18.13:그룹 7A 요소

반응들과 화합물의 할로겐

불소이 가장 민감하는 요소에서 주기적으로 테이블을 형성하는 화합물으로 다른 모든 요소를 제외하고,헬륨 네온,아르곤. 대부분의 다른 원소와 불소의 반응은 활발한 것에서 폭발적인 것까지 다양하며 O2,N2 및 Kr 만이 천천히 반응합니다. 불소의 높은 반응성에는 세 가지 이유가 있습니다:

  1. 불소는 너무 전자 성이기 때문에 사실상 다른 원소의 원자가 전자를 제거하거나 적어도 공유 할 수 있습니다.
  2. 작은 크기 때문에,불소하는 경향이 양식을 매우 강력한 채권과 다른 요소들의 화합물을 열역학적으로 안정적입니다.
  3. F–F 결합으로 반발 사이의 고독한 쌍 전자의에 인접한 원자들을 줄이고,모두 열역학 및 운동 장벽 반응입니다.

고도의 전기 양성 원소를 갖는 불소는 폐쇄 쉘 F-이온을 포함하는 이온 성 화합물을 형성한다. 반면,더 적은 컨셉소(또는 금속에서 매우 높은 산화국),불소 형태로 공유하는 화합물을 포함 F 터미널 원자와 같은 SF6. 때문에 높은 전기 음성 및 2s22p5 원자가 전자 구성,불상에 참여하는 단 하나의 전자 전 쌍습니다. Alf3 와 같은 매우 강한 루이스 산만이 alf63−을 형성하는 불화물 이온과 고독한 쌍의 전자를 공유 할 수 있습니다.

산화 강도는 그룹 17 아래로 감소합니다.

할로겐(2)금속과 반응하(M)에 따라 일반적인 식

\

는 요소를 전시하 여러 산화국 불소 생산 하는 경향이 가능한 가장 높은 산화 상태와 요오드화물 최저입니다. 예를 들어,바나듐은 할로겐과 반응하여 VF5,VCl4,VBr4 및 VI3 을 제공합니다.

CaF2 와 같은+1 또는+2 산화 상태의 금속 할라이드는 전형적으로 높은 융점을 가지며 종종 물 속에 용해되는 이온 할라이드이다. 금속의 산화 상태가 증가함에 따라,m–X 결합의 분극화로 인한 할라이드의 공유 결합 특성도 마찬가지이다. 고 전기 음성,불어 polarizable,그리고 요오드화와 낮은 전기 음성도 가장 polarizable 의 할로겐. Al3+와 같은 작은 3 가 금속 이온의 할라이드는 상대적으로 공유 결합되는 경향이있다. 예를 들어,AlBr3 는 브로마이드-브리징 된 Al2Br6 분자를 포함하는 휘발성 고체이다. 대조적으로,란타 니드와 같은 더 큰 3 가 금속의 할라이드는 본질적으로 이온 성이다. 예를 들어,인듐 트리 브로마이드(InBr3)및 란타 니드 트리 브로마이드(LnBr3)는 모두 물 및 기간에 매우 용해되는 고 융점 고체입니다.

로 산화 상태의 금속 증가하고,공유 캐릭터의 해당하는 금속 할로겐화물 또한 증가로 인해 편광 M–X 습니다.

모든 할로겐은 수소와 활발하게 반응하여 수소 할라이드(hx)를 제공합니다. 기 때문 H–F 결합에 HF 가 높은 편광(Hδ+–Fδ−),액체 HF 는 다양한 수소 결합을 제공,그것은 비정상적으로 높은 끓는점과 높은 절연성의 상수. 결과적으로,액체 HF 은 극성 용매와 유사한에서는 몇 가지 방법을 물고 액체 암모니아;후에 반응,제품을 복구할 수 있습여 간단히 증발 HF 용매입니다. (수소 불화물 처리해야 합 극단주의와 함께,그러나기 때문에,의 연락처 HF 과 함께 피부 원인은 매우 고통스러운 화상을 치유됩니다.)기 때문에 불화가 높은 선호도를 위한 실리콘,수용액을 불화 수소산 사용하여 에칭,유리 용해 SiO2 솔루션을 제공하의 안정 SiF62−이온입니다.

HF 에칭 유리.jpg

수소 가루로 에칭 된 유리.©Thinkstock

를 제외한 불소,모든 할로겐과 반응 물에 disproportionation 반응,여기서 X 는 Cl,Br,또는 나.

\

가장 안정적인 oxoacids 는 perhalic 산이 포함되어있는 할로겐을에서의 가장 높은 산화 상태(+7). 산 강점의 oxoacids 의 할로겐을 증가로 증가하는 산화 상태,반면 그들의 안정성과 산 강도 줄을 아래로 그룹입니다. 따라서 과염소산(hoclo3,일반적으로 HClO4 로 쓰여짐)은 퍼 브롬 산보다 더 강력한 산과 더 강한 산화제입니다. 모든 옥소 산은 강한 산화제이지만,HClO4 와 같은 일부는 저온에서 오히려 천천히 반응합니다. 따라서,혼합물의 할로겐 oxoacids 또는 oxoanions 유기 화합물은 잠재적으로 폭발하는 경우 그들은 가열 또는 교반 기계로 시작합니다. 폭발의 위험 때문에 할로겐의 옥소 산 및 옥소 아니온은 결코 유기 화합물과 접촉하지 않아야합니다.

할로겐 oxoacids 의 산성 힘 그리고 산화 힘은 둘 다 그룹 아래로 감소합니다.

할로겐은 서로 반응하여 ICl3,BrF5 및 IF7 과 같은 인터할로겐 화합물을 생성합니다. 모든 경우에,낮은 전기 음성도를 갖는 더 무거운 할로겐은 중심 원자이다. 최대는 산화 상태와 숫자의 터미널 할로겐을 증가 원활하게 이온화에너지의 중앙 할로겐 감소 및 전기 음성의 터미널 할로겐이 증가합니다. 따라서는 조건에 따라,요오드화물과 반응하여 다른 할로겐을 형성 IFn(n=1-7 절),ICl 또는 ICl3,또는 IBr 는 반면,브롬과 반응하여 불소하는 형태로만 BrF,BrF3 및 BrF5 지 BrF7. 이 interhalogen 화합물 가운데 가장 강력한 산 루이스 알려져있다,강력한 경향으로 반응 할로겐화물 이온을 제공 단지가 더 높은 조정 번호와 같은 IF8 온:

\

모든 그룹 17 원소는 홀수 산화 상태의 화합물을 형성합니다(-1, +1, +3, +5, +7). 이 interhalogen 화합물은 또한 강력한 산화제 강한 fluorinating 에이전트와 접촉 유기 물질 또는 물에서 발생할 수 있습니다.

모든 그룹 17 을 구성하는 요소 화합물에서 이상한 산화국(-1, +1, +3, +5, +7), 그러나의 중요성 높은 산화국은 일반적으로 아래로 감소 그룹입니다.

예\(\PageIndex{1}\)

에 대한 각각 반응을 이유를 설명해 주어진 제품의 형태이다.

  1. ClF3(g)+Cl2(g)→3ClF(g)
  2. 2KI(s)+3H2SO4(aq)→I2(aq)+SO2(g)+2KHSO4(aq)+2H2O(l)
  3. Pb(s)+2BrF3(l)→PbF4(s)+2BrF(g)

주어진 화학 균형 방정식

요구한 이유 부여 제품 형태

전략:

을 분류하는 유형의 반응이다. 원자 특성,열역학 및 동역학의주기적인 경향을 사용하여 관찰 된 반응 생성물이 형성되는 이유를 설명합니다.

솔루션:

  1. 경우 반응물 같은 요소에서 두 개의 서로 다른 산화국,우리가 기대하는 제품을 수 있는 요소 중간 산화 상태입니다. 우리는 반응물로서 Cl3+와 Cl0 을 가지므로 가능한 생성물은+1 또는+2 산화 상태 중 하나에서 Cl 을 가질 것입니다. 우리의 토론에서 우리는+1 이 훨씬 더 가능성이 높다는 것을 알고 있습니다. 이 경우 Cl2 는 산화제가 아닌 환원제처럼 행동합니다.
  2. 언뜻보기에 이것은 황산이 hi 를 형성하기 위해 양성자를 I–로 옮기는 단순한 산−염기 반응 인 것으로 보인다. 그러나 i−i2 로 산화 될 수 있음을 상기하십시오. 황산은 가장 높은 산화 상태(+6)의 황을 함유하고 있으므로 좋은 산화제입니다. 이 경우 산화 환원 반응이 우세합니다.
  3. 이것은 매우 강한 산화제와 금속 원소의 반응입니다. 결과적으로 산화 환원 반응이 일어날 것입니다. 유일한 질문은 납이 Pb(II)또는 Pb(IV)로 산화 될지 여부입니다. 기 때문에 BrF3 강력한 산화제와 불소할 수 있 높은 산화 안정화국의 다른 요소,그것을 가능성이 높 PbF4 제품이 될 것입니다. BrF3 에 대한 두 가지 가능한 감소 제품은 BrF 및 Br2 입니다. 실제 생성물은 사용 된 반응물의 비율에 따라 달라질 가능성이 높습니다. 과량의 BrF3 을 사용하면 더 많은 산화 생성물(BrF)을 기대합니다. 납 산화제의 낮은 비율로,우리는 아마 제품으로 Br2 를 얻을 것입니다.

운동\(\PageIndex{1}\)

를 예측하는 제품의 각각 반응하고 작성 화학 균형 방정식에 대한 각각 반응입니다.

  1. CaCl2(s) + H3PO4(l) →
  2. GeO2(s) + HF(aq) →
  3. Fe2O3(s) + HCl(g) \(\xrightarrow{\Delta}\)
  4. NaClO2(aq) + Cl2(g) →

Answer

  1. CaCl2(s) + H3PO4(l) → 2HCl(g) + Ca(HPO4)(soln)
  2. GeO2(s) + 6HF(aq) → GeF62−(aq) + 2H2O(l) + 2H+(aq)
  3. Fe2O3(s) + 6HCl(g) \(\xrightarrow{\Delta}\) 2FeCl3(s) + 3H2O(g)
  4. 2NaClO2(aq) + Cl2(g) → 2ClO2(g) + 2NaCl(aq)

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