Получение и физические свойства

Получение свободных галогенов связано с окислением ионов Гал". О возможности их окисления в водных растворах можно судить по значениям стандартных восстановительных потенциалов:

Из сравнения значений Е° видно, что окислительные свойства галогенов от F₂ к 1₂ уменьшаются, а восстановительные свойства соответствующих ионов растут. Поэтому более легкий галоген способен окислять ионы более тяжелых:

Получить небольшие количества фтора (как и кислорода, см. разд. 20.1) можно при термическом разложении некоторых высших фторидов металлов, например гексафторидов Ru, Rh и Pt:

Здесь Pt (+6) выступает в роли окислителя по отношению к F (-1). Однако практически подобные реакции неудобны, и фтор получают исключительно электролизом расплава KF-2HF.

Хлор в промышленности получают в основном электролизом водного раствора хлорида натрия одновременно с производством щелочи.

или электролизом расплавов хлоридов одновременно с получением металлов (см. разд. 26.1)

В лабораторных условиях хлор получают, окисляя соляную кислоту одним из подходящих окислителей: Мп0₂, КМп0₄, К₂Сг₂0₇, Са (ОС1)₂ и т. д. Обычно используют перманганат калия или диоксид марганца. В последнем случае реакция идет при небольшом нагревании:

Бром и иод в промышленности выделяют из соединений, окисляя в водных растворах соответствующие ионы хлором. В лабораторных условиях небольшие количества Вг₂ (и 1₂) получают по реакции.

действуя на смесь галогенида с диоксидом марганца концентрированной серной кислотой. Бром (так же как и иод) отгоняют в виде паров и конденсируют в охлаждаемом приемнике (рис. 21.1).

Как видно из сопоставления значений ?°. ион хлора может быть окислен свободным фтором, а ион иода — бромом, однако практического значения эти реакции не имеют. Кислород в кислом растворе (Е° = 1,23 В) должен был бы окислять ионы иода и брома, но из-за высокой энергии активации О_а эти реакции при комнатной температуре полностью заторможены.

Основные физико-химические характеристики свободных галогенов приведены в табл. 21.1.

При стандартных условиях фтор и хлор — газы, бром-легко испаряю;

Рис. 21.1. Прибор для получения брома На смесь бромида калия и диоксида марганца действуют концентрированной серной кислотой. Выделяющиеся пары брома конденсируются в холодильнике и собираются в охлаждаемом приемнике. Подобные приборы широко используются для получения легколетучих (или газообразных) веществ при действии жидкого реактива на твердые вещества при нагревании

щаяся жидкость, иод — легколетучее твердое вещество. За исключением фтора, который энергично окисляет кислород воды, остальные галогены растворяются в ней, причем растворимость брома максимальна (г = 25 °С):

Значительно лучше неполярные галогены растворяются в неполярных органических растворителях: бензине, тетрахлориде углерода, бензоле. Помните: подобное растворяется в подобном (см. разд. 8.3). Это свойство позволяет легко экстрагировать галогены из водных растворов (см. разд. 10.1, 10.2).

Свободные галогены весьма токсичны. Фтор, хлор и пары брома уже при небольших концентрациях вызывают раздражение слизистой оболочки дыхательных путей, а при больших — удушье. Жидкий бром, попадая на кожу, вызывает сильные ожоги и долго не заживающие язвы. С ним надо быть очень осторожным! В то же время галогены необходимы для жизни: соединения фтора содержатся в костях и эмали зубов, хлора — в плазме крови и желудочном соке, соединения иода необходимы для нормальной работы щитовидной железы Недостаток этих элементов приводит к серьезным заболеваниям.