Химические свойства галогенов

Фтор может быть только окислителем, что легко объяснить его положением в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Это сильнейший окислитель, окисляющий даже некоторые благородные газы:
2F2+Хе=XeF4
Высокую химическую активность фтора следует объяснить
о на разрушение молекулы фтора требуется намного меньше энергии, чем ее выделяется при образовании новых связей.
Так, вследствие малого радиуса атома фтора неподеленные электронные пары в молекуле фтора взаимно сталкиваются и ослабевает связь F—F.
Галогены взаимодействуют почти со всеми простыми веществами.
1. Наиболее энергично протекает реакция с металлами. При нагревании фтор взаимодействует со всеми металлами (в том числе с золотом и платиной); на холоду реагирует с щелочными металлами, свинцом, железом. С медью, никелем реакция на холоду не протекает, поскольку на поверхности металла образуется защитный слой фторида, предохраняющий металл от дальнейшего окисления.
Хлор энергично реагирует с щелочными металлами, а с медью, железом и оловом реакция протекает при нагревании. Аналогично ведут себя бром и иод.
Взаимодействие галогенов с металлами является экзотермическим процессом и может быть выражена уравнением:
2М+nHaI2=2МНаI H<0
Галогениды металлов являются типичными солями.
Галогены в этой реакции проявляют сильные окислительные свойства. При этом атомы металла отдают электроны, а атомы галогена принимают, например:

2. При обычных условиях фтор реагирует с водородом в темноте со взрывом. Взаимодействие хлора с водородом протекает на ярком солнечном свету.
Бром и водород взаимодействуют только при нагревании, а иод с водородом реагирует при сильном нагревании (до 350°С), но этот процесс обратимый.
H2+F2=2HF
Н2+Сl2=2НСl Н2+Br2=2НBr
350°2HI«Н2+I2
Галоген в данной реакции является окислителем.
Как показали исследования, реакция взаимодействия водорода с хлором на свету имеет следующий механизм.
Молекула Сl2 поглощает квант света hv и распадается на неорганические радикалы Сl.. Это служит началом реакции (первоначальное возбуждение реакции). Затем она продолжается сама собой. Радикал хлора Сl. реагирует с молекулой водорода. При этом образуется радикал водорода Н. и НСl. В свою очередь радикал водорода Н. реагирует с молекулой Сl2, образуя НСl и Сl. и т.д.
Сl2 +hv=Сl. +Сl.
Сl. +Н2=НСl+Н.
Н.+Сl2=НСl+С1.
и т.д.
Первоначальное возбуждение вызвало цепь последовательных реакций. Такие реакции называются цепными. В итоге получается хлороводород.
3. Галогены с кислородом и азотом непосредственно не взаимодействуют.
4. Хорошо реагируют галогены с другими неметаллами, например:
2Р+3Сl2=2РСl3 2Р+5Сl2=2РСl5 Si+2F2=SiF4
Галогены (кроме фтора) не реагируют с инертными газами. Химическая активность брома и иода по отношению к неметаллам выражена слабее, чем у фтора и хлора.
Во всех приведенных реакциях галогены проявляют окислительные свойства.
Взаимодействие галогенов со сложными веществами. 5. С водой.
Фтор реагирует с водой со взрывом с образованием атомарного кислорода:
H2O+F2=2HF+O
Остальные галогены реагируют с водой по следующей схеме:
НГал-1+НГал+1О«Гал02+Н2О
Эта реакция является реакцией диспропорционирования, когда галоген является одновременно и восстановителем, и окислителем, например:
Сl2+Н2OНСl+НСlO
Cl2+H2OH++Cl-+HClO
Сl°+1e-Сl-Cl°-1e-Сl+
где НСl — сильная соляная кислоты; НСlO — слабая хлорноватистая кислота
6. Галогены способны отнимать водород от других веществ, скипидар+С12 = НС1+углерод
Хлор замещает водород в предельных углеводородах: СН4+Сl2=СН3Сl+НСl



и присоединяется к непредельным соединениям:
С2Н4+Сl2=С2Н4Сl2
7. Реакционная способность галогенов снижается в ряду F—Сl — Br — I. Поэтому предыдущий элемент вытесняет последующий из кислот типа НГ (Г — галоген) и их солей. В этом случае активность убывает: F2>Сl2>Br2>I2

Применение

Хлор применяют для обеззараживания питьевой воды, отбелки тканей и бумажной массы. Большие количества его расходуются для получения соляной кислоты, хлорной извести и др. Фтор нашел широкое применение в синтезе полимерных материалов — фторопластов, обладающих высокой химической стойкостью, а также в качестве окислителя ракетного топлива. Некоторые соединения фтора используют в медицине. Бром и иод — сильные окислители, используются при различных синтезах и анализах веществ.
Большие количества брома и иода расходуются на изготовление лекарств.