяются многие редкие металлы, которые в других кислотах
не растворяются (титан, цирконий, ниобий, тантал и др.). Плавиковаякислота образует со многими металлами очень прочные комплексные фториды: Н3FеF6, Н2ТiF6, Н3АlF6. Натриевая соль Nа3АlF6, даже в расплаве диссоциирует c образованием иона АlF63-. Фтороводород и плавиковая кислота реагируют
с диоксидом кремния с образованием летучего соединения SiF4:
SiO2 + 4 НF = SiF4 + 2 Н2О
Так как в состав стекла входит значительное количество диоксида кремния, плавиковая кислота разъедает стекло, поэтому хранить ее можно в посуде, изготовленной из полимерных материалов (полиэтилена, фторопласта или эбонита), или в стеклянной, покрытой изнутри слоем парафина.
Фтороводород применяется для получения фторорганических соединений, в производстве фторопластов, металлургии редких металлов, а также как травильный агент при обработке поверхности некоторых металлов.
Получают фтороводород действием концентрированной серной кислоты на плавиковый шпат СаF2:
СаF2 + Н2SO4 = СаSO4 + 2 НF
Фтороводород образуется также как побочный продукт при переработке апатитов,
Кислородсодержащих кислот фтор не образует, хотя соединения фтора с кислородом известны.