Номер 6, страница 83 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 11. Классификация неорганических веществ. Простые вещества - неметаллы. Глава 3. Неорганическая химия - номер 6, страница 83.

Условие.

6. Дайте общую характеристику элементов и простых веществ подгруппы галогенов.

Решение.

Решение 2.

Общая характеристика и положение в Периодической системе

Галогены – это химические элементы 17-й группы (или VIIA группы по старой классификации) Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. К ним относятся фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), иод (I), а также радиоактивные астат (At) и теннессин (Ts). Название "галогены" происходит от греческих слов, означающих "рождающие соль", что отражает их способность активно реагировать с металлами с образованием солей. Все галогены являются типичными неметаллами.

Строение атомов

Атомы галогенов содержат 7 электронов на внешнем энергетическом уровне. Общая электронная конфигурация внешнего слоя – $ns^2np^5$, где $n$ – номер периода. Для завершения внешнего электронного слоя до стабильного октета (8 электронов) им не хватает одного электрона, который они стремятся принять. Это обусловливает их высокую химическую активность и ярко выраженные окислительные свойства. В соединениях галогены чаще всего проявляют степень окисления -1.

В группе сверху вниз (от фтора к иоду):

• Увеличивается радиус атомов.

• Уменьшается электроотрицательность (фтор – самый электроотрицательный элемент).

• Ослабевают неметаллические и окислительные свойства.

Фтор, как самый электроотрицательный элемент, во всех своих соединениях проявляет только степень окисления -1. Остальные галогены (хлор, бром, иод) в соединениях с более электроотрицательными элементами (кислородом, фтором) могут проявлять положительные степени окисления: +1, +3, +5, +7.

Физические свойства простых веществ

В свободном виде галогены существуют в виде двухатомных молекул ($F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$) с ковалентной неполярной связью. Вещества имеют молекулярную кристаллическую решетку. С увеличением атомной массы в группе от фтора к иоду усиливаются межмолекулярные ван-дер-ваальсовы силы, что приводит к закономерному изменению их физических свойств:

• Агрегатное состояние (при нормальных условиях):

  • $F_2$ (фтор) – светло-жёлтый газ.

  • $Cl_2$ (хлор) – жёлто-зелёный газ с удушливым запахом.

  • $Br_2$ (бром) – красно-бурая летучая жидкость.

  • $I_2$ (иод) – тёмно-фиолетовые кристаллы с металлическим блеском, способные к сублимации (возгонке).

• Температуры плавления и кипения закономерно возрастают.

• Цвет веществ становится более интенсивным.

• Растворимость в воде невысока (кроме фтора, который с ней бурно реагирует), но они хорошо растворяются в органических растворителях.

Химические свойства

Галогены – одни из самых химически активных неметаллов, являются сильными окислителями. Их окислительная активность уменьшается в ряду $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$.

• Взаимодействие с металлами. Галогены реагируют с большинством металлов, образуя соли – галогениды. Реакции часто протекают с выделением большого количества тепла и света. Например: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$.

• Взаимодействие с неметаллами. Активно реагируют со многими неметаллами (водородом, фосфором, серой и др.). Реакция с водородом приводит к образованию галогеноводородов: $H_2 + X_2 \rightarrow 2HX$. Наиболее бурно протекает реакция с фтором (со взрывом даже в темноте и при низких температурах), наименее активно – с иодом (реакция обратима и требует нагревания).

• Реакции замещения. Каждый предыдущий галоген (более активный) вытесняет последующие (менее активные) из растворов их солей. Например: $Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$.

• Взаимодействие с водой. Фтор реагирует с водой со взрывом, окисляя её: $2F_2 + 2H_2O \rightarrow 4HF + O_2$. Хлор, бром и иод реагируют с водой обратимо, подвергаясь диспропорционированию: $X_2 + H_2O \rightleftharpoons HX + HXO$ (гипогалогенистая и галогеноводородная кислоты).

• Взаимодействие со щелочами. Галогены реагируют со щелочами, образуя различные продукты в зависимости от условий (температуры). Например, хлор с холодным раствором щёлочи: $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$.

Ответ: Галогены — это элементы 17-й группы, типичные неметаллы с 7 валентными электронами ($ns^2np^5$) и высокой электроотрицательностью. Они являются сильными окислителями, чья активность уменьшается от фтора к иоду. В виде простых веществ существуют как двухатомные молекулы ($X_2$). В ряду от фтора к иоду их агрегатное состояние при н.у. изменяется от газа к жидкости и твёрдому телу, цвет становится интенсивнее, а температуры плавления и кипения возрастают. Химически очень активны, реагируют с большинством металлов и многими неметаллами. Типичная степень окисления -1, но все, кроме фтора, могут проявлять и положительные степени окисления.