Fluorowce – wzory, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

Fluorowce- wzory, właściwości

Pierwiastki VII (17) grupy układu okresowego: Fluor, Chlor, Brom, Jod i Astat, nazywane są fluorowcami lub halogenami. Są one niemetalami, o konfiguracji powłoki walencyjnej ns^2np^5(konfiguracje elektronowe – patrz tabela 1).

Tabela 1: Wybrane właściwości fluorowców

Nazwa pierwiastka

Symbol

Konfiguracja elektronowa

Trwałe Izotopy

Temp. przemian fazowych [K]

Główne źródło w przyrodzie

topnienia

wrzenia

Fluor

F

[He]2s^22p^5

^{19}F

53,5

85,0

Fluoroapatyt, Ca_5(PO_4)_3F

Chlor

Cl

[Ne]3s^23p^5

^{35}Cl (75.77%), ^{37}Cl (24.23%)

171,6

239,1

NaCl rozp. w wodzie morskiej, sól kamienna (Halit, NaCl)

Brom

Br

[Ar]4s^23d^{10}4p^5

^{79}Br(50.69%),  ^{81}Br(49.31%)

265,8

332,0

NaBr rozp. w wodzie morskiej

Jod

I

[Kr]5s^24d^{10}5p^5

^{127}I

386,8

457,4

NaI rozp. w wodzie morskiej, Solanki podziemne, zawierające jony I^{-

Astat

At

[Xe]6s^24f^{14}5d^{10}6p^5

Tylko nietrwałe; Promieniotwórcze ^{214}At – ^{219}At występują w naturze

575,0

610,0

Produkt rozpadu promieniotwórczego; nie pozyskiwany ze źródeł naturalnych

 

Fluorowce są najbardziej reaktywnymi pierwiastkami chemicznymi, tworzą związki chemiczne z prawie wszystkimi pierwiastkami układu okresowego. Najczęściej występują na stopniu utlenienia –I, ze względu na konfigurację elektronową – przyjęcie jednego elektronu pozwala uzyskać konfigurację gazu szlachetnego (oktet na powłoce walencyjnej). Związki fluorowców na stopniu utlenienia –I nazywane są halogenkami lub odpowiednio dla danego fluorowca – fluorkami, chlorkami, bromkami itd. Ze względu na łatwość przyłączenia jednego elektronu, fluorowce tworzą również stabilne jony X^- (gdzie X – symbol pierwiastka, np. Cl^-). W roztworach wodnych, jony X^- stanowią reszty kwasowe kwasów halogenowodorowych – fluorowodorowego (HF), chlorowodorowego (HCl), bromowodorowego (HBr), itd. Oprócz stopnia utlenienia –I, fluorowce przyjmują również dodatnie stopnie utlenienia: +I, +III, +V, +VII, zazwyczaj w połączeniach z pierwiastkami elektroujemnymi, np. z tlenem. Do szeroko stosowanych związków fluorowców na wyższych  stopniach utlenienia należą podchloryn sodu (chloran(I) sodu, NaClO), stosowany w „chlorowych” wybielaczach i jako „chlor” do dezynfekcji wody, a także chloran(V) potasu – silny utleniacz, wykorzystywany w pirotechnice i stałych paliwach rakietowych.

Fluor- właściwości, otrzymywanie

Wolny fluor tworzy dwuatomowe cząsteczki, F_2. W temperaturze pokojowej jest gazem o żółtawym zabarwieniu, skrapla się w temperaturze -188,11°C. Fluor jest bardzo reaktywny i w przyrodzie występuje tylko w postaci związków chemicznych. Najważniejszymi naturalnymi źródłami fluoru są minerały: Fluoryt (CaF_2), Fluoroapatyt (Ca_5(PO_4)_3F) i Kriolit (Na_3AlF_6).

Główne zastosowania fluoru i jego związków to: jako dodatki obniżające temperaturę topnienia w hutnictwie (fluoryt, kriolit), w chłodnictwie (np. czynnik chłodniczy R134a – tetrafluoroetan, C_2F_4H_2) , w przemyśle polimerowym - produkcja fluoropolimerów takich jak teflon® - poli(tetrafluoroetylen), o wzorze (-CF_2CF_2-)_n. Wysoka reaktywność chemiczna fluoru sprawia, że tworzy on związki chemiczne nawet z gazami szlachetnymi, znane są fluorki ksenonu, kryptonu i radonu. Do najważniejszych związków fluoru należy fluorowodór, HF, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy kwas fluorowodorowy, HF_{aq} – bardzo silnie żrącą substancję zdolną trawić szkło.

Chlor- właściwości, otrzymywanie

Podobnie jak fluor, wolny chlor również tworzy dwuatomowe cząsteczki i jest gazem w temperaturze pokojowej. Jest nieco mniej reaktywny od fluoru, jednak również tworzy związki chemiczne z większością pierwiastków chemicznych, w tym również z gazami szlachetnymi. W naturze chlor występuje przede wszystkim w postaci chlorków, najczęściej występującym z nich jest chlorek sodu, NaCl, potocznie zwany solą kuchenną. Chlorek sodu jest rozpuszczony w wodzie morskiej, a także występuje jako minerał kopalny (sól kamienna, Halit). Przemysłowo, chlor otrzymywany jest głównie przez elektrolizę solanki, wodnego roztworu NaCl.

Chlor i jego związki znajdują szerokie zastosowanie, między innymi jako środki dezynfekujące i wybielające (podchloryn sodu), jako utleniacze (chlorany(V) i chlorany(VII)), w chłodnictwie – freony, związki chloru, fluoru i węgla. Wśród najważniejszych związków chloru można wymienić kwas solny (wodny roztwór chlorowodoru, HCl), jeden z najszerzej stosowanych kwasów mineralnych, podchloryn sodu (NaClO), stosowany jako środek dezynfekujący, wybielacz i utleniacz oraz kwas chlorowy(VII), HClO_4 – jeden z najmocniejszych kwasów mineralnych.

Brom- właściwości, otrzymywanie

Brom również tworzy dwuatomowe cząsteczki w stanie wolnym, ale w temperaturze pokojowej jest brązową, dymiącą cieczą. Jest mniej reaktywny od chloru i bardziej reaktywny od jodu. Reaguje łatwo z metalami w obecności wody, tworząc sole – bromki, w których przyjmuje stopień utlenienia –I. W naturze brom występuje głównie w wodzie morskiej i solankach podziemnych oraz w rozproszeniu w różnych minerałach. Przemysłowo, brom otrzymuje się z solanek bogatych w Br^- poprzez reakcję z gazowym chlorem, według równania (1).

Cl_2 + 2 Br^-  \rightarrow Br_2 + 2Cl^- (1)

Związki bromu znajdują zastosowanie między innymi jako środki gaszące i spowalniające palenie, związki organiczne zawierające brom są stosowane jako leki, bromek srebra, AgBr, znajduje zastosowanie w produkcji filmów fotograficznych.  W przeszłości, bromek potasu, KBr, był stosowany jako środek uspokajający, jednak wycofano go z użycia ze względu na wywoływanie szkodliwość dla układu nerwowego przy długotrwałym podawaniu.

Jod- właściwości, otrzymywanie

Jod w temperaturze pokojowej jest fioletowym ciałem stałym, złożonym z dwuatomowych cząsteczek I_2. Stały jod wykazuje silną tendencję do sublimacji – przechodzenia ze stanu stałego bezpośrednio w gaz. Jest mniej reaktywny od lżejszych fluorowców, jego związki mają bardziej kowalencyjny charakter. Podobnie jak chlor i brom, występuje w wodzie morskiej i solankach, może być otrzymywany przez utlenianie jonów jodkowych za pomocą bromu, zgodnie z równaniem (2) lub za pomocą chloru - równanie (3).

Br_2 + 2 I^-  \rightarrow I_2 + 2Br^- (2)

Cl_2 + 2 I^-  \rightarrow I_2 + 2Cl^- (3)

Jod znajduje zastosowanie do dezynfekcji ran w postaci jodyny – roztworu jodu w 90% etanolu, zawierającego jodek potasu jako stabilizator wolnego jodu. Jest również niezbędnym do życia mikroelementem, składnikiem hormonów tarczycy – tyroksyny i trójjodotyroniny - jego niedobór prowadzi do chorób tarczycy. Jod w postaci jodanu(V) potasu, dodawany jest w niewielkich ilościach do soli kuchennej (sól jodowana).

Astat- właściwości, otrzymywanie

Astat jest najcięższym z fluorowców, nieposiadającym żadnego trwałego izotopu. Promieniotwórcze izotopy astatu występują w minimalnych ilości na Ziemi, jako elementy naturalnych szeregów promieniotwórczych. Chemicznie, astat podobny jest do jodu, ma jednak niższą elektroujemność a jego związki – bardziej kowalencyjny charakter. Wyizolowanie i zbadanie astatu jako wolnego pierwiastka było możliwe dzięki syntezie z jąder lżejszych pierwiastków – astat po raz pierwszy otrzymano bombardując bizmut-209 cząstkami α przyśpieszonymi w cyklotronie.

Polecamy również:

  • Wodór – wzór, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

    Wodór to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 1, oznaczony symbolem H. Jego masa atomowa wynosi 1,00794 u. Wodór występuje w postaci dwuatomowych cząsteczek, H2. Został odkryty w 1766 roku przez angielskiego chemika i fizyka, Henry’ego Cavendisha. Więcej »

  • Bor – wzór, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

    Bor, oznaczany symbolem B, jest pierwszym pierwiastkiem w 13 (IIIA) grupie układu okresowego. Powłoka walencyjna boru ma konfigurację elektronową 2s22p1, w związkach chemicznych występuje on na +III stopniu utlenienia. Jako jedyny pierwiastek w grupie, ma on charakter niemetaliczny, co istotnie odróżnia go... Więcej »

  • Węgiel, krzem, german – wzory, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

    Węgiel, krzem i german to trzy pierwsze pierwiastki 14 (IVA) układu okresowego, określane mianem węglowców. Powłoki walencyjne tych pierwiastków mają konfigurację . Pierwszy w grupie węgiel jest niemetalem, natomiast zarówno krzem i german mają charakter półmetaliczny. Węgiel występuje w... Więcej »

  • Azot – wzór, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

    Azot to pierwiastek chemiczny o liczbie atomowej 7, oznaczany symbolem N. Jest on pierwszym pierwiastkiem w 15 (V) grupie układu okresowego, pierwiastki tej grupy określane są mianem azotowców. Masa atomowa azotu wynosi 14,0067u. W stanie wolnym, azot jest bezbarwnym, bezwonnym gazem, złożonym z dwuatomowych... Więcej »

  • Fosfor, arsen i antymon – wzory, właściwości, otrzymywanie, zastosowanie

    Fosfor, arsen i antymon to pierwiastki 15 (V) grupy układu okresowego, leżące odpowiednio w trzecim (fosfor), czwartym (arsen) i piątym okresie (antymon) układu okresowego. Podobnie jak tlenowce (grupa 16), pierwiastki te różnią się istotnie od pierwszego w grupie azotu. Wszystkie te pierwiastki w stanie... Więcej »

Komentarze (0)
Wynik działania 3 + 4 =
Ostatnio komentowane
Super przydało mi się to do zadania z Religii
• 2022-09-29 12:48:27
Dziękuję, pomogło mi w nauce :)
• 2022-09-29 12:05:27
Bardzo pomocny
• 2022-09-29 09:23:04
git
• 2022-09-27 14:46:23
Ok
• 2022-09-27 12:59:27