Галоиды

Галоиды

ГАЛОИДЫ, галогены, солероды, общее название 4 химических элементов: фтора F, хлора Сl, брома Вr и йода J, принадлежащих к VII группе периодической системы. Естественное семейство галоидов служит одним из наиболее ярких примеров способности химических элементов образовывать группы, члены которых сходны по своим свойствам и обнаруживают закономерное изменение свойств, стоящее в тесной зависимости от величины их атомных весов. Некоторые отклонения от этой закономерности обнаруживает фтор. Закономерность изменения физических свойств галоидов, в зависимости от атомного веса иллюстрирована табл. 1.

Закономерность изменения физических свойств галоидов, в зависимости от атомного веса

Молекулы всех галоидов состоят каждая из двух атомов, но при температуре выше 500—600° молекулы йода, брома и хлора начинают разлагаться на отдельные атомы, и наступают явления, характерные для процесса диссоциации. Разложение молекул йода происходит легче и быстрее, чем брома; брома - более легко, чем хлора; разложения молекул фтора не наблюдалось; хлор и бром представляют собой смеси изотопов с массами, равными: для хлора - 35 и 37, для брома - 79 и 81. По растворимости в воде галоиды распределяются следующим образом: водных растворов фтора не существует вследствие того, что фтор энергично разлагает воду; хлор растворяется при 20° в количестве 215 объемов на 100 объемов воды; растворимость брома равна около 3% при обыкновенной температуре, а для растворения 1 весовой части йода требуется около 5000 ч. воды. Растворимость галоида значительно увеличивается в присутствии солей и особенно солей данного галоида.

В химическом отношении все галоиды обладают большим сродством к большинству остальных элементов и поэтому в свободном состоянии в природе не встречаются. Энергия соединения галоидов с другими элементами уменьшается с увеличением атомного веса: фтор является самым энергичным, а йод - наименее активным из галоидов. Табл. 2 показывает теплоту образования (в Cal) соединений галоидов с некоторыми другими элементами при расчете на 1 грамм-атом реагирующего галоида.

Теплота образования (в Cal) соединений галоидов с некоторыми другими элементами при расчете на 1 грамм-атом реагирующего галоида

По отношению к водороду галоиды одновалентны и образуют при соединении с ним галоидоводороды - газообразные вещества типа НА, где А - галоид; формула фтористого водорода при обыкновенной температуре H2F2; при нагревании это соединение постепенно превращается в HF (см. Галоидоводородные кислоты). Вследствие большого сродства к водороду, галоиды обладают способностью разлагать воду, присоединяя к себе водород и выделяя кислород в свободном состоянии. При этом разложение воды фтором протекает быстро даже при обыкновенной температуре, действие на воду хлора протекает медленно и дает заметные результаты только под влиянием прямого солнечного света, а для осуществления действия на воду брома и особенно йода необходимо присутствие веществ, обладающих восстановительными свойствами. Обладая большой способностью соединяться с водородом, галоиды наряду с этим могут при определенных условиях замещать водород в ряде соединений, например:

CH4 + Сl2 = СН3Сl + НСl,
NH3 + ЗС
l2 = NCI3 + 3HCl,
Са(О
H)2 + 2Сl2 = Са(ОСl)2 + 2НСl,

или в общем виде:

RH + CI2 = RCl + l.

Такого рода замещение водорода галоидами называется металепсией. Валентность галоидов по отношению к большинству других элементов одинакова с валентностью их по водороду (существование некоторых отклонений, например, состав CsJ5, некоторых комплексных солей, объясняется в большинстве случаев добавочной валентностью галоидов).

Соединения многих элементов с галоидами могут образоваться при непосредственном взаимодействии компонентов, причем реакции с фтором, хлором и отчасти с бромом во многих случаях протекают очень быстро и сопровождаются выделением больших количеств энергии. Галоидные соединения получаются также путем вытеснения из соединений одних галоидов другими, например: КВr + Сl = КСl + Вr, причем в результате реакции образуется всегда соединение данного элемента с галоидом, обладающим более сильным химическим сродством. Так. обр., фтор вытесняет все остальные галоиды из их соединений, хлор - только бром и йод; бром вытесняет йод, а йод не обладает способностью вытеснять родственные с ним элементы. Схематически это м. б. выражено след. обр.: FàCIàBràJ. Галоид, освобождающийся при такого рода реакциях, м. б. поглощен при помощи соответствующего растворителя, причем бром и йод образуют растворы, характерные по их окраске. Благодаря этому реакции вытеснения галоидами друг друга применяются в аналитической химии для открытия галоидов в составе исследуемых веществ (см. Анализ химический). В соединениях галоидов с кислородом закономерность свойств их, зависящая от атомного веса, по-видимому, в значительной степени нарушается: фтор, наиболее энергично реагирующий почти со всеми известными элементами, совершенно инертен по отношению к кислороду. Немногочисленные соединения, в которых и фтор и кислород присутствуют вместе с другими элементами, как фторокись фосфора POF3, фтористый сульфурил SО2F2, тионил SOF2, представляют собой большей частью малопостоянные соединения. Все кислородные соединения других галоидов также непрочны. Все галоидокислородные кислоты довольно сильно диссоциированы и образуют много солей.

Благодаря своей способности давать соединения друг с другом, галоиды представляют собой единственное исключение из правила Таммана: «стоящие друг под другом в вертикальных рядах периодической системы элементы не могут образовать между собой химических соединений». Известны следующие соединения галоидов друг с другом: JF5, JCl3 (два видоизменения, из которых исследовано только одно), JCl (два видоизменения - α и β), JBr и BrF3. Данные о физических свойствах этих веществ приведены в таблице 3.

Физические свойства соединений галоидов друг с другом

Галоиды могут непосредственно соединяться друг с другом в газообразном, жидком и твердом виде, а также в растворенном состоянии. Однако, наиболее обычным способом получения такого рода соединений служит действие галоида на соединения другого галоида, например:

НJ + 2Cl2 = НСl + JCI3

или

НJ + Cl2 = НСl + JCl

и т. д.

При таких реакциях энергия выделяется в небольшом количестве, благодаря чему соответствующие вещества оказываются б. или м. легко разлагающимися. Вступая в реакции, рассматриваемого рода соединения действуют совершенно одинаково, как и свободные галоиды; под действием воды они подвергаются гидролизу, например:

JCl + Н2O Galoidy 4 JOH + НСl.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 5 - 1929 г.