Kémiai alapismeretek 12. hét

Átírás

1 Kémiai alapismeretek 12. hét Horváth Attila Pécsi Tudományegyetem, Természettudományi Kar, Kémia Intézet, Szervetlen Kémiai Tanszék december 2. 1/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

2 i.e Archeológiai bizonyíték a kősó használatára i.sz 21 Strabo dibróm-indigó kinyerése (kelmefestés) 900 Rhazes előállította a hígított sósavat 1200 A királyvíz előállítása 1648 Glauber cc. HCl előállítása 1670 Schwanhard HF előállítása (folypát+erős sav) és használata üvegmaratásra 1771 Scheele előállítja a nyers HF-ot Scheele: Cl 2 előállítása 1785 Berthollet kémiai fehérítés (KOH+Cl 2 ) 1798 Tennant szabadalmaztatja a fehérítő port (Cl 2 +oltott mész) 1801 Cruickshank: Cl 2 használata fertőtlenítésre a kórházakban 1810 Davy kimutatja, hogy a klór egy elem Courtois izolálja a jódot Gay-Lussac: ICl előállítása 2/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

3 1823 Ballard előállítja a Br 2 -t Daguerre: fényképészet hajnala 1857 Lacock: bromidok használata nyugtatóként 1886 Moissan előállítja az elemi fluort 1928 Midgley, Henne és McNary: Freon-12 szintézise Plunket felfedezi a teflont (PTFE) Corson, Mackenzie, Segré: Asztácium előállítása F, 35 Cl, 37 Cl NMR-jelek detektálása Appelman: perbromátok előállítása 3/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

4 Csak vegyületben fordulnak elő. F (13.), Cl (20.), Br (46.) I (60.) leggyakoribb eleme a Földkéregnek. CaF 2 (folypát) Ca 5 (PO 4 ) 3 X (apatit, X=halogén) kriolit (Na 3 AlF 6 ) kősó (NaCl) tengervíz (Cl, Br, I ) bromargirit (AgBr) lautarit (Ca(IO 3 ) 2 ) 4/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

5 Vegyérték e konfiguráció: ns 2 np 5 2 atomos molekulát alkotnak. apoláros moleklulák, de könnyen polarizálhatóak polarizálhatóság a rendszám növekedésével nő. van der Waals erők nőnek a rendszám növekedésével op., fp. nő a csoportban felülről lefelé színük mélyül a rendszám növekedésével páratlan rendszám, kevés természetes izotóp 5/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

6 1 Fluor: halványsárga, szúrós szagú, mérgező gáz tiszta elem igen alacsony op., fp. 2 Klór: zöldessárga, fojtó szagú gáz levegőnél nehezebb 2 természetes izotópja van 3 Bróm: vörösesbarna, nagyon sűrű, kellemetlen szagú folyadék könnyen párolog vízben oldódik (oldhatóság Br hozzáadásával növelhető) szerves oldószerekben jól oldódik 2 természetes izotópja van. 6/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

7 4 Jód: szürke, rombos kristályokat alkot jellegzetes szagú könnyen szublimál, gőze lilás alacsony op., fp. vízben kissé, barna színnel oldódik KI-dal növelhető az oldhatóság szerves oldószerekben kitűnően oldódik CHCl3 -ban, benzinben, CCl 4 -ben lila színnel keményítővel jodid jelenlétben kék színeződést ad. 1 stabil izotópja van 5 Asztácium: nincs stabil izotópja radioaktív bomlási sorokban jelenik meg átmenetileg 7/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

8 Tul. F Cl Br I At Z stab. izotóp E i /kjmol E a /kjmol Ionsugár/pm X X táv X 2 -ben/pm op./ C , fp./ C , ρ/gcm 3 1,516 1,655 3,187 4,94-8/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

9 nagy reakciókészség, rendszám növekedésével csökken erősen pozítiv redoxpotenciál nagy EN, E a oxidációs szám: -1,...,+7 elemekkel közvetlenül reagál (kivéve: O, N, C, He, Ne, Ar) 9/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

10 1 H-nel alkotott (HX): Fluorral sötétben is robbanásszerűen reagál. Cl2 csak fény vagy hő hatására hevesen reagál (láncreakió). Br2 magasabb hőmérsékleten bonyolult reakcióban reagál I2 egyensúlyra vezető reakció. színtelen, szúrós szagú, maró hatású gázok vízben kitűnően oldódnak. vizes oldatuk erős sav (saverősség fentről lefelé nő) uk: szintézissel: H 2 +Cl 2 =2HCl sókból cc H 2 SO 4 -el: NaCl+H 2 SO 4 =NaHSO 4 +HCl PX 3 hidrolízise: PI 3 +3H 2 O=3HI+H 3 PO 3 10/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

11 2 Oxidok: oxidációs számuk pozitív (kivéve F2 O) molekula alacsony op., fp. igen bomlékonyak, bár van köztük stabil is. vízben jól oldódnak valódi savanhidridek erélyes oxidálószerek Fluor oxidja F2 O: lsd. korábban Klór oxidjai: Cl 2 O sárgásbarna, bomlékony gáz valódi savanhidrid: Cl 2 O+H 2 O=2HOCl Cl 2 O 3 sötétbarna szilárd anyag, 0 C felett robban valódi savanhidrid: Cl 2 O 3 +H 2 O=2HClO 2 ClO 2 sárga színű, paramágneses gáz fény hatására bomlik,igen robbanékony erélyes oxidálószer (víztisztítás), vízben jól oldódik formális vegyes anhidridje a HClO 2 -nek és a HClO 3 -nak 11/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

12 Cl 2 O 7 : Színtelen, olajszerű folyadék ütésre, hevítésre robban vízben jól oldódik a perklórsav valódi anhidridje: Cl 2O 7 + H 2O = 2HClO 4 Bróm oxidjai: Br 2 O: sötétbarna, szilárd anyag,alacsony hőmérsékleten stabil BrO 2 : világossárga kristályos anyag,nagyon instabil Br 2 O 3 : narancssárga kristályos vegyület már 40 C-on bomlik, 0 C-on robban Jód oxidja: (legstabilabb halogénoxid) I 2 O 5 fehér, higroszkópos, kristályos anyag termodinamikailag stabil vízben jól oldódik jódsav valódi savanhidridje: I 2 O 5 +H 2 O=2HIO 3 12/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

13 3 Oxosavak: HOCl: csak vízben létezik, gyenge sav vizes oldata: színtelen, szúrós szagú sötétben, lúgos körülmények között stabil egyébként diszproporcionálódik: 3HOCl=2HCl+HClO 3 erélyes oxidálószer: HOCl=HCl+O HClO 2 : vizes oldatban létezik, színtelen diszproporcionálódik: 4HClO 2 =2ClO 2 +HClO 3 +HCl+H 2 O jó oxidálószer (bár oxidálódik is!) sói kloritok HClO3 : erős sav, nagyon stabil szerves anyagokat is oxidálja sói klorátok HClO4 : legállandóbb, legerősebb oxoklórsav színtelen, füstölgő, nagy sűrűségű folyadék cc. HClO 4 erős oxidálószer sói perklorátok 13/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

14 HOBr: vizes oldata sárga színű viszonylag gyorsan diszproporcionálódik erélyes oxidálószer HBrO 2 halványsárga, rendkívül bomlékony sói bromitok (nagyon nehéz előállítani!) HBrO3 színtelen, erős sav tömény oldatában elemire esik szét: 4HBrO 3 =2Br 2 +5O 2 +2H 2 O sói bromátok HOI, HIO2 vizes oldatuk instabil, gyorsan diszproporcionálódnak HIO 2 sói a joditok (szintén instabilok) HOI sói a hipojoditok (szintén instabilok) HIO3 stabil vegyület, higroszkópos, vízben jól oldódik közepesen erős sav sói a jodátok 14/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

15 1 interhalogének: XY összetételűek tul. ClF BrF IF BrCl ICl IBr hal. áll. g g ns g sz sz szín színt. barna - vörös b. rubinv. fek. op fp XY 3 összetételűek Tul. ClF 3 BrF 3 IF 3 I 2 Cl 6 halm. áll. g/f f sz sz szín színt. sárga sárga élénk sárga op (inst.) 101 fp (inst.) - XY5 és XY 7 összetételűek Tul. ClF 5 BrF 5 IF 5 IF 7 halm. áll. g. f f f szín. színt. színt. színt. színt. op ,5 6,5 fp / /2012 I. félév, Horváth Attila c

16 1 Fluor: Moissan eljárás: KF-HF elegy elektrolízise 2 Klór: NaCl olvadék elektrolízise. (Anódon Cl2 gáz) Laboratórium: 2KMnO 4 +8HCl=2KCl+2MnO 2 +3Cl 2 +4H 2 O 3 Bróm: 4 Jód: 2Br +Cl 2 =2Cl +Br 2 2I +Cl 2 =2Cl +I 2 16/ /2012 I. félév, Horváth Attila c

17 1 Fluor: laboratóriumi oxidálószer teflongyártás 2 Klór: fertőtlenítőszer, fehérítőszer PVC gyártás ivóvíz sterilizálás 3 Bróm: analitikai reagens fényképészet (régebben) gyógyszeralapanyag festékipar 4 Jód: analitikai reagens festékipar fertőtlenítőszer, gyógyszer 17/ /2012 I. félév, Horváth Attila c