Vzácné plyny Vzácné plyny Prvek Konfigurace I (kJ/mol) b. v. (°C) He Ne Ar Kr Xe Rn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 5s2 5p6 6s2 6p6 207813491036 4,2 27,1 87,3 120,3 166,1 208,2 XeF2 XeF4 [Xe+][PtF6–] b.

Download Report

Transcript Vzácné plyny Vzácné plyny Prvek Konfigurace I (kJ/mol) b. v. (°C) He Ne Ar Kr Xe Rn 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4p6 5s2 5p6 6s2 6p6 207813491036 4,2 27,1 87,3 120,3 166,1 208,2 XeF2 XeF4 [Xe+][PtF6–] b.

Slide 1

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 2

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 3

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 4

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 5

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 6

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 7

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 8

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 9

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 10

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 11

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 12

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 13

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 14

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 15

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 16

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 17

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 18

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 19

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 20

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 21

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 22

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 23

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 24

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 25

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 26

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 27

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 28

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 29

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2


Slide 30

Vzácné plyny

Vzácné plyny

1962

Prvek

Konfigurace

I (kJ/mol)

b. v. (°C)

He
Ne
Ar
Kr
Xe
Rn

1s2
2s2 2p6
3s2 3p6
4s2 4p6
5s2 5p6
6s2 6p6

2360
2078
1519
1349
1169
1036

4,2
27,1
87,3
120,3
166,1
208,2

XeF2
129

XeF4
117

[Xe+][PtF6–]

b. t.

XeF6 + H2O  6 HF + XeO3
XeO3 + OH–  HXeO4–

0,9 % vzd.

XeF6
49

°C

Vzácné plyny
adiční sloučeniny
komplexní
solného typu

H+

2 XeF2 · PF5
Cs[XeF7], Cs2[XeF8]
Na4XeO6 · nH2O
Kr – BaKrO4

H4XeO6

2,1 V

2,4 V

XeO3

2,6 V

XeF6

OH–

HXeO6

3–

0,9 V

HXeO4

–

1,3 V

Xe
Xe

Xe

Tvary sloučenin vzácných plynů

Tvary sloučenin vzácných plynů

XeF2

XeF4

XeO64–

XeF5–

XeF6

XeF82–

HALO G E N Y

HALO G E NY X
konfigurace s2p5

VII. skupina – 7 elektronů
Prvek

X

Energie
vazby

I

A

b. t. (K) b. v. (K)

F

4,1

155

1695

340

40

85

Cl

2,83

243

1255

356

172

239

Br

2,74

193

1145

242

266

322

I

2,21

151

1010

303

387

258

At

—

116

—

—

—

—

Oxidační čísla halogenů
–1

F

0

–1

Cl

0

1

3

4

5

7

–1

Br

0

1

3

4

5

(7)

–1

I

0

1

3

—

5

7

ionty
kovalentní slouč.
halogenidy
NaCl, HCl, CCl4

kovalentní slouč.
oxidy,
oxokyseliny

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % litosféry
vstup HF
výstup H2

výstup F2 výstup H2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
výroba HF, freonů CCl2F2, teflon
Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

HF / KF
elektrolyt

ocelová
katoda (–)

uhlíková
anoda (+)

Fluor a Chlor
F2 – světle zelený plyn – 0,08 % membrána
litosféry
Cl2

CaF2 (fluorid, kazivec), Na3AlF6 kryolit
přívod
výroba HF, freonů
CCl2F2, teflon

H2

solanky

35 %
NaOH (aq)

Výroba: elektrolýza směsi KHF2 + HF

Cl2 – žlutozelený plyn – 0,19 % NaCl, KCl
Cl2 ; chlorace, soli, PVC
Výroba: zpracování NaCl – elektrolýza
použitá
Příprava:
solanka
Na+
MnO2 + 4 HCl  MnCl2 + Cl2 + 2 H2O

Zřěděný
NaOH (aq)

(+) + 2 Katoda
2 KMnO4 + 16 HCl  Anoda
2 MnCl
KCl + (–)
5 Cl2 + 8 H2O
2

Brom, Jod a Astat
Br2 – červená kapalina – 0,01 % ; KBr, KBrO3
Výroba: mořská voda pH 3,5 + Cl2
2 KBr + Cl2  2 KCl + Br2
Příprava:
5 Br– + BrO3– + 6 H+  3 H2O + 3 Br2

I2 – fialové až černé krystaly

10–4 % v chilském ledku IO3–
Výroba:
2 IO3– + 5 HSO3–  3 HSO4– + 2 SO42– + H2O + I2
Příprava:
2 KI + Cl2 (Br2)  I2 + 2 KCl

At2

209 Bi

+  

211At

(7,5 h)

Vlastnosti halogenů
oxidační schopnost
2 F2 + SiO2  SiF4 + O2

4 F2 + H2S  2 HF + SF6
Br2 + H2S  2 HBr + S
2 F2 + 2 H2O  4 H+ + 4 F – + O2
X2 + H2O  HX + HOX

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

CaF2 + H2SO4  2 HF + CaSO4
KHF2  HF + KF
NaCl + H2SO4  HCl + NaHSO4
NaBr + H3PO4  HBr + NaH3PO4
(2 HBr + H2SO4  Br2 + SO2 + 2 H2O)
PBr3 + H2O  H3PO3 + 3 HBr
H2S + I2  2 HI + S

Halogenovodíky HX
H2
H2
H2
H2

+
+
+
+

F2  2 HF
Cl2  2 HCl
Br2  2 HBr
I2  2 HI

b. v.

aq.

19,5 °C
– 85 °C
– 67 °C
– 36 °C

40 %
38 %, 20 %
48 %

redox vlastnosti HX
ox. H; Zn + 2 HCl  ZnCl2 + H2
red. 2 HI + H2O2  2 H2O + I2
acidobasické vlastnosti

HCl  HI
(vel. hal.)

Halogenidy MX
halogenidy – binární sloučeniny (mimo N, O, H)

Iontové – 1., 2., 3. skupina NaF — NaI (nereaguje s H2O)
Kovalentní – molekulové SF6, PCl5, TiCl4
přechodné kovy, lanthanoidy;
– hydráty – např. NiCl2 · 6 H2O – [Ni(H2O)6]2+ + 2 Cl–
iontový charakter
– bezvodé – vazba M—X – kovalentní charakter
vrstevnaté struktury CdI2 (hydrolýza); polymerní charakter

Příprava halogenidů
Ca + 2 HBr  CaBr2 + H2

(kovy + HX)

MgO + 2 HCl  MgCl2 + H2O

(MO + HX)

CaCO3 + 2 HCl  CaCl2 + H2O + CO2
(sůl, CO32– + HX)
AgNO3 + NaCl  AgCl + NaNO3
sraženina

Ti + 2 Cl2  TiCl4

S + 3 F2  SF6

(kov + X2)

(nekov + X2)

2 Fe + 3 Br2  2 FeBr2

Al2O3 + 3 C + 3 Cl2  2 AlCl3 + 3 CO

SiO2 + 2 C + 2 Cl2  SiCl4 + 2 CO

CoCl2 · 6H2O + 6 SOCl2  CoCl2 + 6 SO2 + 12 HCl

Sloučeniny halogenů
sloučeniny interhalové (interhalogeny):
ClF, BrF, IF, BrCl, ICl, IBr – podobnost jako X2
ClF + H2O  HF + HOCl
BrF3 + KF  K[BrF4]
BrF5; ICl3; IF3; IF5; IF7

IF5  IF4+ + IF6–

ClF3

IF7

BrF5

Sloučeniny halogenů
XY
ClF

XY3

XY5

XY7

b.v. –100 °C ClF3
b.v. 12 °C ClF5 b.v. –13 °C
bezbarvý
bezbarvý
bezbarvý

BrF* b.v. –20 °C BrF3 b.v. 126 °C BrF5
světle hnědý

b.v. 41 °C
bezbarvý

žlutý

(IF3)n roz. –28 °C IF5

IF*

žlutý

b.v. 105 °C IF7
subl. 5 °C
bezbarvý
bezbarvý

b.v. 5 °C
červenohnědý

BrCl*
ICl

IBr

pevná látka I2Cl6 m.p. 101 °C
červená
jasně žlutý

pevná látka
černá

* velmi nestabilní

Polyhalogenidy

KI + I2  ( I5– ...... I9–)
tendence k polyhal. F < Cl < Br < I
velké ionty Cs+
geometrie – téměř lineární

OXIDY halogenů
Oxidy – 19

F – OF2 ,

– většina nestálé

fluorid kyslíku, silné fluorační činidlo

2 F2 + 2 OH–  2 F – + OF2 + H2
2% NaOH
přebytek OF2 + 2 OH–  O2 + 2 F – + H2O

Oxidy chloru Cl
Cl2O – b.v. 275 K (kap.) plyn
– exploduje, lomená molekula, kovalentní vazba

2 Cl2 + 2 HgO  HgO · HgCl2 + Cl2O
Cl2O + H2O  2 HOCl (anhydrid HOCl)

Cl2O3 – identifikován

Oxidy chloru Cl
ClO2 – plynný

T > 170 K expl.
– paramagnetický, oxidační činidlo

3 KClO3 + 2 H2SO4  2 ClO2 + HClO4 + 3 KHSO4 + H2O

2 KClO3 + 2 H2SO4 + H2C2O4 
 2 ClO2 + 2 CO2 + KHSO4 + 2 H2O
2 ClO2 + OH–  ClO2– + ClO3– + H2O

Cl2O6

ClO2 + O3 + O2  Cl2O6
tmavě červená kapalina, méně explozivní

Cl2O7 – nejstálejší – olejovitá kapalina
2 KClO4 + H2SO4  Cl2O7 + K2SO4

Oxidy halogenů (Br, I)
Br –

méně stálé než oxidy chloru

Br2O – analogie Cl2O
BrO2 – analogie ClO2

I
I2O5 – stálý do 350 K, krystalický
2 HIO3  I2O5 + H2O
I2O7 ?

Oxokyseliny halogenů (1)
I

HClO

III

HClO2

V
VII

HBrO

HIO

HClO3

HBrO3

HIO3

HClO4

HBrO4

HIO4
(H5IO6)

HFO kyselina „fluorová“
reakcí F2 s ledem při 0 °C
fluorace ledu
Stálá v neutrálním či alkalickém prostředí.
V kyselém oxiduje vodu na H2O2

Oxokyseliny halogenů (2)
HXO  HOX , HOI pK ~ 8
2 X2 + 2 HgO + H2O  HgO · HgCl2 + 2 HOX
Cl2 + H2O  HCl + HClO

Cl2 + 2 NaOH  NaCl + NaOCl

3 OX–  XO3– + 2 X–
Cl – 385 K
Br – 325 K
I – 280 K
.
NaOCl , Ca(Cl)(ClO)

20 °C

Oxokyseliny halogenů (3)
HXO2 – pouze HClO2
ClO2 + H2O  HClO2 + HClO3
2 ClO2 + H2O2  2 HClO2 + O2

Oxokyseliny halogenů (4)
HXO3 – pyramida

HClO3, HBrO3 – aq. roztok (pKA - 2)
HIO3 – bílé krystaly
I2 + HNO3  HIO3 (100 %)

příprava ze solí – iontoměniče

Ba(ClO3)2 + H2SO4  2 HClO3 + BaSO4
.

KClO3 – travex

3 Cl2 + 6 KOH  KClO3 + 5 KCl + 3 H2O

4 KClO3  3 KClO4 + KCl
2 KClO3  KCl + 3 O2
KBrO3 + 5 KBr + 3 H2SO4  3 Br2 + 3 H2O + 3 K2SO4
ClO3– , BrO3– strukturní typ NaCl

NaIO3 – CsCl

Oxokyseliny halogenů (5)
HXO4 – tetraedr
HClO4 – pKA ~ –11 HClO4 · H2O (70 %)
Zn + 2 HClO4  Zn(ClO4)2 + H2
nekoordinuje se
KClO4 + H2SO4  HClO4 1 - 3 kPa
.

HBrO4 – rozpad

83SeO 3–
4

HIO4 ....... H5IO6
18 NaOH + I2 + Cl2  Na2H3IO6 + 14 NaCl + 6 H2O

Kinetika oxidace vzrůstá v řadě

ClO4–  BrO4–  IO4–

N E / V

Oxokyseliny halogenů (6)

Oxidační číslo N

Deriváty kyselin – flourid-oxidy
odvozené z HXO3

X
Cl
Br

I

odvozené z HXO4

XO2F

XOF3

XO3F

XO2F3

ClO2F

ClOF3

ClO3F

ClO2F3

bezbarvý
plyn

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

bezbarvý
plyn

—

BrO2F

BrOF3

BrO3F

bezbarvá
kapalina

bezbarvá
kapalina

bezbarvý
plyn

—

—

IO2F

IOF3

IO3F

(IO2F3)n

IOF5

bezbarvé
krystaly

bezbarvá
jehličky

bezbarvé
krystaly

žlutá
pevná látka

XOF5

bezbarvá
kapalina

Halogen-oxidy halogenů FnXOm
patří k nim: fluorid-oxidy, fluorid-peroxidy, fluoridy perchlorylů,
trifluorid-oxidy, trifluorid-peroxidy a deriváty kyselin

F

Cl

Br

I

FXO

FClO

–

–

FXO2

FClO2

FBrO2

FIO2

FClO3

FBrO3

FIO3

F3 XO

F3ClO

F3BrO

F3IO

F3 XO2

F3ClO2

–

F3IO2

FXO3

—

XOClO3

FOClO3

ClOClO3

BrOClO3

IOClO3

XOSO2F

FOSO2F

ClOSO2F

BrOSO2F

IOSO2F

XONO2

FONO2

ClONO2

BrONO2

IONO2