1

1

Materiały internetowe

• http://www.angelo.edu/faculty/kboudrea/inde

x/Notes_Chapter_08.pdf

• http://cwx.prenhall.com/petrucci/medialib/po

wer_point/Ch24.ppt

• http://web.mit.edu/2.813/www/Class

%20Slides/Lecture%207%20Mat.Prod.pdf

• http://www.google.pl/search?

hl=pl&lr=&client=firefox-

a&channel=s&rls=org.mozilla:pl:official&q=uk

lad+okresowy+pierwiastkow

%2BPower+Point&start=20&sa=N

•

http://www.its.caltech.edu/~chem1/Lecture

%20Notes%20pdfs/Series%204%20Periodic%20T

rends.pdf

• http://zchoin.fct.put.poznan.pl

2

2

Fluorowce

Grupa 

Grupa 

17

17

                       

                       ns

ns

2

2

np

np

5

5

brak jednego 

brak jednego 

elektronu do 

elektronu do 

konfiguracji oktetu

konfiguracji oktetu

         

         

dwuatomowe 

dwuatomowe 

cząsteczki, w których 

cząsteczki, w których 

struktura oktetu jest 

struktura oktetu jest 

uzyskiwana poprzez 

uzyskiwana poprzez 

uwspólnienie 

uwspólnienie 

elektronów

elektronów

3

3

Informacje ogólne

Haloge

n

Promie

ń 

atomow

y (nm)

Promie

ń 

jonowy 

(nm)

Temp. 

topnien

ia (

o

C)

Temp. 

wrzenia

(

o

C)

Gęstość

(g cm

-3

)

Zawarto

ść

(%)

Fluor

0.072

0.133

-220

-188

1.11

0.062

Chlor

0.099

0.181

-101

-34.7

1.56

0.013

Brom

0.114

0.195

-7.2

58.8

3.12

0.0003

Jod

0.133

0.216

114

184

4.93

0.00005

Astat*

-

-

302

380

-

Trace

*wyłącznie w postaci sztucznych izotopów promieniotwórczych - 28 izotopów o 

T

1/2 

 od  10

-7 

s  do  8,3 godz.

*wyłącznie w postaci sztucznych izotopów promieniotwórczych - 28 izotopów o 

T

1/2 

 od  10

-7 

s  do  8,3 godz.

4

4

Temperatury topnienia i 

Temperatury topnienia i 

wrzenia fluorowców

wrzenia fluorowców

5

5

Pary fluorowców

Brom

Brom

 i jod nie są gazami, ale mają niskie temperatury wrzenia

 i jod nie są gazami, ale mają niskie temperatury wrzenia

. 

. 

Brunatne pary bromu 

Brunatne pary bromu 

widoczne są na d cieczą. 

widoczne są na d cieczą. 

Jod ulega sublimacji podczas 

Jod ulega sublimacji podczas 

podgrzewania

podgrzewania

6

6

Występowanie fluoru i chloru -  

minerały

•

CaF

2

 - fluoryt

•

Ca

5

(PO

4

)

3

F -

apatyt

•

Na

3

AlF

6

 - kriolit

•

NaCl -

sól kamienna

•

KCl - sylwin

•

KCl MgCl

2

6H

2

O - karnalit

•

KCl MgSO

4

3H

2

O -

kainit

•  

7

7

Metody otrzymywania 

fluorowców

• Fluor
• a) CaF

2

  +  H

2

SO

4

  =  CaSO

4 

 + 2HF

 

• b) Elektroliza stopionego KHF

2

 w bezwodnym HF :

•     Anoda

2F

-

  =  F

2

  +  2e

•     Katoda

2H

+

  +  2e  =  H

2

• Konieczność oddzielenia przestrzeni anodowej od 

katodowej 

w przeciwnym wypadku zajdzie reakcja:

H

2

 + F

2

 = 2HF 

• Chlor
• a) Elektroliza roztworu wodnego  lub stopionego NaCl:

2Cl

-

  =  Cl

2

  +  2e

• b) Z chlorków poprzez utlenianie za pomocą KMnO

4

 w 

środowisku  kwaśnym: 

•

2MnO

4-

  +  10Cl

-

  +  16H

+

  =  5Cl

2

  +  2Mn

2+

  +  

8H

2

O

8

8

Metody otrzymywania 

fluorowców

Brom

a) Podobnie jak chlor
 
b) 2Br

-

  +  Cl

2

  =  Br

2

  +  2Cl

-

 
Jod 
    2I

-

  +  Cl

2

  =  I

2

  +  2Cl

-

9

9

Zastosowania fluorowców

Fluor

Fluor

J

J

od

od

Brom

Brom

Chlor

Chlor

Pasta do 

Pasta do 

zębów

zębów

Uzdatnianie 

Uzdatnianie 

wody

wody

Produkcja 

Produkcja 

aluminium

aluminium

Pokrycia 

Pokrycia 

teflonowe

teflonowe

Wzbogacanie 

Wzbogacanie 

uranu

uranu

Odkażanie 

Odkażanie 

wody

wody

Kwas solny

Kwas solny

Tworzywa 

Tworzywa 

sztuczne

sztuczne

Wybielacze

Wybielacze

Filmy 

Filmy 

fotograficzne

fotograficzne

Gazy łzawiace

Gazy łzawiace

Opóźniacze 

Opóźniacze 

zapłonu

zapłonu

Farmaceutyki

Farmaceutyki

Odkażacze

Odkażacze

Lampy 

Lampy 

halogenowe

halogenowe

Diagnostyka 

Diagnostyka 

rentgenowska

rentgenowska

Dodatek do 

Dodatek do 

soli

soli

Leczenie 

Leczenie 

tarczycy

tarczycy

Leczenie 

Leczenie 

nowotworów

nowotworów

10

10

Związki z wodorem 

(wodorki)

HX:  gazy dobrze rozpuszczalne w wodzie – 

powstają kwasy: 

•

HF       HCl      HBr      HI

                         wzrost mocy kwasów 
Kwas solny : roztwór wodny chlorowodoru  

(HCl)

• Otrzymywanie wodorków: 
• HF CaF

2

  +  H

2

SO

4

  =  CaSO

4 

 + 2HF 

• HCl a)    NaCl  +  H

2

SO

4

  =  NaHSO

4

  +  HCl

•

        NaHSO

4

  +  NaCl =  Na

2

SO

4

  +  HCl

•

b)     H

2

  +  Cl

2

  =  2HCl

11

11

Względna kwasowość HX

HX

Stała dysocjacji

Stopień 

dysocjacji w r-rze 

0.1M 

HF

7x10

-4

0.085

HCl

1x10

7

0.920

HBr

1x10

9

0.930

HI

1x10

11

0.950

12

12

Anormalne zachowanie HF

Zgodnie z regułą przekory

Zgodnie z regułą przekory

, 

, 

stopień dysocjacji słabego kwasu rośnie

stopień dysocjacji słabego kwasu rośnie

 

 

z rozcieńczeniem

z rozcieńczeniem

            

            

HA

HA





 H

 H

+

+

 + X

 + X

-

-

Ale w przypadku HF jest odwrotnie. Dlaczego?

Ale w przypadku HF jest odwrotnie. Dlaczego?

W stężonym 

W stężonym 

 HF, 

 HF, 

cząsteczki 

cząsteczki 

HF 

HF 

tworzą dimery

tworzą dimery

 H

 H

2

2

F

F

2

2

 

 

(wiązanie wodorowe).

(wiązanie wodorowe).

 

 

Moc kwasu

Moc kwasu

 H

 H

2

2

F

F

2

2

 

 

jest większa niż

jest większa niż

 HF.

 HF.

      

      

H

H

2

2

F

F

2

2

 

 





 H

 H

+

+

 + HF

 + HF

2

2

-

-

13

13

Związki fluorowców z tlenem

• Fluor
• OF

2

 (-1)

• O

2

F

2 

(-1)

• Chlor
• Cl

2

O (+1), Cl

2

O

3

 (+3)

• ClO

2

 (+4), Cl

2

O

4

 (+4)

• Cl

2

O

6

 (+6), Cl

2

O

7

 (+7)

• Brom
• Br

2

O (+1) 

• BrO

2

 (+4)

 

• Jod 
• I

2

O

4

 (+4)

• I

2

O

5

 (+5)

• I

2

O

7

 (+7)

Uwaga:   OF

2 

 i  O

2

F

2

   to nie są tlenki lecz fluorki !

Uwaga:   OF

2 

 i  O

2

F

2

   to nie są tlenki lecz fluorki !

14

14

Związki fluorowców z tlenem

Stopień 

utlenienia 

fluorowca

Fluor

Chlor

Brom

Jod

 

 

+1

+3

+5

+7

HOF

(x)

podfluoraw
y
(fluorek
hydroksylu
)

HClO
Podchlora
wy

HClO

2

Chlorawy

HClO

3

Chlorowy

HClO

4

nadchloro
wy

HBrO
Podbroma
wy

HBrO

2

Bromawy

HBrO

3

Bromowy

HBrO

4

nadbromo
wy

HIO
Podjodawy

HIO

3

Jodowy

nadjodowe:
HIO

4

H

3

IO

5

H

5

IO

6

H

4

I

2

O

9

H

7

I

3

O

14

(x)

(x)

 - fluor na  -1 st. utlenienia

 - fluor na  -1 st. utlenienia

15

15

HIO

4

+

H

2

O

=

H

3

IO

5

+

H

2

O

=

H

5

IO

6

   (2x)

H

2

I

2

O

8

+

H

2

O

=

H

4

I

2

O

9

   (3x)

H

3

I

3

O

12

+

H

2

O

=

H

5

I

3

O

13

+

H

2

O

=

H

7

I

3

O

14

Kwasy nadjodowe

Kwasy nadjodowe

16

16

Elektroujemność i powinowactwo 

elektronowe

Pierwiast

ek

E.U.

F

4.0

Cl

3.0

Br

2.8

I

2.5

Pierwiast

ek

EA 

kJ/mo
l

F

-348

Cl

-364

Br

-342

I

-285

X(g) + e

X(g) + e

-

-

 

 





 X

 X

-

-

(aq)

(aq)

17

17

Wszystkie fluorowce potrzebują jednego elektronu do uzyskania 

Wszystkie fluorowce potrzebują jednego elektronu do uzyskania 

struktury oktetu

struktury oktetu

Wszystkie fluorowce istnieja w postaci cząsteczek dwuatomowych o 

Wszystkie fluorowce istnieja w postaci cząsteczek dwuatomowych o 

wiązaniu kowalencyjnym

wiązaniu kowalencyjnym

:

:

 

 

F

F

2

2

, 

, 

Cl

Cl

2

2

, 

, 

Br

Br

2

2

 and 

 and 

I

I

2

2

.

.

+

+





F

F

F

F

F

F

F

F

18

18

•

Atomy fluorowca

•

 

uwspólniają niesparowane p 

elektrony z atomem niemetalu i 

tworzą wiązanie kowalencyjne

•

Fluorowce (z wyjątkiem fluoru)

Występują na –1 lub +1 stopniu 

utlenienia

w związkach 

kowalencyjnych (zależnie od 

elektroujemności)

Wiązanie i stopień 

Wiązanie i stopień 

utlenienia

utlenienia

19

19

•

Wszystkie fluorowce (z wyjątkiem fluoru)

mogą  wykorzystać do tworzenia wiązań puste 

orbitale

 

d

 

Wiązanie i stopień 

Wiązanie i stopień 

utlenienia

utlenienia

20

20

Wiązanie i stopień 

Wiązanie i stopień 

utlenienia

utlenienia

•

Fluor

•

 najbardziej elektroujemny 
pierwiastek

•

 posiada jedynie jeden 
niesparowany elektron p zdolny do 
utworzenia wiązania

•

 występuje jedynie na  –1 stopniu 
utlenienia

21

21

Kolor

Wszystkie fluorowce absorbują 

promieniowanie w zakresie widzialnym

Fluor (najmniejszy promień) absorbuje 

promieniowanie o wysokiej częstości 

the radiation of (jasnoniebieskie) i ma 

żółtą barwę

Kolor fluorowca zależy od rozpuszczalnika

Fluorowce to niepolarne cząsteczki, słabo 

rozpuszczalne w rozpuszczalnikach 

polarnych (woda), ale b. dobrze 

rozpuszczalne w rozpuszczalnikach 

organicznych (1,1,1-trichloroetan, CCl

4

)

22

22

Kolory fluorowców w stanie wolnym i w roztworach

Kolory fluorowców w stanie wolnym i w roztworach

Fluorowie

c

Kolor

W stanie 

wolnym

W wodzie

w 1,1,1-

trichloroetanie

F

2

jasnożółty

jasnożółty

jasnożółty

Cl

2

 

zielonożółty

jasnożółty

żółty

Br

2

 

brunatnoczer
wony

żółtobrązowy

pomarańczowy

I

2

fioletowoczar
ny 

Nie 
rozpuszcza 
się

fioletowy

23

23

Kolory w

Kolory w

 1,1,1-trichloroet

 1,1,1-trichloroet

anie

anie

:

:

(a) chlor; (b) brom; (c) 

(a) chlor; (b) brom; (c) 

j

j

od

od

(a)

(a)

(b)

(b)

(c)

(c)

24

24

Właściwości chemiczne

Właściwości chemiczne

-

Najbardziej reaktywne niemetale

Najbardziej reaktywne niemetale

-

Brak jednego elektronu do struktury 

Brak jednego elektronu do struktury 

oktetu

oktetu

-

Tendencja do uzyskania brakującego 

Tendencja do uzyskania brakującego 

elektronu

elektronu

-

Wysoka elektroujemność

Wysoka elektroujemność

-

Wysokie powinowactwo elektronowe

Wysokie powinowactwo elektronowe

•

Silne właściwości utleniające

Silne właściwości utleniające

•

Fluor

Fluor

 –

 –

 

 

bardzo silny utleniacz- 

bardzo silny utleniacz- 

pierwiastki reagujące z fluorem mają 

pierwiastki reagujące z fluorem mają 

możliwie najwyższe stopnie utlenienia

możliwie najwyższe stopnie utlenienia

25

25

Właściwości utleniające 

Właściwości utleniające 

fluorowców

fluorowców

Wszystkie fluorowce reagują z sodem dając 

Wszystkie fluorowce reagują z sodem dając 

halogenki, reaktywność maleje ze wzrostem 

halogenki, reaktywność maleje ze wzrostem 

liczby atomowej fluorowca

liczby atomowej fluorowca

2Na(s) + F

2Na(s) + F

2

2

(g) 

(g) 





 2NaF(s)

 2NaF(s)

 (eksplozja)

 (eksplozja)

2Na(s) + Cl

2Na(s) + Cl

2

2

(g) 

(g) 





 2NaCl(s

 2NaCl(s

) (gwałtowna reakcja)

) (gwałtowna reakcja)

2Na(s) + Br

2Na(s) + Br

2

2

(g) 

(g) 





 2NaBr(s)

 2NaBr(s)

 (reakcja z parami 

 (reakcja z parami 

bromu)

bromu)

2Na(s) + I

2Na(s) + I

2

2

(g) 

(g) 





 2NaI(s)

 2NaI(s)

 (reakcja z parami jodu)

 (reakcja z parami jodu)

Reakcje z sodem

Reakcje z sodem

26

26

Właściwości utleniające 

Właściwości utleniające 

fluorowców

fluorowców

1.

1.

Utlenianie metali

Utlenianie metali

a.    F

a.    F

2

2

 

 

utlenia wszystkie metale, 

utlenia wszystkie metale, 

także Au i Ag

także Au i Ag

b.

b.

Cl

Cl

2

2

 

 

utlenia metale 

utlenia metale 

nieszlachetne i Cu

nieszlachetne i Cu

 

 

2.

2.

Reakcje z

Reakcje z

 Fe

 Fe

2+

2+

(aq)

(aq)

2Fe

2Fe

2+

2+

 + Cl

 + Cl

2

2





2Fe

2Fe

3+

3+

 + 2Cl

 + 2Cl

-

-

2Fe

2Fe

2+

2+

 + Br

 + Br

2

2





2Fe

2Fe

3+

3+

 + 2Br

 + 2Br

-

-

      

      

2Fe

2Fe

3+

3+

 + 2I

 + 2I

-

-





2Fe

2Fe

2+

2+

 + I

 + I

2

2

Potencjał 
standardowy(V)

Cl

2

+e

-

Cl

-

1.36

Br

2

+e

-

Br

-

1.07

I

2

+e

-

I

-

0.54

Fe

3+

+e

-

Fe

2+

0.77

27

27

Reakcje z wodą

Fluor

Fluor

 utlenia wodę dając

 utlenia wodę dając

 HF 

 HF 

i

i

 O

 O

2

2

2F

2F

2

2

 + 2H

 + 2H

2

2

O 

O 





 2HF + O

 2HF + O

2

2

Chlor

Chlor

 ulega dysproporcjonowaniu dając

 ulega dysproporcjonowaniu dając

 HCl and 

 HCl and 

HOCl.

HOCl.

Cl

Cl

2

2

 + H

 + H

2

2

O 

O 





 HCl + HOCl

 HCl + HOCl

Mieszanina

Mieszanina

 Cl

 Cl

2

2

(aq), HCl(aq) 

(aq), HCl(aq) 

i

i

 HOCl(aq)

 HOCl(aq)

 nosi nazwę wody chlorowej

 nosi nazwę wody chlorowej

Jon 

Jon 

OCl

OCl

- 

- 

 to:

 to:

1. silny utleniacz z właściwościami wybielającymi

1. silny utleniacz z właściwościami wybielającymi

       

       

OCl

OCl

- 

- 

 + 

 + 

materiał kolorowy

materiał kolorowy

 

 





 Cl

 Cl

-

-

 + 

 + 

materiał bezbarwny

materiał bezbarwny

2.

2.

Ulegający rozkladowi pod wpływem ciepła i światła

Ulegający rozkladowi pod wpływem ciepła i światła

       

       

2OCl

2OCl

-

-

 

 





 O

 O

2

2

 + 2Cl

 + 2Cl

-

-

      

      

28

28

Reakcje z wodą

Br

Br

2

2

 

 

słabo rozpuszczalny w wodzie

słabo rozpuszczalny w wodzie

.

.

Br

Br

2

2

 (aq) + H

 (aq) + H

2

2

O (l) 

O (l) 





 HBr(aq) + 

 HBr(aq) + 

HOBr(aq

HOBr(aq

)

)

OBr

OBr

-

-

(aq) 

(aq) 

 jest niestabilnym jonem z właściwościami wybielającymi

 jest niestabilnym jonem z właściwościami wybielającymi

:

:

1.

1.

2OBr

2OBr

-

-

 

 





 O

 O

2

2

 + 2Br

 + 2Br

-

-

2.   OBr

2.   OBr

-

-

 + 

 + 

materiał kolorowy

materiał kolorowy

 

 





 Br

 Br

-

-

 + 

 + 

materiał bezbarwny

materiał bezbarwny

I

I

2

2

 

 

nie reaguje z wodą i jest b. słabo rozpuszczalny w 

nie reaguje z wodą i jest b. słabo rozpuszczalny w 

wodzie

wodzie

29

29

Wszystkie fluorowce reagują z wodnymi r-rami wodorotlenków 

Wszystkie fluorowce reagują z wodnymi r-rami wodorotlenków 

alkalicznych i ulegają dysproporcjonowaniu. Produkt końcowy 

alkalicznych i ulegają dysproporcjonowaniu. Produkt końcowy 

zależy od temperatury i stężenia alkaliów.

zależy od temperatury i stężenia alkaliów.

Reakcje z wodorotlenkami 

alkalicznymi

Stężony
NaOH

2F

2

 + 4NaOH  4NaF + O

2

 + 

2H

2

O

Gorący 
stężony  
NaOH

Cl

2

 + 2NaOH  NaCl + NaOCl + 

H

2

O

3NaOCl  2NaCl + NaClO

3

(3Cl

2

 + 6NaOH  5NaCl + 

NaClO

3

 + 3H

2

O

30

30

Wszystkie fluorowce reagują z wodnymi r-rami wodorotlenków 

Wszystkie fluorowce reagują z wodnymi r-rami wodorotlenków 

alkalicznych i ulegają dysproporcjonowaniu. Produkt końcowy 

alkalicznych i ulegają dysproporcjonowaniu. Produkt końcowy 

zależy od temperatury i stężenia alkaliów.

zależy od temperatury i stężenia alkaliów.

Zimny 
rozc.NaO
H

2F

2

 + 2NaOH  2NaF + OF

2

 + 

H

2

O

Cl

2

 + 2NaOH  NaCl + NaOCl + 

H

2

O

Br

2

 + 2NaOH  NaBr + NaOBr + 

H

2

O

3NaOBr  2NaBr + NaBrO

3

(3Br

2

 + 6NaOH  5NaBr + 

NaBrO

3

 + 3H

2

O

I

2

 + 2NaOH  NaI + NaOI + H

2

O

3NaOI  2NaI+ NaIO

3

(3I

2

 + 6NaOH  5NaI + NaIO

3

 + 

3H

2

O

Reakcje z wodorotlenkami 

alkalicznymi

31

31

Siła utleniająca

Siła utleniająca

 : F

 : F

2

2

 >Cl

 >Cl

2

2

 >Br

 >Br

2

2

 >I

 >I

2

2

Cl

Cl

2

2

 + 2Br

 + 2Br

-

-

 

 





 2Cl

 2Cl

-

-

 + Br

 + Br

2

2

Cl

Cl

2

2

 + 2I

 + 2I

-

-

 

 





 2Cl

 2Cl

-

-

 + I

 + I

2

2

Br

Br

2

2

 + 2I

 + 2I

-

-

 

 





 2Br

 2Br

-

-

 + I

 + I

2

2

Reakcje wypierania 

32

32

 + Ag

+

(aq)

Ag

Ag

+

+

(aq) + Cl

(aq) + Cl

-

-

(aq) 

(aq) 





 AgCl(s) , 

 AgCl(s) , 

biały osad

biały osad

Ag

Ag

+

+

(aq) + Br

(aq) + Br

-

-

(aq) 

(aq) 





 AgBr(s) , 

 AgBr(s) , 

jasnożółty osad

jasnożółty osad

Ag

Ag

+

+

(aq) + I

(aq) + I

-

-

(aq) 

(aq) 





 AgI(s) , 

 AgI(s) , 

żółty osad

żółty osad

33

33

Halides + Ag

+

(aq)

Ion

Action of 

AgNO

3=

Effect of 

Standing in 

sunlight

Effect of 

adding 

excess aq. 

NH

3

Cl

-

White ppt.

Turns grey

White ppt. 

dissolves

Br

-

Pale yellow 

ppt.

Turns 

yellowish 

grey

Pale yellow 

ppt. slightly 

dissolves

I

-

Yellow ppt.

Remains 

yellow

Yellow ppt. 

does not 

dissolve