OSNOVE NEORGANSKE HEMIJE Elementi 17. grupe PSE –

halogeni elementi

RASPROSTRANJENOST I DOBIJANJE

F (fluor), Cl (hlor), Br (brom), jod (I), At (astat)

To su veoma reaktivni nemetali koji su u elementarnom stanju homonuklearni dvoatomski molekuli X2

Ts – tenesin, nestabilni radioaktivni transaktinoid.

U prirodi se svi javljaju u formi halidnih soli (osim At).

Rasprostranjenost u Zemljinoj kori: F (0.08%) > Cl (0.05%) >>> Br i I

U morsokj vodi, najzastupljeniji su hlor i fluor.

Jod se jedini javlja u prirodi u jedinjenjima sa pozitivnim oksidacionim stanjem.

RASPROSTRANJENOST I DOBIJANJE

Fluor se veoma teško dobija jer je veoma jak oksidans i izuzetno reaktivan, a elementarnifluor se može dobiti anodnom oksidacijom fluora sa elektrolitom kalcijum-fluorida ubezvodnom HF.

Većina jedinjenja fluora dobijaju se iz HF pripremljenog u reakciji:

CaF2 + H2SO4(conc) → CaSO4 + 2HF

Gasoviti hlor je veoma bitna hemikalija u hemijskoj industriji i uglavnom se priozvodihloralkalnim procesom, elektrolizom rastopa NaCl ili koncentrovanog rastvora NaCl.

2NaCl + 2H2O 𝑒𝑙𝑒𝑘𝑡𝑟𝑜𝑙𝑖𝑧𝑎

2NaOH(aq)+ H2+ Cl2

Brom se dobija oksidacijom bromida sa elementarnim hlorom: 2Br - + Cl2 → Br2 + 2Cl -

Jod se dobija oksidacijom rastvora jodida.

UPOTREBA

Glavna upotreba danas je sinteza uranijum-heksafluorida (UF6) u procesu obogaćivanja uranijumovoggoriva.

Oko 1 ppm NaF se dodavao u pijaću vodu kako bi se obogatila fluoridom neophodnim za pravilan razvojzuba.

Jeidnjenja fluora – freoni, koriste se za hlađenje.

Hlor i njegova jedinjenja se koriste za beljenje papira, dezinfekciju vode i proizvodnju plastike, poput PVC(polivinilhlorid) i prozvodnju pesticida, kao i hlorovanih ugljovodonika, koji se koriste kao organski rastvarači.

Brom se uglavnom koristi za proizvodnju organskih jedinjenja koja se koriste u sintetičkoj industriji.

Jod se, osim u sintetičkoj industriji, koristi i kao antiseptik u formi jodne tinkture ili jodne vode (50%alkoholni rastvor joda).

Hloridni anjon je glavni anjon u intra- i ekstracelularnim tečnostima, pa je bitan za pravilan razvoj ifunkcionisanje organizama.

Jod je bitan mikronutrijent za pravilan razvoj i rast tiroidne žlezde, a kako se retko nalazi u hrani,uglavnom se u malim količinama jodidi dodaju u kuhinjsku so.

FIZIČKE OSOBINE I REAKTIVNOST

Fluor i hlor su bledo-žućkasti i zelenkasti gas,oba su veoma otrovna i nadražujuća, pri čemuhlor ima veoma karakterističan oštar miris.

Brom je tamno-narandžasta isparljiva tečnost(jedini tečni nemetal na sobnoj temperaturi), injegove pare izazivaju nadraživanje, a udodiru sa kožom izaziva opekotine koje teškozarastaju.

Jod je na sobnoj temperaturi čvrsta skorocrna kristalna supstanca, koja lako sublimujeformirajući ljubičastu paru.

REAKTIVNOST

Fluor je najjače oksidaciono sredstvo od svih elemenata i u reakciji sa vodom iz njeoslobađa kiseonik, dok se ostali halogeni umereno rastvaraju.

2F2 + 2H2O → O2 + 4HF

Od svih halogenih elemenata, veza između dva atoma fluora u homonuklearnom molekuluje najslabija, što je posledica kratke veze između dva veoma elektronegativna atoma fluora,zbog čega se elektronski parovi jako odbijaju, tako da hlor ima najjaču vezu između atomaod svih halogena.

Još jedno odstupanje od očekivanih osobina halogenih elemenata uočava se u tome što hlorima veći afinitet prema elektronu od fluora, zbog mnogo većeg odbijanja dodatog elektronasa postojećim elektronskim parovima na malom atomu fluora.

FIZIČKE OSOBINE I REAKTIVNOST

Promena agregatnog stanja halogenih elemenata sa porastom atomskog broja od gasovitogka čvrstom, je posledica slabih Wan der Vaalsovih sila (Londonovih sila) koje rastu sa porastommase.

Vodeni i alkoholni rastvor joda su braon, što je posledica dipolnog karaktera molekula vode,koji lako polarišu molekule joda, i rezultat takvog privlačnog delovanja molekula rastvarača ijoda je promena njegove boje u smeđu.

Sa skrobom (prirodni polisaharid), jod gradi karakterističan tamno-plavo obojeni kompleks,koji se može koristiti za dokazivanje i malih količina jodidnog jona u rastvorima.

Rastvorljivost joda u vodi se značajno povećava dodatkom jodidnog jona, pri čemu se graditrijodid-jon tamno-crvene boje.

HIDRIDI I OKSIDI I OKSOKISELINE

Zbog valentne elektronske konfiguracije ns2np5 imaju najveći afinitet prema elektronu od svihelemenata u PSE.

Svi hidridi halogena su gasovi sa oštrim kiselim mirisom i samo je HF slaba kiselina.

Velika jačina H-F veze je razlog zbog čega je ova kiselina slaba i ne disosuje na H+ jone, dok zbogslabljenja H-X veze jačina kiselina raste od HCl do HI.

Jedina poznata oksokiselina fluora je nestabilna hipofluorasta kiselina HFO, koja se dobijaprevođenjem gasovitog fluora preko leda i kondenzovanjem produkta.

Cl, Br i I sa kiseonikom grade niz oksida, koji u reakciji sa vodom formiraju oksokiseline.

Hlor gradi četiri oksokiseline, hipohlorasta HClO, koja je slaba, hloritnu HClO2 , hloratnu HClO3 iperhlornu HClO4 koje su jake.

Brom gradi tri oksokiseline, hipobromastu HBrO, bromitnu ili bromnu HBrO3 i perbromnu HBrO4.

Jod gradi hipojodastu kiselinu HIO, jodastu HIO2, perjodatnu HIO4 i ortoperjodatnu H5IO6.

OKSOFLUORIDI

Postoji nekoliko familija halogen-oksida sa X-F vezom: FXO2, FXO3, F3XO koje grade svi halogenidi i F3XO2 koje grade hlor i jod.

INTERHALOGENIDI

Međusobnom reakcijom halogenih elemenata nastaju jedinjenja opšte formule XX`n (n=1, 3,5 i 7), gde su X i X` dva različita halogena.

Od jedinjenja tipa XX` najstabilniji je jod-monohlorid ICl, a poznati su i ostali, osim IF, kojizbog velike razlike u veličini atoma nije stabilan.

Od jedinjenja tipa XX`3 poznati su hlor, brom i jod(III)-fluoridi i jod(III)-hlorid, od jedinjenjatipa XX`5 poznati su samo fluoridi, dok je jedino stabilno jedinjenje tipa XX`7 IF7.

Osim jod-monohlorida, strukture svih interhalogenih elemenata odstupaju od Luisovogoktetnog pravila, pošto svi centralni atomi u njima imaju i prazne d-orbitale gde mogusmestiti „dodatne“ elektrone.

https://www.youtube.com/watch?v=AO67MnZaAvQ

Rastvor 1 – skrob + natrijum-metabisulfat

Rastvor 2 – živa(II)-hlorid

Rastvor 3 – rastvor kalijum-jodata

S2O52- + H2O → 2HSO3

2-

IO3- + 3HSO3

2-→ I- + 3SO42- + 3H+

Hg2+ + 2I-→ HgI2

IO3- + 5I- + 6H+ → 3I2 + 3H2O

I2 + skrob→ tamno-plavi komplekshttps://www.youtube.com/watch?v=ED1Cs6-iw14

H2O2 + I- → H2O + IO-

H2O2 + IO- → H2O + O2

2H+ + 2I- + H2O2 → I2 + 2 H2O

https://www.youtube.com/watch?v=UTfMrx7275w