ГАЛОГЕНОВОДОРОДЫ

Химическая связь и кислотность

Все галогеноводороды при 25 °С представляют собой бесцветные газы. Газообразные соединения состоят из ковалентных молекул. Молекулы фтороводорода как в газовой, так и в жидкой фазе ассоциируют друг с другом в результате образования водородных связей. Этим и объясняются аномально высокие температуры плавления и кипения фтороводорода по сравнению с другими галогеноводородами (табл. 16.11).

Галогеноводороды растворяются в органических растворителях, например в метилбензоле (толуоле). Эти растворы не являются электролитами и не изменяют окраску синей лакмусовой бумаги на красную. Все галогеноводороды дымят на влажном воздухе и растворяются в воде, образуя галогеноводородные кислоты. Поскольку связь Н -F прочнее аналогичных связей в других галогеноводородах, водные растворы фтороводорода (плавиковая кислота) имеют небольшую кислотность. Другие галогеноводороды полностью диссоциируют в воде, например

Поэтому водные растворы всех галогеноводородов, кроме фтороводорода, являются сильными электролитами - сильными кислотами. Прочность связи в молекулах галогеноводородов уменьшается в направлении к нижней части VII группы, и в соответствии с этим возрастает кислотность их водных растворов. В этом можно убедиться по данным о константах диссоциации кислот , приведенным в табл. 16.11.

Таблица 16.11. Свойства галогеноводородов

Лабораторные методы получения галогеноводородов

Здесь мы опишем три главных метода получения галогеноводородов в лабораторных условиях.

Прямой синтез. При соблюдении надлежащих условий галогеноводороды могут быть получены прямым синтезом из галогенов и водорода (см. табл. 16.5).

Вытеснение менее летучей кислотой. Хлороводород более летуч, чем серная кислота. Поэтому концентрированная серная кислота способна вытеснять хлороводород при взаимодействии с хлоридом натрия:

Однако концентрированную серную кислоту нельзя использовать для получения бромоводорода или иодоводорода, поскольку она окисляет эти галогеноводороды до соответствующих галогенов (см. ниже). Вместо серной кислоты для получения галогеноводородов можно использовать концентрированную фосфорную (V) кислоту, поскольку ее летучесть меньше, чем у получаемых галогеноводородов, и она не окисляет галогены, как серная кислота:

Иодоводород получают аналогичным образом.

Гидролиз тригалогенидов фосфора. Для получения бромоводорода в лабораторных условиях можно смешать бром с красным фосфором и водой. По мере образования бромида фосфора (III) происходит его немедленный гидролиз:

Для получения иодоводорода используют аналогичный метод: смешивают иод с красным фосфором и водой, и по мере образования иодида фосфора(III) происходит его немедленный гидролиз.

Хлороводород тоже можно получать таким способом. Однако удобнее использовать с этой целью описанную выше реакцию между серной кислотой и хлоридом натрия.

Восстановление галогена сероиодородом. Для получения водных растворов к HI можно пропускать сероводород через смесь соответствующего галогена с водок

Реакции галогеноводородов

Галогеноводородные кислоты. Водные растворы галогеноводородов (кроме HF) обладают типичными свойствами сильных кислот.

Они изменяют синюю окраску лакмусовой бумаги на красную. Они нейтрализуют основания. Например

Они реагируют с металлами, расположенными в верхней части электрохимического ряда. Например

Они реагируют с карбонатами. Например

Окисление. Легкость окисления галогеноводородов возрастает к нижней части VII группы, в соответствии с чем их можно расположить в следующий ряд:

Хлороводород окисляется только самыми сильными окислителями, например манганатом (VII) калия. Бромоводород восстанавливает (а следовательно, окисляется) окислители средней силы, например серную кислоту:

Растворы бромоводородной кислоты и иодоводородной кислоты неустойчивы в присутствии воздуха. При этом бромоводородная кислота высвобождает бром и желтеет. Иодоводородная кислота становится коричневой из-за образования иода:

Царская лодка. Царской водкой называют смесь, состоящую из 3 частей j концентрированной соляной кислоты и 1 части концентрированной азотной кислоты.

Еще алхимики знали ее способность растворять золото, что и послужило причиной ее названия. При растворении золота в царской водке образуются желтые кристаллы кислого

Иодоводородная кислота является сильным восстановителем. Она восстанавливает ионы железа (III) до ионов железа (II):

Реакции с аммиаком. Галогеноводороды реагируют с концентрированным аммиаком, в результате чего образуются белые облачка («дымок») хлорида аммония. Например