Halogeny – prvky VII.A skupiny

1. 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

2. 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

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

4. fluorit=kazivec – CaF2, po zahřátí fosforeskuje, má schopnost fluorescence tzn. mění svou barvu v procházejícím a dopadajícím světle

5. kryolit = hexafluorohlinitan sodný

6. 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

7. fyzikální vlastnosti: • světle žlutý plyn • molekula biatomická • nejčastěji v plynném stavu • jedovatý, pronikavě dráždivý zápach

8. 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

9. využití: • většina vyrobeného fluoru (70 – 80%) se používá k výrobě fluoridu uranového (UF6) pro potřeby jaderných elektráren • výroba teflonu

10. teflonové nádobí, teflonové pásky

11. 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

12. 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

13. využití: • dnes se používá k výrobě syntetického kryolitu (zvýšená výroba hliníku) • při leptání skla • k výrobě fluoridů • výroba kyselých pracích prostředků

14. fluorid sodný • fluoridace vody • konzervování dřeva • výroba insekticidů a fungicidů • fluorid cínatý • do zubních past k prevenci tvorby zubního kazu

15. 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)

16. halit

17. sylvín

18. 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

19. fyzikální vlastnosti: • žlutozelený plyn charakteristického zápachu • ve vyšších koncentracích toxický • biatomická molekula • dvaapůlkrát těžší než vzduch

20. chlór

21. 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:

22. 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)

23. 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

24. kyselina chlorovodíková • výroba - reakcí chlorovodíku a vody • silná kyselina • koncentrovaná 37%, 42% - dýmavá kyselina • využití: • výroba chloroprenu a PVC • příprava chloridů

25. 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)

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

27. soli – chlornany • silná oxidační činidla • desinfekční a bělící činidla • vznikají zaváděním chlóru do roztoků hydroxidů: 2NaOH(aq) + Cl2 → NaClO(aq) + NaCl + H2O

29. 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

30. Travex – chlorečnan sodný

31. 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

32. soli – chloristany • silná oxidační činidla • chloristan amonný - oxidační činidlo pro raketové palivo • chloristan draselný - hlavní složka pyrotechnických směsí pro ohňostroje

33. 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

34. 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

35. bróm

36. laboratorní příprava • laboratorně se získává zahřívání bromidu draselného s oxidem manganičitým:2KBr + MnO2 + 2H2SO4 → Br2 + K2SO4 + MnSO4 + 2H2O • průmyslová výroba • oxidací bromidů chlorem KBr + Cl2 → KCl + Br2

37. 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

38. využití: • výroba bromovaných organických sloučenin – účinné nematocidy (prostředek h hubení červů), pesticidy • výroba léčiv - Bromhexin

39. sloučeniny: • bromovodík • vyrábí se katalyzovanou syntézou vodíku a brómuH2 + Br2 → 2HBr (200 - 400 °C / Pt ) • mezi molekulami nedochází k vytváření vodíkových vazeb • bromovodík je bezbarvý plyn pronikavého zápachu • katalyzátor v organické chemii

40. bromidy • většinou bezbarvé látky, pokud zabarvení není způsobeno kationtem • většina bromidů je rozpustných ve vodě • nerozpustný je bromid stříbrný, rtuťný a měďný

41. 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 z řečtiny) – L. Gay Lussac

42. 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

43. jód

44. 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

45. 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

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

47. 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

48. kyselina jodičná (HIO3) • tvoří bílé krystalky,dobře rozpustné ve vodě • silné oxidační činidlo • kyselina jodistá (HIO4) • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

49. kyselina pentahydrogenjodistá • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

50. 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