Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Interhalogen соединение представляет собой молекула , которая содержит два или более различный галоген атомов ( фтор , хлор , бром , йод или астатин ) и не атомы элементов из любой другой группы.

Большинство известных межгалогенных соединений являются бинарными (состоящими только из двух отдельных элементов). Их формулы обычно 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 образованы с астатином, имеют очень короткий период полураспада из-за высокой радиоактивности астата.

Никакие межгалогенные соединения, содержащие три или более различных галогенов, точно не известны [1], хотя в нескольких книгах утверждается, что IFCl
2и ЕСЛИ
2Были получены Cl [2] [3] [4] [5], и теоретические исследования, по-видимому, указывают на то, что некоторые соединения в ряду BrClF
пеле стабильны. [6]

Типы интергалогенов [ править ]

Двухатомные интергалогены [ править ]

Монохлорид йода

Межгалогены формы XY имеют промежуточные физические свойства между двумя родительскими галогенами. Ковалентная связь между двумя атомами имеет некоторый ионный характер, менее электроотрицательный атом галогена, X, будучи окисляется и имеющий частичный положительный заряд. Все комбинации фтора, хлора, брома и йода, которые имеют указанную выше общую формулу, известны, но не все они стабильны. Некоторые комбинации астата с другими галогенами даже не известны, а те, что известны, очень нестабильны.

Br 2 ( ж ) + F 2 (г) → 2 BrF (г)

Монофторид брома распадается следующим образом:

3 BrF → Br 2 + BrF 3
Астатин хлорид
Бромид астатина
Йодид астата
  • Монофторид йода (IF) нестабилен и разлагается при 0 ° C, диспропорционируя на элементарный йод и пентафторид йода .
  • Монохлорид брома (BrCl) представляет собой газ желто-коричневого цвета с температурой кипения 5 ° C.
  • Монохлорид йода (ICl) существует в виде красных прозрачных кристаллов, которые плавятся при 27,2 ° C с образованием удушающей коричневатой жидкости (похожей по внешнему виду и весу на бром ). Он реагирует с HCl с образованием сильной кислоты HICl 2 . Кристаллическая структура йода монохлорида состоит из сморщенных зигзагообразной цепи, с сильными взаимодействиями между цепями.
  • Монохлорид астатина (AtCl) получают либо путем прямого объединения газофазного астата с хлором, либо путем последовательного добавления иона астата и дихромата к кислому хлоридному раствору.
  • Монобромид йода (IBr) производится путем прямого объединения элементов с образованием темно-красного кристаллического твердого вещества. Он плавится при 42 ° C и закипает при 116 ° C с образованием частично диссоциированного пара.
  • Монобромид астатина (AtBr) получают путем прямого объединения астата с парами брома или водным раствором монобромида йода.
  • Монойодид астата (AtI) производится путем прямого сочетания астата и йода.

Фторидов астата пока не обнаружено. Их отсутствие предположительно объясняется крайней реакционной способностью таких соединений, включая реакцию первоначально образовавшегося фторида со стенками стеклянной емкости с образованием нелетучего продукта. [a] Таким образом, хотя синтез фторида астатина считается возможным, для него может потребоваться жидкий фторид-галоген растворитель, который уже использовался для определения характеристик фторидов радона. [10] [11]

Кроме того, существуют аналогичные молекулы с участием псевдогалогенов , такие как галогениды цианогена .

Тетатомные интергалогены [ править ]

Трифторид хлора
  • 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 250 ° C в никелевой трубке. Он реагирует более бурно, чем фтор, часто взрывоопасен. Молекула плоская и Т-образная . Он используется при производстве гексафторида урана .
  • Трифторид брома (BrF 3 ) представляет собой желто-зеленую жидкость, которая проводит электричество - она ​​самоионизируется с образованием [BrF 2 ] + и [BrF 4 ] - . Он реагирует со многими металлами и оксидами металлов с образованием подобных ионизированных веществ; с некоторыми другими он образует фторид металла плюс свободный бром и кислород . Он используется в органической химии как фторирующий агент. Он имеет ту же молекулярную форму, что и трифторид хлора.
  • Трифторид йода (IF 3 ) представляет собой твердое вещество желтого цвета, которое разлагается при температуре выше -28 ° C. Его можно синтезировать из элементов, но следует соблюдать осторожность, чтобы избежать образования IF 5 . F 2 атаки я 2 с получением ПЧ 3 при -45 ° С в CCl 3 F . Альтернативно, при низких температурах реакция фторирования
Я 2 + 3  XeF 2 → 2 IF 3 + 3  Xe
может быть использован. О трифториде йода известно немного, поскольку он очень нестабилен.
  • Трихлорид йода (ICl 3 ) образует лимонно-желтые кристаллы, которые плавятся под давлением с образованием коричневой жидкости. Его можно получить из элементов при низкой температуре или из пятиокиси йода и хлористого водорода. Он реагирует со многими хлоридами металлов с образованием тетрахлороиодидов ( 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 ) - жидкость темно-коричневого цвета.

Гексатомные интергалогены [ править ]

Пентафторид брома

Все стабильные гексагональные и восьмиатомные галогены включают более тяжелый галоген в сочетании с пятью или семью атомами фтора. В отличие от других галогенов, атомы фтора обладают высокой электроотрицательностью и малым размером, 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 дымящуюся жидкость, получаемую в результате реакции трифторида брома с фтором при 200 ° C. Он физически стабилен, но бурно реагирует с водой и большинством металлов и неметаллов .
  • Пентафторид йода (IF 5 ) представляет собой бесцветную жидкость, получаемую в результате 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 [ править ]

Гептафторид йода
  • Гептафторид йода (IF 7 ) - бесцветный газ и сильный фторирующий агент. Он производится путем взаимодействия пентафторида йода с газообразным фтором. Молекула представляет собой пятиугольную бипирамиду . Это соединение является единственным известным межгалогенным соединением, в котором больший атом несет семь меньших атомов.
  • Все попытки синтезировать бром или гептафторид хлора потерпели неудачу; вместо этого образуется пентафторид брома или пентафторид хлора вместе с газообразным фтором.

Краткое изложение известных интергалогенов [ править ]

F
F 2
Cl
ClF , ClF 3 , ClF 5
Cl 2
Br
БрФ , БрФ 3 , БрФ 5
BrCl
Br 2
я
ЕСЛИ , ЕСЛИ 3 , ЕСЛИ 5 , ЕСЛИ 7
ICl , (ICl 3 ) 2
IBr , IBr 3
Я 2
В
никто
AtCl
AtBr
AtI
В 2 (?)
FClBrяВ

Свойства [ править ]

Обычно межгалогенные связи более реакционноспособны, чем двухатомные галогенные связи, потому что межгалогенные связи слабее, чем двухатомные галогенные связи, за исключением F 2 . Если интергалогены подвергаются воздействию воды, они превращаются в ионы галогенидов и оксигалогенидов . С BrF 5 эта реакция может быть взрывной . Если интергалогены подвергаются воздействию диоксида кремния или металлаоксиды, затем кремний или металл соответственно связываются с одним из типов галогена, оставляя свободные двухатомные галогены и двухатомный кислород. Большинство межгалогенов представляют собой фториды галогенов, а все остальные, кроме трех (IBr, AtBr и AtI), представляют собой хлориды галогенов. Каждый хлор и бром могут связываться с пятью атомами фтора, а йод может связываться с семью. Междугалогены AX и AX 3 могут образовываться между двумя галогенами, электроотрицательность которыхотносительно близки друг к другу. Когда интергалогены подвергаются воздействию металлов, они реагируют с образованием галогенидов металлов, входящих в состав галогенов. Окисляющая способность межгалогена увеличивается с увеличением количества галогенов, присоединенных к центральному атому межгалогена, а также с уменьшением размера центрального атома соединения. Интергалогены, содержащие фтор, с большей вероятностью будут летучими, чем интергалогены, содержащие более тяжелые галогены. [1]

Межгалогены с одним или тремя галогенами, связанными с центральным атомом, образованы двумя элементами, электроотрицательности которых не сильно различаются. Межгалогены с пятью или семью галогенами, связанными с центральным атомом, образованы двумя элементами, размеры которых сильно различаются. Количество меньших галогенов, которые могут связываться с большим центральным галогеном, определяется отношением атомного радиуса большего галогена к атомному радиусу меньшего галогена. Ряд межгалогенов, таких как IF 7 , реагирует со всеми металлами, за исключением металлов платиновой группы . IF 7 , в отличие от интергалогенов серии XY 5 , не реагирует с фторидами щелочных металлов . [1]

ClF 3 является наиболее реактивным из интергалогенов XY 3 . ICl 3 наименее реактивен. BrF 3 имеет самую высокую термическую стабильность из четырехатомных межгалогенов. ICl 3 имеет самый низкий уровень. Трифторид хлора имеет температуру кипения -12 ° C. Трифторид брома имеет температуру кипения 127 ° C и является жидкостью при комнатной температуре . Треххлористый йод плавится при 101 ° C. [1]

Большинство межгалогенов - ковалентные газы. Некоторые интергалогены, особенно содержащие бром, являются жидкостями , а большинство йодсодержащих межгалогенов - 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 похожи на галогены. Чем больше разница между электроотрицательностью двух галогенов в межгалогенном веществе, тем выше температура кипения межгалогена. Все интергалогены диамагнитны . Длина облигациимежгалогенов 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 [ править ]

Можно производить более крупные интергалогены, такие как ClF 3 , подвергая более мелкие 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 может преобразовывать более крупные межгалогенные атомы в более мелкие. Также возможно получение интергалогенов путем объединения двух чистых галогенов в различных условиях. Этот метод может генерировать любой межгалоген, кроме IF 7 . [1]

Более мелкие интергалогены, такие как ClF, могут образовываться в результате прямой реакции с чистыми галогенами. Например, F 2 реагирует с Cl 2 при 250 ° C с образованием двух молекул ClF. Br 2 реагирует с двухатомным фтором таким же образом, но при 60 ° C. I 2 реагирует с двухатомным фтором только при 35 ° C. И ClF, и BrF могут образовываться в результате реакции более крупного межгалогена, такого как ClF 3 или BrF 3, и двухатомной молекулы элемента, находящегося 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 прикомнатная температура . Межгалогеновый IF 7 может быть образован реакцией йодида палладия с фтором. [1]

Приложения [ править ]

Некоторые интергалогены, такие как BrF 3 , IF 5 и ICl, являются хорошими галогенирующими агентами. BrF 5 слишком реактивен для образования фтора. Помимо этого, монохлорид йода имеет несколько применений, включая помощь в измерении насыщенности жиров и масел, а также в качестве катализатора некоторых реакций . Ряд интергалогенов, включая IF 7 , используется для образования полигалогенидов . [1]

Другие родственные соединения [ править ]

Подобные соединения существуют с различными псевдогалогенами , такими как азиды галогенов ( FN 3 , ClN 3 , BrN 3 и IN 3 ) и галогениды цианогенов ( FCN , ClCN , BrCN и ICN ).

См. Также [ править ]

  • Интерхалькоген
  • Галогенид водорода

Примечания [ править ]

  1. ^ Первоначальная попытка фторирования астата с использованием трифторида хлора привела к образованию продукта, который прилипал к стеклу. Образовалисьмонофторид хлора, хлор и тетрафторсилан . Авторы назвали эффект «загадочным», признав, что они ожидали образования летучего фторида. [7] Десять лет спустя было предсказано, что это соединение будет нелетучим, не похожим на другие галогены, но похожим на фторид радона ; [8] к этому времени последний оказался ионным. [9]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Б с д е е г ч Саксеной, PB (2007). Химия межгалогенных соединений . ISBN 9788183562430. Проверено 27 февраля 2013 года .
  2. ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 824. ISBN 978-0-08-037941-8.
  3. ^ 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].
  4. ^ Мурти, С. Парамешвара (2008). Университетская химия . 1 . New Age International. п. 675. ISBN 978-8122407426. Единственными двумя межгалогенными соединениями являются IFCl.
    2    и ЕСЛИ
    2    Cl     [источник не указан].
  5. ^ Саху, Баларам; Наяк, Нимая Чаран; Самантарай, Асутош; Пуджапанда, Прафулла Кумар (2012). Неорганическая химия . PHI Learning. ISBN 978-8120343085. Только несколько тройных межгалогенных соединений, таких как IFCl
    2    и ЕСЛИ
    2    Cl     были приготовлены [источник не указан].
  6. ^ Игнатьев, Игорь С .; Шефер, Генри Ф., III (1999). «Галогениды брома: нейтральные молекулы BrClF
    п    ( n = 1–5) и их анионы - структуры, энергия и сродство к электронам ». Журнал Американского химического общества . 121 (29): 6904–6910. doi : 10.1021 / ja990144h .
  7. ^ Аппельман, EH; Ленивец, EN; Studier, MH (1966). «Обнаружение соединений астата методом времяпролетной масс-спектрометрии». Неорганическая химия . 5 (5): 766–769. DOI : 10.1021 / ic50039a016 .
  8. ^ Pitzer, KS (1975). «Фториды радона и элемент 118» . Журнал химического общества, химические коммуникации . 5 (18): 760b – 761. DOI : 10.1039 / C3975000760B .
  9. ^ Bartlett, N .; Сладкий ФО (1973). «Химия криптона, ксенона и радона». In Bailar, JC; Emeléus, HJ; Nyholm, R .; и другие. (ред.). Комплексная неорганическая химия . 1 . Пергамон. С. 213–330. ISBN 0-08-017275-X.
  10. Перейти ↑ Zuckerman & Hagen 1989 , p. 31.
  11. Перейти ↑ Kugler & Keller 1985 , pp. 112, 192–193.

Библиография [ править ]

  • Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . ISBN 978-0-08-037941-8.
  • Куглер, HK; Келлер, К. (1985).«Ат, Астатин», системный № 8а . Справочник Гмелина по неорганической и металлоорганической химии. 8 (8-е изд.). Springer-Verlag. ISBN 3-540-93516-9.
  • Цукерман, JJ; Хаген, AP (1989). Неорганические реакции и методы, образование связей с галогенами . Джон Вили и сыновья . ISBN 978-0-471-18656-4.

Внешние ссылки [ править ]