vzácné plyny

Vzácné plynyVzácné plynyVzácné plynyVzácné plyny

Vzácné plynyVzácné plyny

19621962 [Xe+][PtF6–]

PrvekPrvek KonfiguraceKonfigurace II (kJ/mol) b.b. v. v. (°C)

HeHe 1s22 2360 4,2

NeNe 2s2 2p66 2078 27,1

ArAr 3s2 3p6 1519 87,3 0,9 % vzd.

KrKr 4s2 4p6 1349 120,3

XeXe 5s2 5p6 1169 166,1

RnRn 6s2 6p6 1036 208,2

XeF2 XeF4 XeF6

b.b. t.t. 129 117 49 °C°C

XeF6 + H2O 6 HF + XeO3

XeO3 + OH– HXeO4–

Vzácné plynyVzácné plyny

adiční sloučeniny 2 XeF2 · PF5

komplexní Cs[XeF7], Cs2[XeF8]

solného typu Na4XeO6 · n H2O

Kr –Kr – BaKrO4

HH44XeOXeO66 XeOXeO

33 Xe Xe2,1 V 2,4 VHH++HH++

XeXeFF66 Xe Xe2,6 V

HXeOHXeO66

33–– HHXeOXeO44

–– Xe Xe0,9 V 1,3 VOHOH––OHOH––

Tvary sloučenin vzácných plynůTvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynůTvary sloučenin vzácných plynů

XeFXeF22XeFXeF22 XeFXeF44

XeFXeF44 XeOXeO6644––XeOXeO66

44––

XeFXeF55––XeFXeF55

––XeFXeF88

22––XeFXeF8822––

XeFXeF66XeFXeF66

HH AA LL OO GG EE NN YYHH AA LL OO GG EE NN YY

HH AA LL OO GG EE NN Y Y XX

VII.VII. skupina – 77 elektronůVII.VII. skupina – 77 elektronů

PrvekPrvek XXEnergie vazby II AA b.b. t. t. ((K)K) b.b. v. v. ((K)K)

FF 4,1 155 1695 340 40 85

ClCl 2,83 243 1255 356 172 239

BrBr 2,74 193 1145 242 266 322

II 2,21 151 1010 303 387 258

AtAt — 116 — — — —

konfigurace ss22pp55konfigurace ss22pp55

Oxidační čísla halogenůOxidační čísla halogenů

iontykovalentní slouč.halogenidyNaCl, HCl, CCl4

iontykovalentní slouč.halogenidyNaCl, HCl, CCl4

–1 FF 0

–1 ClCl 0 1 3 4 5 7

–1 BrBr 0 1 3 4 5 (7)

–1 II 0 1 3 — 5 7

kovalentní slouč.oxidy, oxokyseliny

kovalentní slouč.oxidy, oxokyseliny

Fluor a ChlorFluor a Chlor

FF22 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit

výroba HF, freonů CCl2F2, teflon

VVýrobaýroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

ocelová uhlíková katoda (––) anoda (++)

HFHF // KFKFelektrolyt

vstup HFHF

výstup HH22 výstup FF22 výstup HH22

Fluor a ChlorFluor a Chlor

FF22 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry

ClCl22 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit

výroba HF, freonů CCl2F2, teflon

VVýrobaýroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 ; chlorace, soli, PVC

VýrobaVýroba: zpracování NaCl – elektrolýza

PPřípravaříprava:

MnO2 + 4 HCl MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

2 KMnO4 + 16 HCl 2 MnCl2 + 2 KCl + 5 Cl2 + 8 H2OAnoda (++) Katoda (––)

ZřěděnýNaOHNaOH (aq)

NaNa++

35 %NaOHNaOH (aq)

použitásolanka

přívodsolanky

membrána

ClCl22 HH22

Brom, Jod a AstatBrom, Jod a Astat

BrBr22 –– červená kapčervená kapalinaalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3

II22 – fialové afialové až černé krystalyž černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–

VVýrobaýroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2

2 KBr + Cl2 2 KCl + Br2

PřípravPřípravaa: 5 Br– + BrO3

– + 6 H+ 3 H2O + 3 Br2

VýrobaVýroba: 2 IO3

– + 5 HSO3– 3 HSO4

– + 2 SO42– + H2O + I2

PPřípravaříprava: 2 KI + Cl2 (Br2) I2 + 2 KCl

AtAt22 209 Bi + 211At (7,5 h)

Vlastnosti halogenůVlastnosti halogenů

oxidační schopnostoxidační schopnost

2 F2 + SiO2 SiF4 + O2

4 F2 + H2S 2 HF + SF6

Br2 + H2S 2 HBr + S

2 F2 + 2 H2O 4 H+ + 4 F – + O2

X2 + H2O HX + HOX

Halogenovodíky Halogenovodíky HXHXHalogenovodíky Halogenovodíky HXHX

b.b. v.v. aq.aq.H2 + F2 2 HFHF 19,5 °C 40 %

H2 + Cl2 2 HHClCl – 85 °C 38 %, 20 %

H2 + Br2 2 HHBrBr – 67 °C 48 %

H2 + I2 2 HHII– 36 °C

CaF2 + H2SO4 2 HF + CaSO4

KHF2 HF + KF

NaCl + H2SO4 HCl + NaHSO4

NaBr + H3PO4 HBr + NaH3PO4

(2 HBr + H2SO4 Br2 + SO2 + 2 H2O)

PBr3 + H2O H3PO3 + 3 HBr

H2S + I2 2 HI + S

Halogenovodíky Halogenovodíky HXHX

b.b. v.v. aq.aq.H2 + F2 2 HFHF 19,5 °C 40 %

H2 + Cl2 2 HHClCl – 85 °C 38 %, 20 %

H2 + Br2 2 HHBrBr – 67 °C 48 %

H2 + I2 2 HHII– 36 °C

redox vlastnosti HXredox vlastnosti HX

ox. H;ox. H; Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2

red.red. 2 HI + H2O2 2 H2O + I2

acidobasické vlastnostiacidobasické vlastnosti HCl HI (vel. hal.)

Halogenidy Halogenidy MXMXHalogenidy Halogenidy MXMXhalogenidyhalogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

IontovéIontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)

KKovalentníovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4

přechodné kovy, lanthanoidy; – hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–

iontový charakter – bezvodé – vazba M—X – kovalentní charaktervrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

PPříříprava prava halogenidůhalogenidů

Ca + 2 HBr CaBr2 + H2 (kovy + HX)

MgO + 2 HCl MgCl2 + H2O (MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + H2O + CO2

(sůl, CO32– + HX)

AgNO3 + NaCl AgCl + NaNO3 sraženina

Ti + 2 Cl2 TiCl4 (kov + X2)

S + 3 F2 SF6 (nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2 2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2 2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2 SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6 H2O + 6 SOCl2 CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

SloučeninySloučeniny halogenůhalogenů

sloučeniny sloučeniny interhalovéinterhalové (interhalogeny) (interhalogeny):ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako XX22

ClF + H2O HF + HOCl

BrF3 + KF K[BrF4]

BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5 IF4+ + IF6

–

ClFClF33ClFClF33 IFIF77

IFIF77 BrFBrF55BrFBrF55

SloučeninySloučeniny halogenůhalogenů

PolyhalogenidyPolyhalogenidyKI + I2 ( I5

– ...... I9–)

tendence k polyhal. F < Cl < Br < IF < Cl < Br < Ivelké ionty Cs+

geometrie – téměř lineární

XX YY XX YY33 XX YY55 XX YY77

ClFClF b.v. –100 °Cbezbarvý

ClFClF33 b.v. 12 °Cbezbarvý

ClFClF55 b.v. –13 °Cbezbarvý

BrFBrF** b.v. –20 °Csvětle hnědý

BrFBrF33 b.v. 126 °Cžlutý

BrFBrF55 b.v. 41 °Cbezbarvý

IFIF** (IF(IF33))nn roz. –28 °Cžlutý

IFIF55 b.v. 105 °Cbezbarvý

IFIF77 subl. 5 °Cbezbarvý

BrClBrCl** b.v. 5 °Cčerveno hnědý

IClICl pevná látkačervená

II22ClCl66 m.p. 101 °Cjasně žlutý

IBrIBr pevná látkačerná

* * velmi nestabilnívelmi nestabilní

OXIDY halogenůOXIDY halogenůOXIDY halogenůOXIDY halogenů

FF – OFOF22 , fluorid kyslíkufluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH– 2 F – + OFOF

22 + H2

2% NaOH

přebytek OFOF22 + 2 OH– O2 + 2 F

– + H2O

OxidyOxidy – 1919 – většina nestálé

OOxidy chloruxidy chloru ClCl

ClCl22OO – b.v. 275 K (kap.) plyn

– explodujeexploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO HgO · HgCl2 + ClCl22OO

Cl2O + H2O 2 HOClHOCl (anhydrid HOCl)

ClCl22OO33

– identifikován

OOxidy chloruxidy chloru ClCl

ClOClO22

– plynný T > 170 K expl.

– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4 2 ClOClO22 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 2 ClOClO

22 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O

2 ClOClO22 + OH– ClO2

– + ClO3– + H2O

ClCl22OO66 ClCl22OO66 ClO2 + O3 + O2 ClCl

22OO66

tmavě červtmavě červenáená kapalina, méně explozivní

ClCl22OO77 – nejstálejšínejstálejší – olejovitá kapalina

2 KClO4 + H2SO4 ClCl22OO77

+ K2SO4

Oxidy halogenů Oxidy halogenů (Br, I)(Br, I)

BrBr – méně stálé než oxidy chloru

II22OO55– stálý do 350 K, krystalický

2 HIO3 I2O5 + H2O

II22OO77 ??

BrBr22OO – analogie Cl2O

BrOBrO22

– analogie ClO2

IIII

Oxokyseliny halogenů Oxokyseliny halogenů (1)(1)Oxokyseliny halogenů Oxokyseliny halogenů (1)(1)

II HClClO HBrBrO HIIO

II II II HClO2

VV HClO3 HBrO3 HIO3

VV II II HClO4 HBrO4HIO4

(H5IO6)

HFOHFO kyskyselinaelina „„fluorováfluorová““

reakcí F2 s ledem při 0 °C

fluorace ledu

Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů Oxokyseliny halogenů (2)(2)

3 OX3 OX–– XOXO33

–– ++ 2 X 2 X––

Cl – 385 K

Br – 325 K

I – 280 K.NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

HXOHXO HOXHOX , HOI pK ~ 8

2 X2 + 2 HgO + H2O HgO · HgCl2 + 2 HOX

Cl2 + H2O HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH NaCl + NaOCl 20 °C


HXOHXO22 – pouze HClOHClO

22

ClO2 + H2O HClO2 + HClO3

2 ClO2 + H2O2 2 HClO2 + O2


HXOHXO33 – pyramida HClOHClO

33, HBrO, HBrO33 – aq. roztok (pKA - 2)

HIOHIO33 – bílé krystaly

I2 + HNO3 HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměničeBa(ClO3)2 + H2SO4 2 HClO3 + BaSO4.

KClOKClO33 – travex

3 Cl2 + 6 KOH KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3 3 KClO4 + KCl

2 KClO3 KCl + 3 O2

KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4 3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4

ClOClO33

–– , BrO , BrO33

–– strukturní typ NaCl NaIONaIO33 – CsCl


HXOHXO44 – tetraedr

HHClOClO44 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)

Zn + 2 HClO4 Zn(ClO4)2 + H2

nekoordinuje senekoordinuje se

KClO4 + H2SO4 HClO4 1 - 3 kPa.

HBrHBrOO44 – rozpad 83SeO4

3–

HIHIOO44 ....... HH55IIOO66

18 NaOH + I2 + Cl2 Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidaceKinetika oxidace vzrůstá v řadě ClO4– BrO4

– IO4–


Oxidační číslo N

N E

/

V

Deriváty kyselinDeriváty kyselin –– flourid-oxidyflourid-oxidy

odvozenodvozené z é z HH XX OO33 odvozenodvozené z é z HH XX OO44

XX XX OO22FF XX OFOF33 XX OO33FF XX OO22FF33 XX OFOF55

ClClClOClO22FF

bezbarvýplyn

ClOFClOF33

bezbarvákapalina

ClOClO33FFbezbarvý

plyn

ClOClO22FF33

bezbarvýplyn

—

BrBrBrOBrO22FFbezbarvákapalina

BrOFBrOF33

bezbarvákapalina

BrOBrO33FFbezbarvý

plyn

— —

IIIOIO22FF

bezbarvékrystaly

IOFIOF33

bezbarvájehličky

IOIO33FFbezbarvékrystaly

(I(IOO22FF33))nn

žlutápevná látka

IOFIOF55

bezbarvákapalina

Halogen-oxidy halogenů Halogen-oxidy halogenů FFnnXOXOmm

FF ClCl BrBr II

FFXX OO

——

FClClO – –

FFXX OO22FClClO2 FBrBrO2 FIIO2

FFXX OO33FClClO3 FBrBrO3 FIIO3

FF33 XX OO F3ClClO F3BrBrO F3IIO

FF33 XX OO22F3ClClO2 – F3IIO2

XX OClOOClO33 FFOClO3 ClClOClO3 BrBrOClO3 IIOClO3

XX OSOOSO22FF FFOSO2F ClClOSO2F BrBrOSO2F IIOSO2F

XX ONOONO22 FFONO2 ClClONO2 BrBrONO2 IIONO2

patří k nimpatří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

vzácné plyny

Documents