Фтор, бром і йод

Мал. 1. Фтор, хлор, бром, йод.

Фізичні властивості галогенів

За звичайних умов галогени існують у вигляді простих речовин, що складаються з двохатомних молекул. Фізичні властивості галогенів істотно розрізняються (мал. 1):

фтор — блідо-жовтий газ, що важко зріджується;

хлор — газ жовто-зеленого кольору, але скраплюється легко;

бром — червоно-коричнева густа рідина з важкими коричневими парами;

йод — блискучі сіро-чорні кристали.

Зі збільшенням атомної маси галогенів їх температури плавлення і  кипіння підвищуються (табл. 1). Це пов’язано з тим, що галогени в кристалічному стані мають молекулярну кристалічну ґратку, тобто молекули утримуються одна біля одної за рахунок вандерваальсових сил, міцність яких збільшується зі збільшенням числа електронів у молекулах.

Таблиця 1.

Фізичні властивості простих речовин галогенів

Властивості F2 Cl2 Br2 I2
tпл (оС) -188,1 -34,0 59,5 192,8 (сублімується)
tкип (оС) -219,6 -101,0 -7,2
Колір за н.у. блідо-жовтий жовто-зелений червоний чорний
Агрегатний стан

за н.у

газуватий  газуватий  рідкий  твердий
Запах Різкий подразливий Різкий подразливий Різкий смердючий Різкий

При нагріванні за атмосферного тиску йод сублімується (переганяється), тобто переходить у газоподібний стан оминаючи рідкий. При цьому чорно-сірі кристали перетворюються на пари фіолетового кольору; при охолодженні за атмосферного тиску пари йоду кристалізуються, оминаючи рідкий стан.

Сублімацію використовують на практиці для очищення йоду від нелетких домішок. Для цього на дно склянки насипають технічний йод, який підлягає очищенню. Склянку накривають круглодонною колбою, заповненою холодною водою, і нагрівають. При цьому у  склянці з’являються фіолетові пари, а на поверхні колби осідають голчасті кристали йоду (Відео 1).

Рідкий йод можна отримати, якщо нагрівати його під тиском.

Відео 1. Очищення йоду.

Хімічні властивості галогенів

Всі галогени — типові окисники. Хімічна активність галогенів закономірно зменшується при переході від фтору до йоду зі збільшенням радіусів атомів  і йонів (мал. 2).

Мал. 2. Властивості атомів і йонів галогенів

Фтор — найактивніший з галогенів, реагує з усіма металами без винятку навіть без нагрівання з виділенням великої кількості теплоти, наприклад

2Аl+ 3F2 =2АlF3‚ ΔH= – 2989 кДж.

Без нагрівання фтор реагує і з багатьма неметалами (Н2, S, С, Si, Р) — всі ці реакції також є сильно екзотермічними, наприклад:

H2+F2 =2HF, ΔH= –547 кДж.

При нагріванні фтор окиснює всі інші галогени, внаслідок чого утворюються фториди, у яких хлор, бром та йод проявляють ступінь окиснення +1.

При опроміненні фтор реагує навіть з інертними (благородними) газами:

Хе+ F2=ХеF2, ΔH= –152 кДж.

Фтор також дуже енергійно взаємодіє зі складними речовинами. Так, він з вибухом окиснює воду: