Reaksjoner og Forbindelser Av Halogener

Fluor Er Den mest reaktive element i det periodiske system, danner forbindelser med alle andre element unntatt helium, neon, og argon. Reaksjonene av fluor med de fleste andre elementer varierer fra kraftig til eksplosiv; bare O2, N2 og Kr reagerer sakte. Det er tre grunner til høy reaktivitet av fluor:fordi fluor er så elektronegativ, er det i stand til å fjerne eller i det minste dele valenselektronene av praktisk talt alle andre elementer.på grunn av sin lille størrelse har fluor en tendens til å danne svært sterke bindinger med andre elementer, noe som gjør forbindelsene termodynamisk stabile.F-F-bindingen er svak på grunn av frastøting mellom lone par elektroner på tilstøtende atomer, noe som reduserer både de termodynamiske og kinetiske barrierene for reaksjon.

med svært elektropositive elementer danner fluor ioniske forbindelser som inneholder f-ion med Lukket skall. I kontrast, med mindre elektropositive elementer (eller med metaller i svært høye oksidasjonstilstander), danner fluor kovalente forbindelser som inneholder terminale f-atomer, som SF6. På grunn av sin høye elektronegativitet og 2s22p5 valenselektronkonfigurasjon, deltar fluor normalt i bare ett elektronparbinding. Bare En veldig sterk Lewis syre, Slik Som AlF3, kan dele en ensom par elektroner med et fluoridion, danner AlF63−.

Oksidativ styrke reduseres ned gruppe 17.

halogenene (X2) reagerer med metaller (M) i henhold til den generelle ligningen

\

for elementer som viser flere oksidasjonstilstander fluor har en tendens til å produsere høyest mulig oksidasjonstilstand og jod den laveste. For eksempel reagerer vanadium med halogenene FOR Å gi VF5, VCl4, VBr4 OG VI3.Metallhalogenider i oksidasjonstilstanden +1 eller +2, Som CaF2, er typisk ioniske halogenider, som har høye smeltepunkter og er ofte oppløselige i vann. Når oksidasjonstilstanden til metallet øker, gjør det også den kovalente karakteren av halogenidet på grunn av polarisering av mx-bindingen. Med sin høye elektronegativitet er fluor den minst polariserbare, og jodid, med den laveste elektronegativiteten, er den mest polariserbare av halogenene. Halogenider av små trivalente metallioner Som Al3 + har en tendens til å være relativt kovalente. For Eksempel Er AlBr3 et flyktig fast stoff som inneholder bromidbro al2br6 molekyler. I kontrast, halogenider av større trivalente metaller, slik som lantanider, er i hovedsak ionisk. For eksempel er indium tribromid (InBr3) og lantanid tribromid (LnBr3) alle høysmeltepunktsstoffer som er ganske oppløselige i vann.

Når oksidasjonstilstanden til metallet øker, øker den kovalente karakteren til de tilsvarende metallhalogenidene også på grunn av polarisering av mx-bindingen.

alle halogener reagerer kraftig med hydrogen for å gi hydrogenhalogenidene (HX). Fordi H–F–bindingen i HF er svært polarisert (Hδ+− Fδ -), har flytende hf omfattende hydrogenbindinger, noe som gir det et uvanlig høyt kokepunkt og en høy dielektrisk konstant. Som et resultat er flytende HF et polart løsningsmiddel som på noen måter ligner vann og flytende ammoniakk; etter en reaksjon kan produktene gjenvinnes ganske enkelt ved å fordampe hf-løsningsmidlet. (Hydrogenfluorid må håndteres med ekstrem forsiktighet, men fordi kontakt AV HF med hud forårsaker ekstraordinært smertefulle forbrenninger som er sakte å helbrede.) Fordi fluor har en høy affinitet for silisium, brukes vandig flussyre til å etse glass, oppløse SiO2 for å gi løsninger av den stabile SiF62-ion.

Glass etset med hydrogenflourid.© Thinkstock

Bortsett fra fluor, reagerer alle halogenene med vann i en uforholdsmessig reaksjon, Hvor X Er Cl, Br eller i:

\

de mest stabile oksosyrene er perhalic syrer, som inneholder halogenene i deres høyeste oksidasjonstilstand (+7). Syrestyrken til oksoacidene i halogenene øker med økende oksidasjonstilstand, mens stabiliteten og syrestyrken minker ned i gruppen. Således er perklorsyre (HOClO3, vanligvis skrevet Som HClO4) en mer potent syre og sterkere oksidant enn perbromsyre. Selv om alle oksoacider er sterke oksidanter, reagerer noen, som HClO4, ganske sakte ved lave temperaturer. Følgelig er blandinger av halogenoksosider eller oksoanioner med organiske forbindelser potensielt eksplosive hvis de oppvarmes eller til og med omrøres mekanisk for å initiere reaksjonen. På grunn av eksplosjonsfare bør oksoacider og oksoanioner av halogenene aldri komme i kontakt med organiske forbindelser.

både syrestyrken og oksidasjonskraften til halogenoksosidene reduseres ned i gruppen.

halogenene reagerer med hverandre for å produsere interhalogenforbindelser, som ICl3, BrF5 og IF7. I alle tilfeller er det tyngre halogenet, som har den nedre elektronegativiteten, det sentrale atom. Maksimal oksidasjonstilstand og antall terminale halogener øker jevnt ettersom ioniseringsenergien til det sentrale halogenet minker og elektronegativiteten til terminalhalogenet øker. Avhengig av forholdene reagerer jod med De andre halogenene For Å danne IFn (n = 1-7), ICl eller Icl3 eller IBr, mens brom reagerer med fluor for å danne Bare BrF, BrF3 og BrF5, men Ikke BrF7. De interhalogen forbindelser er blant De kraftigste Lewis syrer kjent, med en sterk tendens til å reagere med halogenioner for å gi komplekser med høyere koordinasjon tall, SLIK SOM IF8-ion:

\

alle gruppe 17 elementer danner forbindelser i odde oksidasjonstilstander (-1, +1, +3, +5, +7). Interhalogenforbindelsene er også potente oksidanter og sterke fluoriserende midler; kontakt med organiske materialer eller vann kan føre til eksplosjon.

alle gruppe 17 elementer danner forbindelser i odde oksidasjonstilstander (-1, +1, +3, +5, +7), men betydningen av de høyere oksidasjonstilstandene reduseres generelt ned i gruppen.