Halogeny prvky VII A skupiny charakteristika p prvky

Halogeny – prvky VII. A skupiny • charakteristika: • p – prvky - valenční elektrony mají v orbitalech s a p a to celkem 7 val. elektronů • elektronegativita jejich atomů roste od astatu k fluóru • v přírodě se nevyskytují čisté, ale i v minerálech • jejich atomy reaktivní, do oktetu jim chybí pouze 1 elektron, který získávají od atomu prvku se kterým vstupují do vazby

fluór (9 F) • historie: • název od minerálu fluoritu, který se dříve používal jako tavidlo (z latinského fluo = téci) – v hutích používán pro snížení teploty při roztavování rud • název navrhl roku 1812 A. M. Ampere Siru Davymu • zvláštní vlastnosti kazivce vydávat po zahřátí světlo (fluorescence) objeveny již v 17. století • pokusy o přípravu fluoru chemickou cestou vždy ztroskotaly na jeho extrémní reaktivitě

• výskyt: • fluorit=kazivec - Ca. F 2 • kryolit - Na 3 Al. F 6 • fluoroapatit - Ca 5 F(PO 4)3

fluorit=kazivec – Ca. F 2, po zahřátí fosforeskuje, má schopnost fluorescence tzn. mění svou barvu v procházejícím a dopadajícím světle

kryolit = hexafluorohlinitan sodný

• průmyslová výroba: • • jediným prakticky používaným způsobem výroby je Moissanova metoda, která je založena na elektrolýze směsi fluoridu draselného a bezvodého fluorovodíku H 2 a F 2 spolu reagují velmi explozivně, a proto musí být prostor mezi katodou a anodou oddělen diafragmou teplota i výška hladiny elektrolytu jsou řízeny automaticky nádoba z měkké oceli je zároveň katodou, anoda je tyč z kompaktního negrafitizovaného uhlíku

• fyzikální vlastnosti: • • světle žlutý plyn molekula biatomická nejčastěji v plynném stavu jedovatý, pronikavě dráždivý zápach

• chemické vlastnosti: • nejreaktivnější ze všech prvků • reaguje se všemi prvky vyjma helia, argonu a neonu, s některými za vzniku tepla a světla • velmi silné oxidační činidlo • s vodíkem se slučuje i v temnu a při velmi nízkých teplotách explozivně • tendence odebírat vodík jiným sloučeninám: 2 H 2 O + 2 F 2 → O 2 + 4 HF

• využití: • většina vyrobeného fluoru (70 – 80%) se používá k výrobě fluoridu uranového (UF 6) pro potřeby jaderných elektráren • výroba teflonu

teflonové nádobí, teflonové pásky

• sloučeniny: • fluorovodík • silně páchnoucí bezbarvý plyn • bezvodý fluorovodík se vyrábí působením kyseliny sírové na kazivec=fluorit: Ca. F 2(s) + H 2 SO 4(l) → 2 HF(g) + Ca. SO 4(s) reakce endotermická, proto se provádí za zvýšené teploty

• fluorovodík leptá sklo: Si. O 2 + 4 HF → Si. F 4 + 2 H 2 O • kyselina fluorovodíková je bezbarvá kapalina, lze ji připravit rozpouštěním fluorovodíku ve vodě • fluorovodík i kyselina silně leptají tkáně

• využití: • dnes se používá k výrobě syntetického kryolitu (zvýšená výroba hliníku) • při leptání skla • k výrobě fluoridů • výroba kyselých pracích prostředků

• fluorid sodný • fluoridace vody • konzervování dřeva • výroba insekticidů a fungicidů • fluorid cínatý • do zubních past k prevenci tvorby zubního kazu

chlór (17 Cl ) • historie: • v roce 1779 připravil švédský lékárník C. W. Scheele chlór reakcí kyseliny chlorovodíkové s oxidem manganičitým. název chlóru, který v roce 1811 navrhl H. Davy, vychází z charakteristické barvy tohoto plynu (řecké chloros znamená nažloutlý nebo světle zelený). • • výskyt: • vyskytuje se pouze ve sloučeninách • největší zásoby chloridů jsou v mořské vodě • menší množství chloridů je ve vodách některých vnitrozemských moří a slaných jezer • sylvín – KCl, halit - Na. Cl • v žaludeční šťávě je asi 0, 5% HCl (aktivuje pepsin)

halit

sylvín

• průmyslová výroba: • elektrolýza je výrobní postup, kdy elektrolytem prochází el. proud, díky průchodu el. proudu elektrolytem kationty a anionty putují k elektrodám (katodě a anodě) • na katodě probíhá redukce kationtů, na anodě probíhá oxidace aniontů, elektrody mají el. náboj • • elektrolýza taveniny Na. Cl elektrolýza vodného roztoku Na. Cl

• fyzikální vlastnosti: • • žlutozelený plyn charakteristického zápachu ve vyšších koncentracích toxický biatomická molekula dvaapůlkrát těžší než vzduch

chlór

• chemické vlastnosti: • velmi reaktivní • reaguje se všemi prvky kromě kyslíku, dusíku, vzácných plynů a platinových kovů • oxidační činidlo • ve vodě rozpustný, reaguje s vodou a vzniká chlorová voda: Cl 2 + H 2 O → HCl + HCl. O na světle pokračuje rozklad kyseliny chlorné na kyselinu chlorovodíkovou a kyslík:

• HCl. O → HCl + O • využití: • výroba chlorovaných organických sloučenin (vinylchlorid) • bělení papíru, textilu a celulózy • dezinfekce pitné a užitkové vody (v plaveckých bazénech, vodárnách a odpadních stokách)

• sloučeniny: • chlorovodík • výroba: • spalováním vodíku v chloru: H 2 + Cl 2 → 2 HCl • vytěsňování chlorovodíku z chloridu sodného koncentrovanou kyselinou sírovou: 2 Na. Cl + H 2 SO 4 → 2 HCl + Na 2 SO 4 (600 °C) • bezbarvý plyn ostře štiplavého zápachu • těžší než vzduch

• kyselina chlorovodíková • výroba - reakcí chlorovodíku a vody • silná kyselina • koncentrovaná 37%, 42% - dýmavá kyselina • využití: • výroba chloroprenu a PVC • příprava chloridů

• • chloridy podle způsobu vazby rozdělujeme chloridy: iontové kovalentní • podle rozpustnosti ve vodě: • chloridy nerozpustné ve vodě (Ag, Hg, Pb) • chloridy rozpustné ve vodě (Ca. Cl 2, Fe. Cl 3)

• kyselina chlorná • slabá kyselina • málo stálá • známá pouze ve vodných roztocích

• soli – chlornany • silná oxidační činidla • desinfekční a bělící činidla • vznikají zaváděním chlóru do roztoků hydroxidů: 2 Na. OH(aq) + Cl 2 → Na. Cl. O(aq) + Na. Cl + H 2 O

• soli - chlorečnany • vznikají zaváděním chlóru do hydroxidu: 6 KOH + 3 Cl 2 → KCl. O 3 + 5 KCl + 3 H 2 O • chlorečnan sodný - herbicid, sušení sojových bobů • chlorečnan draselný - složka zápalných směsí pro hlavičky zápalek

Travex – chlorečnan sodný

• chlornan sodný – obsažen např. v Savu • chlorovaný fosforečnan trisodný (Na 3 PO 4 · 11 H 2 O)4 · Na. Cl. O – detergent v myčkách nádobí • chlornan vápenatý – bělení papíru • chlorové vápno Ca(Cl. O)2·Ca. Cl 2·Ca(OH)2 · 2 H 2 O, bělení a desinfekce

• soli – chloristany • silná oxidační činidla • chloristan amonný - oxidační činidlo pro raketové palivo • chloristan draselný - hlavní složka pyrotechnických směsí pro ohňostroje

bróm (35 Br) • historie: • bróm izoloval v roce 1826 A. J. Balard z matečného roztoku po krystalizaci síranu a chloridu sodného z vody Montpellierských slaných bažin • název dostal (z řeckého brómos = zápach) pro svůj nepříjemný pronikavý zápach

• výskyt: • je velmi reaktivní proto se vyskytuje pouze ve sloučeninách • hlavním přírodním zdrojem brómu jsou bromidy obsažené v mořské vodě • atomární poměr chlóru a brómu v mořské vodě je 660: 1 • minerály

bróm

• laboratorní příprava • laboratorně se získává zahřívání bromidu draselného s oxidem manganičitým: 2 KBr + Mn. O 2 + 2 H 2 SO 4 → Br 2 + K 2 SO 4 + Mn. SO 4 + 2 H 2 O • průmyslová výroba • oxidací bromidů chlorem KBr + Cl 2 → KCl + Br 2

• fyzikální vlastnosti: • • tvoří biatomické molekuly tmavě červená zapáchající kapalina leptá sliznice a dráždí ke kašli rozpustný ve vodě – nasycený roztok se nazývá bromová voda • chemické vlastnosti: • má oxidační vlastnosti

• využití: • výroba bromovaných organických sloučenin – účinné nematocidy (prostředek h hubení červů), pesticidy • výroba léčiv - Bromhexin

• sloučeniny: • bromovodík • vyrábí se katalyzovanou syntézou vodíku a brómu H 2 + Br 2 → 2 HBr (200 - 400 °C / Pt ) • mezi molekulami nedochází k vytváření vodíkových vazeb • bromovodík je bezbarvý plyn pronikavého zápachu • katalyzátor v organické chemii

• bromidy • většinou bezbarvé látky, pokud zabarvení není způsobeno kationtem • většina bromidů je rozpustných ve vodě • nerozpustný je bromid stříbrný, rtuťný a měďný

jód (53 I) • historie: • připravil ho vyluhováním popela mořských chaluh kyselinou sírovou • o dva roky později jej pojmenoval podle charakteristické vlastnosti – fialové barvy podobné fialkám – (ioeidés z řečtiny) – L. Gay Lussac

• výskyt: • roku 1840 byla zjištěna přítomnost jodičnanu sodného v chilském ledku • Chile největším světovým producentem jódu až do 60. let 20. století, kdy ve státě Michigan a v Japonsku zahájena těžba jodidů z vod slaných jezer a bažin • jodobromové vody – lázně Darkov, Klimkovice • minerály

jód

• průmyslová výroba: • jodidy obsažené v solankách se oxidují chlórem na jód, který se z roztoku vyhání proudem vzduchu a přečistí se sublimací • fyzikální vlastnosti: • jemná černofialová, páchnoucí krystalická látka • jedovatý, leptavý, snadno sublimuje, ve vodě málo rozpustný • jódová tinktura - 6, 5% lihový roztok

• chemické vlastnosti: • • biatomická molekula reaguje s méně prvky než fluór, chlór, bróm slabé oxidační činidlo při reakci se škrobovým roztokem vzniká intenzivní modré zabarvení, to při zahřátí zmizí, ale po ochlazení se obnoví (změna struktury škrobu) - důkaz jódu nebo škrobu

• využití: • • asi 1/2 se zpracovává na organické sloučeniny doplněk stravy dobytka a drůbeže výroba léků dezinfekcí (jodová tinktura = jód + ethanol = účinné antiseptikum)

• sloučeniny: • jodovodík • bezbarvý plyn, páchne, dráždí ke kašli, leptá sliznici • ve vodě se rozpouští na kyselinu jodovodíkovou jodidy • většina jodidů ve vodě rozpustná • nerozpustné jodid stříbrný, jodid thalný, jodid olovnatý

• kyselina jodičná (HIO 3) • tvoří bílé krystalky, dobře rozpustné ve vodě • silné oxidační činidlo • kyselina jodistá (HIO 4) • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

• kyselina pentahydrogenjodistá • bezbarvá krystalická látka • silné oxidační činidlo

astat (85 At) • historie: • • astat (z řeckého astatos - nestálý) bombardováním 209 Bi částicemi α připravili v cyklotronu izotop 211 At (poločas rozpadu 7, 21 hodiny) a 2 neutrony existenci předpověděl Mendělejev, jako ekajód, původně objeven v rudách roku 1935 je známo 24 izotopů astatu, od 196 At až k 219 At všechny mají krátký poločas rozpadu poločas delší než hodinu mají 211 At, 207 At, 208 At, 209 At, 210 At největší množství astatu, které bylo připraveno je 0, 05 μg

• výskyt: • astat je článkem radioaktivních rozpadových řad, produkt rozpadu uranových a thoriových rud odhaduje se, že celá zemská kůra obsahuje méně než 44 mg At (srovnání: francia je v zemské kůře 15 g, polonia je 2500 t)

• využití: • astat je ve srovnání s radioaktivním jódem lepším prostředkem k destrukci anomálních tkání štítné žlázy, protože emitované záření α má ve tkáních kratší dosah (70 μm) a větší energii (5, 9 Me. V) a tím i lepší lokální účinek než jód, který emituje méně energetického záření β s dosahem až 2000 μm • avšak nedostupnost a vysoká cena preparátů obsahujících astat omezují jejich praktické použití