Кислородсодержащие соединения галогенов
Оксиды галогенов (хлора, брома, иода) существуют, их получают косвенными методами, однако их способы получения и химические свойства в школьном курсе химии не рассматриваются.
В качестве единственного примера приведем образования оксида иода(V) обезвоживанием иодноватой кислоты нагреванием при 210-230 oC в токе сухого воздуха (для удаления выделяющихся водяных паров и предупреждения обратной реакции):
2 HIO3 " H2O + I2O5 (при 210-230 oC, сухой воздух);
Кислотные оксиды часто называют ангидридами кислот (anhydrous – безводный), поскольку при взаимодействии с водой получаются соответствующие кислоты, как, например, в случае иодноватого ангидрида:
H2O + I2O5 " 2 HIO3.
Иодноватая кислота
Оксид иода(V) проявляет окислительные свойства за счет иода в степени окисления +5. Например, оксид иода(V) применяют для аналитического определения в воздухе угарного газа: процесс приводит к образованию иода, который определяют количественно и на основании полученных результатов рассчитывают содержание угарного газа.
I2O5 + 5 CO = I2 + 5 CO2.
При знакомстве с кислородсодержащими соединениями галогенов, следует запомнить название солей и кислот (на примере соединений хлора).
HClO | хлорноватистая кислота | KClO | гипохлорит калия |
HClO2 | хлористая кислота | KClO2 | хлорит калия |
HClO3 | хлорноватая кислота | KClO3 | хлорат калия |
HClO4 | хлорная кислота | KClO4 | перхлорат калия |
|
|
ВАЖНО! Для брома и иода существование кислот HBrO2 и HIO2 не подтверждено, таким образом, соединения галогенов в степени окисления (+3) в школьном курсе не рассматриваются. Установлено также очень быстрое диспропорционирование аниона IO- (с образованием иодидов и иодатов), вследствие чего мы договоримся считать, что иод в водном растворе под действием щелочей и окислителей превращается сразу в иодноватую кислоту и иодаты, минуя степень окисления (+1).
Получение кислородсодержащих кислот и солей галогенов.
1. Растворение галогенов в водных растворах щелочей – способ получение гипохлоритов, гипобромитов, а также хлоратов, броматов и иодатов – см. реакции галогенов с водой и щелочами.
2. Растворы гипобромитов могут быть получены окислением бромид-иона гипохлорит-ионом:
Br- + ClO- = Cl- + BrO-.
3. Иодноватую кислоту удается получить в индивидуальном состоянии при действии на иод окислителей, в том числе, хлоратов и броматов:
I2 + 5 H2O2 = 2 HIO3 + 4 H2O;
I2 + 5 HNO3 = HIO3 + 5 NO2 + 2 H2O;
I2 + 2 KHalO3 = 2 KIO3 + Hal2 (Hal = Cl, Br).
4. Перхлораты натрия и калия могут быть получены при термолизе хлоратов при 500oC, тогда как разложение броматов и иодатов сразу приводит к образованию бромидов и иодидов.
|
|
4 KClO3 " 3 KClO4 + KCl (при 450< t < 550 oC),
2 KHalO3 " 2 KHal + 3 O2 (Hal = Br, I)
5. Перброматы натрия и калия получают электролизом водных растворов броматов или их окислением фтором:
NaBrO3 + F2 + H2O = NaBrO4 + 2 HF.
6. Периодаты получают окислением иодатов:
NaIO3 + 4 NaOH + Cl2 = Na3H2IO6$ + 2 NaCl + H2O;
7. Общим приемом для получения кислородсодержащих кислот является взаимодействие их солей с сильной кислотой
а) хлорноватая и бромноватая кислоты
Ba(HalO3)2 + H2SO4 = 2 HHalO3 (р-р) + BaSO4$ (Hal = Cl, Br).
б) хлорная кислота
NaClO4 (безводный) + HCl (конц.) " HClO4 (р-р) + NaCl$.
в) иодная кислота
2 Na3H2IO6 + 3 Ba(NO3)2 = Ba3(H2IO6)2$ + 6 NaNO3 (pH = 7-8);
Ba3(H2IO6)2 + 3 H2SO4 = 2 H5IO6 + 3 BaSO4$.
Применение галогенов и их соединений
Фтор находит применение для получения фторированных материалов (например, поли(тетрафторэтилена) – тефлона), которые устойчивы к действию агрессивных сред. Фторхлорбромуглероды получили общее название фреоны и находят широкое применение в технике, в основном, в качестве теплоносителей. Например, смесь фреонов циркулирует в компрессорах холодильных аппаратов. | Тефлон – соединение с алмазным сердцем в шкуре носорога | |||
Некоторое время назад в связи с работой над созданием атомного оружия фреоны были засекречены и получили кодовые названия – шифры. Ключ к шифру был химико-математический: первая цифра указывала число атомов углерода без единицы, вторая цифра – число атомов водорода плюс единица и третья цифра – число атомов хлора. Если в структуре присутствовали атомы брома, их обозначали литерой Б.
| CHFCl2, фреон 021, фтордихлорметан; СHF2Cl, фреон 022, дифторхлорметан; … | |||
Основная область применения фтора – атомная промышленность. Для создания атомного оружия требуется «обогащенный» уран (в котором повышенное по сравнению с природным содержание изотопа 235U). Для того, чтобы разделить изотопы, уран превращают в гексафторид урана – UF6, который затем подвергают разделению на циклотроне. Под действием магнитного поля заряженные частицы движутся по окружности, радиус которой определяется отношением заряда частицы к её массе. | ||||
Фтор находит применение в быту - как компонент зубной пасты (фториды натрия, аммония, тетрабутиламмония) для борьбы с микроорганизмами, при этом содержание фторидов около 1,0-1,5·10-3 масс. % (высокие концентрации фторидов опасны!!!). - для декоративного травления стекла | ||||
Основная область применения хлора и брома – галогенирование органических соединений. Так, хлор используют для получения ПВХ (поливинилхлорид) и хлоропренового каучука, мировое производство которых исчисляется в млн. т в год.
|
|
Кроме того, хлор (или его соединения) находит применение как отбеливающее или обеззараживающее средство, например, для химической очистки сточных вод или санитарной обработки.
Иод и его соединения, в основном, используют в медицине и фармакологии. Иодная настойка находит применение для дезинфекции ран, препараты на основе соединений иода принимают по назначению врача в том случае, если имеются признаки дефицита иода и нарушения в работе щитовидной железы. Для предупреждения дефицита иода соединения иода добавляют в продукты питания, например, иодируют соль.
Обратите внимание на состав иодированной соли: настоятельно рекомендуется использовать соль, в которой иод содержится в форме иодатов, а не иодидов. Последние относительно легко подвержены окислению в растворе (в том числе, кислородом воздуха!), вследствие чего возможны как потери иода, так и нарушение в технологии кулинарной обработки.
[1] Источник – Руководство по неорганическому синтезу. Под ред. Г. Брауэра. Т. 2.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!