Halogeny – prvky VII.A skupiny

• charakteristika:

• p – prvky - valenční elektrony mají v orbitalech s a p a to celkem 7 val. elektronů

• elektronegativita jejich atomů roste od astatu k fluóru• v přírodě se nevyskytují čisté, ale i v minerálech• jejich atomy reaktivní, do oktetu jim chybí pouze 1

elektron, který získávají od atomu prvku se kterým vstupují do vazby

fluór (9F)

• historie:

• název od minerálu fluoritu, který se dříve používal jako tavidlo (z latinského fluo = téci) – v hutích používán pro snížení teploty při roztavování rud

• název navrhl roku 1812 A. M. Ampere Siru Davymu • zvláštní vlastnosti kazivce vydávat po zahřátí světlo

(fluorescence) objeveny již v 17. století • pokusy o přípravu fluoru chemickou cestou vždy

ztroskotaly na jeho extrémní reaktivitě

• výskyt:

• fluorit=kazivec - CaF2 • kryolit - Na3AlF6 • fluoroapatit - Ca5F(PO4)3

fluorit=kazivec – CaF2, po zahřátí fosforeskuje, má schopnost fluorescence tzn. mění svou barvu v

procházejícím a dopadajícím světle

kryolit = hexafluorohlinitan sodný

• průmyslová výroba:

• jediným prakticky používaným způsobem výroby je Moissanova metoda, která je založena na elektrolýze směsi fluoridu draselného a bezvodého fluorovodíku

• H2 a F2 spolu reagují velmi explozivně, a proto musí být prostor mezi katodou a anodou oddělen diafragmou

• teplota i výška hladiny elektrolytu jsou řízeny automaticky • nádoba z měkké oceli je zároveň katodou, anoda je tyč z kompaktního

negrafitizovaného uhlíku

• fyzikální vlastnosti:

• světle žlutý plyn • molekula biatomická • nejčastěji v plynném stavu• jedovatý, pronikavě dráždivý zápach

• chemické vlastnosti:

• nejreaktivnější ze všech prvků • reaguje se všemi prvky vyjma helia, argonu a neonu, s

některými za vzniku tepla a světla • velmi silné oxidační činidlo • s vodíkem se slučuje i v temnu a při velmi nízkých

teplotách explozivně • tendence odebírat vodík jiným sloučeninám:

2H2O + 2F2 → O2 + 4HF

• využití:

• většina vyrobeného fluoru (70 – 80%) se používá k výrobě fluoridu uranového (UF6) pro potřeby jaderných elektráren

• výroba teflonu

teflonové nádobí, teflonové pásky

• sloučeniny:

• fluorovodík

• silně páchnoucí bezbarvý plyn • bezvodý fluorovodík se vyrábí působením kyseliny

sírové na kazivec=fluorit:

CaF2(s) + H2SO4(l) → 2HF(g) + CaSO4(s)reakce endotermická, proto se provádí za zvýšené teploty

• fluorovodík leptá sklo:SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

• kyselina fluorovodíková je bezbarvá kapalina, lze ji připravit rozpouštěním fluorovodíku ve vodě

• fluorovodík i kyselina silně leptají tkáně

• využití:

• dnes se používá k výrobě syntetického kryolitu (zvýšená výroba hliníku)

• při leptání skla • k výrobě fluoridů • výroba kyselých pracích prostředků

• fluorid sodný • fluoridace vody • konzervování dřeva • výroba insekticidů a fungicidů

• fluorid cínatý • do zubních past k prevenci tvorby zubního kazu

chlór (17Cl )

• historie:

• v roce 1779 připravil švédský lékárník C.W. Scheele chlór reakcí kyseliny chlorovodíkové s oxidem manganičitým.

• název chlóru, který v roce 1811 navrhl H. Davy, vychází z charakteristické barvy tohoto plynu (řecké chloros znamená nažloutlý nebo světle zelený).

• výskyt:

• vyskytuje se pouze ve sloučeninách • největší zásoby chloridů jsou v mořské vodě • menší množství chloridů je ve vodách některých

vnitrozemských moří a slaných jezer • sylvín – KCl, halit - NaCl • v žaludeční šťávě je asi 0,5% HCl (aktivuje pepsin)

halit

sylvín

• průmyslová výroba:

• elektrolýza je výrobní postup, kdy elektrolytem prochází el. proud, díky průchodu el. proudu elektrolytem kationty a anionty putují k elektrodám (katodě a anodě)

• na katodě probíhá redukce kationtů, na anodě probíhá oxidace aniontů, elektrody mají el. náboj

• elektrolýza taveniny NaCl• elektrolýza vodného roztoku NaCl

• fyzikální vlastnosti:

• žlutozelený plyn charakteristického zápachu • ve vyšších koncentracích toxický• biatomická molekula • dvaapůlkrát těžší než vzduch

chlór

• chemické vlastnosti:

• velmi reaktivní • reaguje se všemi prvky kromě kyslíku, dusíku, vzácných

plynů a platinových kovů • oxidační činidlo• ve vodě rozpustný, reaguje s vodou a vzniká chlorová

voda:Cl2 + H2 O → HCl + HClO na světle pokračuje rozklad kyseliny chlorné na kyselinu chlorovodíkovou a kyslík:

• HClO → HCl + O

• využití:

• výroba chlorovaných organických sloučenin (vinylchlorid) • bělení papíru, textilu a celulózy • dezinfekce pitné a užitkové vody (v plaveckých

bazénech, vodárnách a odpadních stokách)

• sloučeniny:

• chlorovodík • výroba: • spalováním vodíku v chloru:

H2 + Cl2 → 2HCl • vytěsňování chlorovodíku z chloridu sodného

koncentrovanou kyselinou sírovou:2NaCl + H2SO4 → 2HCl + Na2SO4 (600 °C)

• bezbarvý plyn ostře štiplavého zápachu • těžší než vzduch

• kyselina chlorovodíková

• výroba - reakcí chlorovodíku a vody • silná kyselina • koncentrovaná 37%, 42% - dýmavá kyselina

• využití: • výroba chloroprenu a PVC • příprava chloridů

• chloridy • podle způsobu vazby rozdělujeme chloridy:• iontové• kovalentní

• podle rozpustnosti ve vodě: • chloridy nerozpustné ve vodě (Ag, Hg, Pb) • chloridy rozpustné ve vodě (CaCl2, FeCl3)

• kyselina chlorná • slabá kyselina • málo stálá • známá pouze ve vodných roztocích

• soli – chlornany

• silná oxidační činidla • desinfekční a bělící činidla • vznikají zaváděním chlóru do roztoků hydroxidů:

2NaOH(aq) + Cl2 → NaClO(aq) + NaCl + H2O

• soli - chlorečnany

• vznikají zaváděním chlóru do hydroxidu:6KOH + 3Cl2 → KClO3 + 5KCl + 3H2O

• chlorečnan sodný - herbicid, sušení sojových bobů • chlorečnan draselný - složka zápalných směsí pro

hlavičky zápalek

Travex – chlorečnan sodný

• chlornan sodný – obsažen např. v Savu

• chlorovaný fosforečnan trisodný (Na3PO4 · 11H2O)4 · NaClO – detergent v myčkách nádobí

• chlornan vápenatý – bělení papíru • chlorové vápno Ca(ClO)2·CaCl2·Ca(OH)2 · 2H2O,

bělení a desinfekce

• soli – chloristany

• silná oxidační činidla • chloristan amonný - oxidační činidlo pro raketové palivo • chloristan draselný - hlavní složka pyrotechnických

směsí pro ohňostroje

bróm (35Br)

• historie:

• bróm izoloval v roce 1826 A. J. Balard z matečného roztoku po krystalizaci síranu a chloridu sodného z vody Montpellierských slaných bažin

• název dostal (z řeckého brómos = zápach) pro svůj nepříjemný pronikavý zápach

• výskyt:

• je velmi reaktivní proto se vyskytuje pouze ve sloučeninách

• hlavním přírodním zdrojem brómu jsou bromidy obsažené v mořské vodě

• atomární poměr chlóru a brómu v mořské vodě je 660:1 • minerály

bróm

• laboratorní příprava

• laboratorně se získává zahřívání bromidu draselného s oxidem manganičitým:2KBr + MnO2 + 2H2SO4 → Br2 + K2SO4 + MnSO4 + 2H2O

• průmyslová výroba

• oxidací bromidů chloremKBr + Cl2 → KCl + Br2

• fyzikální vlastnosti:

• tvoří biatomické molekuly • tmavě červená zapáchající kapalina• leptá sliznice a dráždí ke kašli • rozpustný ve vodě – nasycený roztok se nazývá

bromová voda

• chemické vlastnosti: • má oxidační vlastnosti

• využití:

• výroba bromovaných organických sloučenin – účinné nematocidy (prostředek h hubení červů), pesticidy

• výroba léčiv - Bromhexin

• sloučeniny:

• bromovodík • vyrábí se katalyzovanou syntézou vodíku a brómu

H2 + Br2 → 2HBr (200 - 400 °C / Pt ) • mezi molekulami nedochází k vytváření vodíkových

vazeb • bromovodík je bezbarvý plyn pronikavého zápachu • katalyzátor v organické chemii

• bromidy

• většinou bezbarvé látky, pokud zabarvení není způsobeno kationtem

• většina bromidů je rozpustných ve vodě • nerozpustný je bromid stříbrný, rtuťný a měďný

jód (53I)

• historie:

• připravil ho vyluhováním popela mořských chaluh kyselinou sírovou

• o dva roky později jej pojmenoval podle charakteristické

vlastnosti – fialové barvy podobné fialkám – (ioeidés zřečtiny) – L. Gay Lussac

• výskyt:

• roku 1840 byla zjištěna přítomnost jodičnanu sodného v chilském ledku

• Chile největším světovým producentem jódu až do 60. let 20. století, kdy ve státě Michigan a v Japonsku zahájena těžba jodidů z vod slaných jezer a bažin

• jodobromové vody – lázně Darkov, Klimkovice• minerály

jód

• průmyslová výroba:

• jodidy obsažené v solankách se oxidují chlórem na jód, který se z roztoku vyhání proudem vzduchu a přečistí se sublimací

• fyzikální vlastnosti:

• jemná černofialová, páchnoucí krystalická látka • jedovatý, leptavý, snadno sublimuje, ve vodě málo

rozpustný • jódová tinktura - 6,5% lihový roztok

• chemické vlastnosti:

• biatomická molekula • reaguje s méně prvky než fluór, chlór, bróm • slabé oxidační činidlo • při reakci se škrobovým roztokem vzniká intenzivní

modré zabarvení, to při zahřátí zmizí, ale po ochlazení se obnoví (změna struktury škrobu) - důkaz jódu nebo škrobu

• využití:

• asi 1/2 se zpracovává na organické sloučeniny • doplněk stravy dobytka a drůbeže • výroba léků • dezinfekcí (jodová tinktura = jód + ethanol = účinné

antiseptikum)

• sloučeniny:

• jodovodík • bezbarvý plyn, páchne, dráždí ke kašli, leptá sliznici • ve vodě se rozpouští na kyselinu jodovodíkovou

jodidy

• většina jodidů ve vodě rozpustná • nerozpustné jodid stříbrný, jodid thalný, jodid olovnatý

• kyselina jodičná (HIO3) • tvoří bílé krystalky,dobře rozpustné ve vodě • silné oxidační činidlo

• kyselina jodistá (HIO4) • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

• kyselina pentahydrogenjodistá • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

astat (85 At)

• historie:

• astat (z řeckého astatos - nestálý)• bombardováním 209Bi částicemi α připravili v cyklotronu izotop 211At

(poločas rozpadu 7,21 hodiny) a 2 neutrony• existenci předpověděl Mendělejev, jako ekajód, původně objeven v rudách

roku 1935• je známo 24 izotopů astatu, od 196At až k 219At • všechny mají krátký poločas rozpadu • poločas delší než hodinu mají 211At, 207At, 208At, 209At, 210At • největší množství astatu, které bylo připraveno je 0,05 μg

• výskyt:

• astat je článkem radioaktivních rozpadových řad, produkt rozpadu uranových a thoriových rud

odhaduje se, že celá zemská kůra obsahuje méně než 44 mg At (srovnání: francia je v zemské kůře 15 g, polonia je 2500 t)

• využití:

• astat je ve srovnání s radioaktivním jódem lepším prostředkem k destrukci anomálních tkání štítné žlázy, protože emitované záření α má ve tkáních kratší dosah (70 μm) a větší energii (5,9 MeV) a tím i lepší lokální účinek než jód, který emituje méně energetického záření β s dosahem až 2000 μm

• avšak nedostupnost a vysoká cena preparátů

obsahujících astat omezují jejich praktické použití