Интергалоген
В химии межгалогенное соединение — это молекула , которая содержит два или более различных атомов галогена ( фтора , хлора , брома , йода или астата ) и не содержит атомов элементов какой-либо другой группы.
Большинство известных межгалогенных соединений являются бинарными (состоящими только из двух различных элементов). Их формулы, как правило, XY n , где n = 1, 3, 5 или 7, а X — менее электроотрицательный из двух галогенов. Значение n в интергалогенах всегда нечетное из-за нечетной валентности галогенов. Все они склонны к гидролизу и ионизируются с образованием ионов полигалогена. Те, которые образуются с астатом, имеют очень короткий период полураспада из-за того, что астат очень радиоактивен.
Никакие межгалогенные соединения, содержащие три или более различных галогенов, точно не известны. [1] хотя в некоторых книгах утверждается, что IFCl 2 и ЕСЛИ 2 Cl , было получено [2] [3] [4] [5] и теоретические исследования, по-видимому, указывают на то, что некоторые соединения ряда BrClF
n едва стабильны. [6]
Некоторые интергалогены, такие как БрФ3 , ЕСЛИ 5 и ICl являются хорошими галогенирующими агентами. BrF 5 слишком реакционноспособен, чтобы генерировать фтор. Помимо этого, монохлорид йода имеет несколько применений, в том числе для измерения насыщенности жиров и масел, а также в качестве катализатора некоторых реакций . Ряд интергалогенов, в том числе IF 7 используются для образования полигалогенидов . [1]
Подобные соединения существуют с различными псевдогалогенами , такими как галогеназиды ( ФН 3 , КлН 3 , BrN 3 , и В 3 ) и циана ( галогениды ФКН , ClCN , БрСН и ИКН ).
Виды интергалогенов
[ редактировать ]| Ф | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| кл. | |||||
| Бр | BrБр2 | ||||
| я | ИБр , ИБр 3 | ||||
| В | неизвестный | AtBr | В 2 (?) | ||
| Ф | кл. | Бр | я | В |
Двухатомные межгалогены
[ редактировать ]
Интергалогены формы XY имеют промежуточные физические свойства между свойствами двух исходных галогенов. Ковалентная электроотрицательный связь между двумя атомами имеет ионный характер: менее галоген X окисляется и имеет частичный положительный заряд. Известны все соединения фтора, хлора, брома и йода, имеющие указанную выше общую формулу, но не все они стабильны. Некоторые комбинации астата с другими галогенами даже не известны, а те, что известны, крайне нестабильны.
- Монофторид хлора (ClF) — самое легкое межгалогенное соединение. ClF — бесцветный газ с нормальной температурой кипения —100 °C.
- Монофторид брома (BrF) в чистом виде не получен — он диссоциирует на трифторид и свободный бром . Он создается по следующему уравнению:
- Бр 2 (л) + Ф 2 (г) → 2 БрФ(г)
Монофторид брома диссоциирует следующим образом:
- 3 БрФ → Бр 2 + БрФ 3
- Монофторид йода (IF) нестабилен и разлагается при 0 °C, диспропорционируя на элементарный йод и пентафторид йода .
- Монохлорид брома (BrCl) — газ желто-коричневого цвета с температурой кипения 5 °С.
- Монохлорид йода (ICl) существует в виде красных прозрачных кристаллов, которые плавятся при 27,2 °C, образуя удушающую коричневатую жидкость (по внешнему виду и весу похожую на бром ). Он реагирует с HCl с образованием сильной кислоты HICl 2 . Кристаллическая структура монохлорида йода состоит из сморщенных зигзагообразных цепочек с сильными взаимодействиями между цепями.
- Монохлорид астата (AtCl) получают либо прямым сочетанием астата в газовой фазе с хлором, либо последовательным добавлением астата и дихромат-иона к кислому раствору хлорида.
- Монобромид йода (IBr) получают путем прямого соединения элементов с образованием темно-красного кристаллического твердого вещества. Он плавится при 42 °C и кипит при 116 °C с образованием частично диссоциированного пара.
- Монобромид астата (AtBr) получают путем прямого соединения астата с парами брома или водным раствором монобромида йода.
- Монойодид астата (AtI) получают путем прямого соединения астата и йода.
Фториды астата пока не обнаружены. Их отсутствие предположительно объясняется чрезвычайной реакционной способностью таких соединений, включая реакцию первоначально образовавшегося фторида со стенками стеклянного контейнера с образованием нелетучего продукта. [а] Таким образом, хотя синтез фторида астата считается возможным, для этого может потребоваться жидкий растворитель из фторида галогена, который уже использовался для характеристики фторидов радона. [10] [11]
Кроме того, существуют аналогичные молекулы с участием псевдогалогенов , например галогениды циана .
Тетратомные межгалогены
[ редактировать ]
- Трифторид хлора (ClF 3 ) представляет собой бесцветный газ, который конденсируется в зеленую жидкость и замерзает до белого твердого вещества. Его получают путем реакции хлора с избытком фтора при температуре 250 °C в никелевой трубке. Он реагирует более бурно, чем фтор, часто со взрывом. Молекула плоская и Т-образная . Он используется в производстве гексафторида урана .
- Трифторид брома (BrF 3 ) представляет собой желто-зеленую жидкость, проводящую электричество. Он самоионизируется с образованием [BrF 2 ] + и [БрФ 4 ] − . Он реагирует со многими металлами и оксидами металлов с образованием аналогичных ионизированных образований; с другими металлами образует фторид металла плюс свободный бром и кислород ; а с водой образует плавиковую и бромистоводородную кислоту. Используется в органической химии как фторирующий агент. Он имеет ту же молекулярную форму, что и трифторид хлора.
- Трифторид йода (IF 3 ) представляет собой желтое твердое вещество, разлагающееся при температуре выше -28 °C. Его можно синтезировать из элементов, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать образования IF 5 . F 2 атакует I 2 с образованием IF 3 при -45°C в CCl 3 F . Альтернативно, при низких температурах реакция фторирования
- можно использовать. О трифториде йода известно немного, поскольку он очень нестабилен.
- Трихлорид йода (ICl 3 ) образует лимонно-желтые кристаллы, которые плавятся под давлением до коричневой жидкости. Его можно сделать из элементов при низкой температуре или из пятиокиси йода и хлористого водорода. Реагирует со многими хлоридами металлов с образованием тетрахлориодидов ( ICl −
4 ) и гидролизуется в воде. Молекула представляет собой плоский димер (ICl 3 ) 2 , в котором каждый атом йода окружен четырьмя атомами хлора. - Трибромид йода (IBr 3 ) представляет собой темно-коричневую жидкость.
Шестиатомные межгалогены
[ редактировать ]
Все стабильные шестиатомные и восьмиатомные межгалогены содержат более тяжелый галоген в сочетании с пятью или семью атомами фтора. В отличие от других галогенов, атомы фтора имеют высокую электроотрицательность и небольшой размер, что позволяет их стабилизировать.
- Пентафторид хлора (ClF 5 ) представляет собой бесцветный газ, получаемый в результате реакции трифторида хлора с фтором при высоких температурах и высоких давлениях. Он бурно реагирует с водой и большинством металлов и неметаллов .
- Пентафторид брома (BrF 5 ) представляет собой бесцветную дымящую жидкость, получаемую в результате реакции трифторида брома с фтором при 200 °C. Он физически стабилен, но бурно разлагается при контакте с водой, органическими веществами, а также большинством металлов и неметаллов .
- Пентафторид йода (IF 5 ) представляет собой бесцветную жидкость, получаемую путем реакции пятиокиси йода с фтором или йода с фторидом серебра (II) . Он очень реактивен, даже медленно со стеклом. Он реагирует с водой с образованием плавиковой кислоты и с газообразным фтором с образованием гептафторида йода . Молекула имеет форму тетрагональной пирамиды .
Октатомные интергалогены
[ редактировать ]
- Гептафторид йода (IF 7 ) представляет собой бесцветный газ и сильный фторирующий агент. Его получают путем реакции пентафторида йода с газообразным фтором. Молекула представляет собой пятиугольную бипирамиду . Это соединение является единственным известным межгалогенным соединением, в котором больший атом несет семь атомов меньшего размера.
- Все попытки синтезировать гептафторид брома или хлора потерпели неудачу; вместо этого пентафторид брома или пентафторид хлора , а также газообразный фтор. образуется
Характеристики
[ редактировать ]Обычно связи между галогенами более реакционноспособны, чем связи двухатомных галогенов, поскольку связи между галогенами слабее, чем связи двухатомных галогенов, за исключением F 2 . Если интергалогены подвергаются воздействию воды, они превращаются в галогенидов и оксигалогенидов ионы . С BrF 5 эта реакция может быть взрывоопасной . Если интергалогены подвергаются воздействию диоксида кремния или оксидов металлов , то кремний или металл соответственно связываются с одним из типов галогенов, оставляя свободные двухатомные галогены и двухатомный кислород. Большинство интергалогенов представляют собой фториды галогенов, а все остальные, кроме трех (IBr, AtBr и AtI), представляют собой хлориды галогенов. Хлор и бром могут связываться с пятью атомами фтора, а йод — с семью. AX и AX 3 Интергалогены могут образовываться между двумя галогенами, электроотрицательности которых относительно близки друг к другу. Когда интергалогены подвергаются воздействию металлов, они реагируют с образованием галогенидов металлов, входящих в состав галогенов. Окислительная способность интергалогена увеличивается с увеличением количества галогенов, присоединенных к центральному атому интергалогена, а также с уменьшением размера центрального атома соединения. Интергалогены, содержащие фтор, с большей вероятностью летучие, чем интергалогены, содержащие более тяжелые галогены. [1]
Интергалогены с одним или тремя галогенами, связанными с центральным атомом, образованы двумя элементами, электроотрицательность которых недалеко друг от друга. Интергалогены с пятью или семью галогенами, связанными с центральным атомом, образованы двумя элементами, размеры которых сильно различаются. Количество меньших галогенов, которые могут связаться с большим центральным галогеном, определяется соотношением атомного радиуса большего галогена к атомному радиусу меньшего галогена. Ряд интергалогенов, например IF 7 , реагируют со всеми металлами, кроме платиновой группы . IF 7 в отличие от интергалогенов ряда XY 5 не реагирует с фторидами щелочных металлов . [1]
ClF 3 является наиболее реакционноспособным из интергалогенов XY 3 . ICl 3 является наименее реакционноспособным. BrF 3 обладает наибольшей термостабильностью среди четырехатомных интергалогенов. ICl 3 имеет самый низкий уровень. Трифторид хлора имеет температуру кипения -12 ° C. Трифторид брома имеет температуру кипения 127°C и при комнатной температуре является жидкостью . Трихлорид йода плавится при температуре 101°С. [1]
Большинство интергалогенов являются ковалентными газами. Некоторые интергалогены, особенно содержащие бром, являются жидкостями , а большинство йодсодержащих интергалогенов — твердыми веществами. Большинство интергалогенов, состоящих из более легких галогенов, довольно бесцветны, но интергалогены, содержащие более тяжелые галогены, имеют более глубокий цвет из-за их более высокой молекулярной массы . В этом отношении интергалогены подобны галогенам. Чем больше разница между электроотрицательностями двух галогенов в интергалогене, тем выше температура кипения интергалогена. Все интергалогены диамагнитны . Длина связи межгалогенов в ряду XY увеличивается с размером составляющих галогенов. Например, ClF имеет длину связи 1,628 Å , а IBr имеет длину связи 2,47 Å. [1]
Производство
[ редактировать ]Можно производить более крупные интергалогены, такие как ClF 3 , подвергая меньшие интергалогены, такие как ClF, воздействию чистых двухатомных галогенов, таких как F 2 . Этот метод производства особенно полезен для получения фторидов галогенов . При температурах от 250 до 300 °C этот метод производства также позволяет превращать более крупные интергалогены в более мелкие. Также возможно производить интергалогены путем объединения двух чистых галогенов в различных условиях. Этот метод позволяет генерировать любые интергалогены, за исключением IF 7 . [1]
Меньшие интергалогены, такие как ClF, могут образовываться в результате прямой реакции с чистыми галогенами. Например, F 2 реагирует с Cl 2 при 250°С с образованием двух молекул ClF. Br 2 реагирует с двухатомным фтором таким же образом, но при 60 °С. I 2 реагирует с двухатомным фтором всего лишь при 35 °C. ClF и BrF оба могут быть получены в результате реакции более крупного интергалогена, такого как ClF 3 или BrF 3 , и двухатомной молекулы элемента, расположенного ниже в периодической таблице . Среди шестиатомных межгалогенов IF 5 имеет более высокую температуру кипения (97 °C), чем BrF 5 (40,5 °C), хотя оба соединения являются жидкостями при комнатной температуре . Интергалоген IF 7 может быть образован реакцией йодида палладия с фтором. [1]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Первоначальная попытка фторировать астат с помощью трифторида хлора привела к образованию продукта, который прилип к стеклу. монофторид хлора, хлор и тетрафторсилан Образовались . Авторы назвали эффект «загадочным», признав, что ожидали образования летучего фторида. [7] Десять лет спустя было предсказано, что это соединение нелетучее, не соответствует другим галогенам, но похоже на дифторид радона ; [8] к этому времени было показано, что последний является ионным. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Саксена, ПБ (2007). Химия межгалогенных соединений . ISBN 978-81-8356-243-0 . Проверено 27 февраля 2013 г.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 824. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Мейерс, Роберт А., изд. (2001). Энциклопедия физических наук и технологий: неорганическая химия (3-е изд.). Академическая пресса. ISBN 978-0-12-227410-7 .
Несколько тройных соединений, таких как IFCl.
2 и ЕСЛИ
2 Cl также известны [источник не указан]. - ^ Мурти, К. Парамешвара (2008). Университетская химия . Том. 1. Нью Эйдж Интернэшнл. п. 675. ИСБН 978-81-224-0742-6 .
Единственными двумя межгалогенными соединениями являются IFCl.
2 и ЕСЛИ
2 Cl [источник не указан]. - ^ Саху, Баларам; Наяк, Нимай Чаран; Самантарай, Асутош; Пуджапанда, Прафулла Кумар (2012). Неорганическая химия . Обучение PHI. ISBN 978-81-203-4308-5 .
Лишь несколько тройных интергалогенных соединений, таких как IFCl.
2 и ЕСЛИ
2 Cl были приготовлены [источник не указан]. - ^ Игнатьев Игорь С.; Шефер, Генри Ф. III (1999). «Галогениды брома: нейтральные молекулы BrClF.
n ( n = 1–5) и их анионы - структуры, энергетика и сродство к электрону». Журнал Американского химического общества . 121 (29): 6904–6910. doi : 10.1021/ja990144h . - ^ Аппельман, Э.Х.; Ленивец, EN; Студиер, М.Х. (1966). «Наблюдение соединений астата методом времяпролетной масс-спектрометрии». Неорганическая химия . 5 (5): 766–769. дои : 10.1021/ic50039a016 .
- ^ Питцер, Канзас (1975). «Фториды радона и элемента 118» . Журнал Химического общества, Химические коммуникации . 5 (18): 760б–761. дои : 10.1039/C3975000760B .
- ^ Бартлетт, Н.; Сладкий, Ф.О. (1973). «Химия криптона, ксенона и радона». В Байларе, JC; Эмелеус, HJ; Нихольм, Р.; и др. (ред.). Комплексная неорганическая химия . Том. 1. Пергам. стр. 213–330. ISBN 0-08-017275-Х .
- ^ Цукерман и Хаген 1989 , с. 31.
- ^ Куглер и Келлер 1985 , стр. 112, 192–193.
Библиография
[ редактировать ]- Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8 .
- Куглер, Гонконг; Келлер, К. (1985). «Ат, Астат», номер системы. 8а . Гмелина Справочник по неорганической и металлоорганической химии. Том. 8 (8-е изд.). Спрингер-Верлаг. ISBN 3-540-93516-9 .
- Цукерман, Джей-Джей; Хаген, AP (1989). Неорганические реакции и методы образования связей с галогенами . Джон Уайли и сыновья . ISBN 978-0-471-18656-4 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
| Базы данных органов управления : Национальные |
|---|
