Русская Википедия:Галогеноводороды
Галогеноводоро́ды — общее название соединений, образованных из водорода и галогенов (элементов подгруппы фтора):
- Плавиковая кислота — водный раствор фтороводорода
- Соляная кислота — водный раствор хлороводорода
- Бромоводородная кислота — водный раствор бромоводорода
- Иодоводородная кислота — водный раствор иодоводорода
- Астатоводородная кислота — водный раствор астатоводорода
Все галогеноводороды — бесцветные ядовитые газы с резким запахом, хорошо растворимые в воде. На воздухе их концентрированные растворы дымят вследствие выделения галогеноводородов.
Сокращённо галогеноводороды обозначают НГ, а в источниках на языках, использующих латинский алфавит, — HHal.
| Соединение | Формула | Модель | Молярная масса | Длина связи d(H−X)/pm (газ) |
Дипольный момент μ/D |
ΔG°f | tплав °C |
tкип °C |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
В ряду HCl — HBr — HI в соответствии с увеличением ковалентности связи уменьшается дипольный момент молекулы: соответственно 0,33 Шаблон:E, 0,26Шаблон:E и 0,19Шаблон:E Кл·м. В жидкой и газовой фазах молекулы HCl, HBr, HI, в отличие от HF, не ассоциированы. Прочность связи в ряду HCl — HBr — HI значительно уменьшается, поскольку уменьшается степень перекрывания взаимодействующих электронных облаков. Также уменьшается и их устойчивость к нагреванию.
В ряду HCl — HBr — HI закономерно изменяются температуры плавления и кипения, но при переходе к HF они резко возрастают. Это объясняется ассоциацией молекул фтороводорода в результате образования водородных связей.
Химические свойства
Галогеноводороды хлора, брома, йода при обычных условиях — газы. Хорошо растворимы в воде, при растворении протекают следующие процессы:
- <math>\mathsf{HHal + H_2O \rightarrow H_3O^+ + Hal^-}</math>
Процесс растворения сильно экзотермичен. С водой HCl, HBr и HI образуют азеотропные смеси, которые содержат соответственно 20,24; 48; 57 % НГ.
Галогены в галогеноводородах имеют степень окисления −1. Могут выступать в качестве восстановителей, причём восстановительная способность в ряду HCl — HBr — HI увеличивается:
- <math>\mathsf{HF + H_2SO_4 \nrightarrow}</math>
- <math>\mathsf{HCl + H_2SO_4 \nrightarrow}</math>
- <math>\mathsf{2HBr + H_2SO_4 \rightarrow Br_2 + SO_2 + 2H_2O}</math>
- <math>\mathsf{8HI + H_2SO_4 \rightarrow 4I_2 + H_2S + 4H_2O}</math>
Иодоводород является сильным восстановителем и используется как восстановитель во многих органических синтезах. При стоянии раствор HI вследствие постепенного окисления HI кислородом воздуха и выделения иода постепенно принимает бурую окраску:
- <math>\mathsf{4HI + O_2 \rightarrow 2H_2O + 2I_2}</math>
Аналогичный процесс протекает и в водном растворе HBr, но намного медленнее.
Растворы галогенов — сильные кислоты, в которых ион H+ выступает в качестве окислителя. Сила кислот увеличивается по мере увеличения номера периода. Галогеноводородные кислоты реагируют с металлами, потенциал которых < 0, но так как ионы I− (в меньшей степени Br−) хорошие комплексообразователи, HI может реагировать даже с серебром (E0 = +0,8 В).
- <math>\mathsf{2Ag + 4HI \rightarrow 2H[AgI_2] + H_2}</math>
Фтороводород легко образует полимеры типа (HF)n
Методы получения
Вытеснение из солей сильными кислотами:
- <math>\mathsf{NaCl + H_2SO_4 \rightarrow HCl + NaHSO_4}</math>
- <math>\mathsf{H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl}</math>
- <math>\mathsf{H_2 + Br_2 \rightarrow 2HBr}</math>
- <math>\mathsf{H_2 + I_2 \rightarrow 2HI}</math>
Хлор реагирует с водородом бурно, со взрывом, но реакцию необходимо инициировать (путём нагревания или освещения), что связано с её цепным механизмом.
Взаимодействие водорода с бромом и иодом также включает цепные процессы, но реакция с бромом протекает медленно, а с иодом идёт лишь при нагревании и не доходит до конца, поскольку в системе устанавливается равновесие. Этой закономерности соответствует и изменение ΔH°f.
Литература
- Ахметов Н. С. «Общая и неорганическая химия» М.: Высшая школа, 2001
- Карапетьянц М. Х., Дракин С. И. «Общая и неорганическая химия» М.: Химия 1994
